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기타공학/선박

디젤 잠수함을 준원잠 수준으로 끌어올린 AIP시스템


AIP시스템 - 재래식 작전기간을 획기적으로 연장시키다.



 제목은 혁명이라고 다소 거창하게 썼습니다만, 실제 AIP는 2차대전 전후로 개발이 진행된 꽤 오래된 아이디어입니다. 



AIP는 Air Independent Propulsion의 약자로  '공기 불요 추진' 이라는 번역 용어로 사용되고 있습니다. 



어떤 시스템이라기 보다는 어떤 개념에 대한 단어라고 보시는 편이 낫습니다. 조금 큰 범위로 AIP는 핵잠수함도 포함하는 광의의 개념이기도 하지요.



출처 : en.wikipedia.org



 은밀성이 가장 중요한 잠수함에서 기존 재래식 디젤추친은 배터리 충전을 위해서 반드시 수면으로 부상해야 하는 문제점이 있습니다. 



스노클 이라는 신통한 장치가 있음 에도 불구하고 엔진 구동을 위한 흡배기관이 수면위로 올라와야 하는데 이때, 각종 조기경보 장비에 의해 발각될 확률이 높아집니다. 



첨단장비가 발달한 현대전에서 MAD, 레이더, 열영상 추적장치, 광학장치 등를 동시에 작동하면 수평선위의 스노클 까지도 잡아낼 수 있다고 합니다.



출처 : www.subcommittee.com



 때문에 가능한 부상하지 않고 최대한 수면 아래에서 작전하는 것이 중요합니다. 그리고 이를 위한 선택중 하나가 바로 원자력 추진기관이었던 거죠. 



 핵분열에 필요한 우라늄 연료봉 만 있으면 별도 산소가 필요 없는데다가, 생존에 필요한 산소까지도 바닷물을 전기 분해 해서 얻기 때문에 



 식료품이 바닥날 때까지 수중항해가 가능한 잠수함이 바로 원자력 잠수함입니다. 



 다만 심리적인 이유 덕분에 실제 60일에 한번 정도는 신선한 공기를 채운다고 알려져 있습니다.



출처 : www.defenseindustrydaily.com


출처 : globalmilitaryreview.blogspot.com



 하시만 다들 아시는대로 원자력 추진기관은 사용에 제약을 많습니다. 



기술적 난이도도 높은데다가 미국을 포함한 G7+1 정도만이 다룰 수 있는 정치적인 제한이 있기 때문인데요 (실제 미국,영국,프랑스,러시아, 중국만이 운용 중입니다.) 



유럽국가들, 특히 스웨덴과 독일을 중심으로 핵잠수함 이외의 AIP 기관에 대해 연구가 있어 왔습니다.



출처  :www.bbc.co.uk



 특히 2차대전 U보트를 운용했던 독일이 적극적이었는데, 실제 폐회로 스팀터빈을 장착하여 U-1047이라는 제식명칭을 붙이기도 했습니다. 



액화산소와 디젤연료를 별도 탱크에 싣고 연소시켜 스팀 터빈을 작동시키는 구조 였지요. 



연소 후 배기가스는 바닷물에 바로 배출하는 방법을 사용하였고, 불안정한 엑화산소를 다루는 데에 실패하여 실전에 널리 사용되지는 못했습니다. 



 이후 많은 시도와 개발이 있었는데요. 우주개발이 본격화된 1970년대 후반에야 엑화산소 저장에 대한 기술적 신뢰도를 달성 할 수 있게 됩니다. 



AIP가 본격적으로 장착된게 1990년대 초반이니 생각보다 난제였음을 알 수 있습니다.



출처 : en.wikipedia.org



 현재는 스웨덴의 스털링 엔진, 독일에서 사용중인 연료전지만이 AIP 기관으로 주로 사용 중인데, AIP 기관 모두의 공통점은 바로 연소에 필요한 산소를 싣고 다닌다는 부분입니다. 



연소기관이 아닌 연료전지 조차 전기생성을 위해 산소와 수소를 싣고 다니지요. 



특히 연료전지의 경우 폭발성이 매우 강한 액화수소를 사용해야 하기 때문에 이들 분야의 기초과학이 발달하지 않으면 모두 다루기 어려운 연료들입니다. 



 스털링 엔진의 경우 내외연기관을 통틀어 가장 높은 열효율을 가진 덕분에 적용 되었을 뿐, 향후 AIP의 대세는 연료전지쪽으로 흘러가지 않을까 조심스레 예측하고 있습니다. 




출처 : jproc.ca



출처 : en.dcnsgroup.com



 최근 취역한 한국해군의 U214 - 손원일급이 바로 이 연료전지 시스템을 탑재하고 있으며. 



3노트로 60시간 잠항이 가능하던 성능이 AIP 적용 이후 약 60일간 잠항이 가능한 수준으로 대폭 향상되었습니다. 



물론 여전히 핵잠수함에 비해 제약이 많지만, 이 정도 수준이면 장기 원양작전이 가능한 수준으로 진정한 스텔스성을 갖추게 되었다는 평가가 가능합니다. (사진은 동형함 독일의 Type 212)



출처 : www.subcommittee.com


출처 : www.flickr.com



 실제 음탐에서 디젤 잠수함은 핵잠수함 보다 조용하여 좀처럼 탐지가 어려워 비대칭 전략무기로 취급되고 있는데요. 



덕분에 해군의 첫 잠수함인 장보고급 (Type 209) 도입시 주변국가 특히 일본에서의 견제가 심했다고 알려집니다. 



여기에 장기간 작전이 가능한 AIP 손원일급의 취역이후 한국해군의 잠수함 전력이 획기적으로 증강되었다는 것이 중론입니다.



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