잠수함의 선체

 

 

 

잠수함의 선체

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잠수함은 수중 운항이 기본이므로 수상전투함과는 달리 구조적으로, 역학적으로, 또 재료의 선택에 있어서 매우 높은 안전성과 신뢰성이 요구된다.

통상적인 잠수함의 작전심도인 해저 150m 에서의 수압도 엄청나지만 수중에서의 간단한 고장에 빨리 대처하지 못하면 산소 부족으로 전 승무원이 몰살당하는 것은 뻔하기 때문이다.

생각해 보라.. 말이 쉬워서 150 m 해저이지, 실제로는 아무 것도 보이지 않는 암흑천지의 물 속이며 우리는 그 어떤 장비를 착용해도 맨몸으로는 그 깊이까지는 절대로 갈 수 없는 까마득한 물 속이라는 점을 잊어서는 안된다.

따라서 잠수함의 설계와 건조에는 내압력과 충격대응력에 가장 중점을 두며 최악의 경우, 침몰에 대비, 자체 폭발압력( 사실은 "폭축" 이다... 찌그러지니까 ) 을 미리 계산하여야 한다.

이렇게 한 분야의 안전성을 살리기 위한 설계에 치중하다보니 다른 분야, 즉 공격성과 방어력 및 속도 라는 면에서는 아무래도 불리한 요소가 많아지는 것이 잠수함 설계의 최대 난점인 것이다.

보통 , 통상적인 작전 심도의 2 배 정도가 자폭심도가 되며 일반적인 전투용 잠수함의 최대안전심도가 300m 이니 자폭심도는 600m 가 되는 것이다.

300m 이하, 600m 이상의 심도에서는 잠수함의 용접부위의 완벽성에 대한 우려, 해저지형과의 충돌위험, 강력한 수압에 의한 마찰 저항이 원인이 된 전투 행동의 완만함 등의 이유로 인해 올바르고 기대하는 만큼의 행동이 되지 않기 때문에 전투행동은 하지 않는 것이 상식이다.

섣부른 전투행동이 오히려 함체의 손상을 불러와서 浮上에 실패하는 날이면 죽는 길 뿐인 것이다.

600m 해저에 침몰한 잠수함을 구한다는 것은 참으로 난감한 문제인 이유는 자명하다...

잠수함은 침몰해도 알아내기가 어렵다.

그 이유는 물 속에서는 전파 를 이용한 통신이 불가능해서 침몰한 후에도 다음에 약속한 통신 시간까지 기다렸다가 통신이 없으면 그 때야 침몰한 것을 알게 되는 것 하며....

구조선을 부르고 어쩌고 하는 사이에 전 승무원은 질식사 하고야 마는 것이며 전 세계적으로 보아도 잠수함 침몰은 선체나 건져 올리는 정도이지 사람을 구한 예는 아직도 단 한번도 없다.

구조선이 간다고 해도 망망대해 한가운데에 가라앉아 있다면 침몰 현장 도착에 벌써 10 일 이상 날아가는 것이다...

또한,,  자국 잠수함을 구출한다고 구난함이 출동하고 한다면 ...

그건 그 해역에 그 나라의 잠수함이 지나다니고 있다는 뜻이므로 적국 해군에게 잠수함이 다니는 길을 가르쳐 주는 꼴이 나는 것이다.

그래서 ,,,

자국의 잠수함이 침몰했다는 것은 해군으로서는 억장이 무너지는 소리인 것이다..

침몰하기 전 까지 쌓아올린 모든 기밀사항의 상당 부분이 노출된다고 보면 된다.

자국 잠수함의 이동경로를 적국이 알아차렸다는 것은 ,,,

적국의 킬러 잠수함이 그 자리에서 침묵 상태로 기다린다는 뜻이기 때문이다.

그러하기에 ....

잠수함의 장비와 점검은 물론, 모든 시시콜콜한 사항 까지도 몇 번에 걸쳐서 이 잡듯이 점검하는 것이 잠수함 출항 전에 하는 일이다.. 

그러하니 ,,,,  승무원의 입장에서는 매 회의 출항이 그야말로 죽음을 각오한 출항인 것이다..

잠수함이 운항중인 수중환경은 잠수함이 바닷물이라는 유동성 있는 매체에 단단히 끼여있는 쇠붙이에 불과하므로 잠수함 인접한 곳에서의 폭뢰, 기뢰 등의 폭발은 잠수함을 거대한 쇠망치로 내려갈기는 충격을 주는 것이며 그럴 경우에 대비, 선체와 내부 장비를 견고하게 설치해야 하고 또 다른 장비는 필요에 따라 엄청난 진동에 견디도록 유연하게도 설치 하는 것이다.

물론, 장비 파손에 대비, 2 중으로 설치하는 장비도 허다히 많다.

그것은 잠수함 운항에 필수적인 항해장비이다....

모든 조정과 계기, 운항 및 생존관련 장비는 2 중으로 설치하는 것이다.

이러다 보니 자연히 내부공간이 좁고 장비설치가 세밀해야 하며 복잡해 지는 것이다.

선체의 건조 시간이 유별나게 오래 걸리는 것도 용접부위는 전부 X 선 검사와 초음파검사를 하면서 건조하기에 그러한 것이다.

실제 예로서 미국 해군의 시울프 (Sea Wolf ; 바다의 늑대 ) 급 공격형 원자력 잠수함의 경우, 용접검사 불합격으로 완전히 해체, 재용접하느라고 3 년 이상 취역이 늦어진 예가 실존한다.

그만큼 잠수함의 선체는 절대적인 안전성이 보장되어야 작전에 투입되는 것이다.

선체를 만드는 재료는 고장력, 고인장의 탄소강판을 사용하다가 ,,,

최근에는 티타늄합금을 사용하는데 티타늄은 가볍고 녹이슬지 않을 뿐만 아니라,

특히 중요한 것은 ... 자기장 발생이 적어 잠수함 공격용 항공기의 자기탐색 레이다에 잡힐 확률이 낮아진다는 장점이 있지만 소음의 전달이 잘 되는 재료라서 쉽게 적에게 위치를 들킬 수 있다는 불리한 점도 있다.

잠수함의 형태는 수중에서의 저항 감소와 급격한 전투행동이 가능해야 하므로 거의가 저항이 적은 물방울형 (TEAR DROP TYPE) 을 선택하고 있으며 선체 외부로 돌출하는 구조물은 가능하면 줄이고 있다.

잠수함에 설치된 커다란 팔과 같은 방향타와 종횡타 역시 필요는 하지만 소음발생의 원인이 되므로 船首에 두느냐, 세일 (Sail ; 잠수한의 중간에 위로 쑥 올라와서 사람이 들락거리는 탑) 에 두느냐로 고심하고 있지만 선수에 두면 속도가 빠른대신 소음발생이 심하고 세일에 두면 소음은 줄어드는 대신 속도가 느려지는 단점이 각각 있다.

이 경우, 국가마다 약간씩 다른데....

미국은 세일에 설치하는 경우가 많고 영국은 선수에 설치하는 경우가 많다....

아니, 많은게 아니라 전부 그렇게 설치하고 있다.

또한, 현대 잠수함의 구성은 전투정보시스템, 공격및 방어시스템, 추진시스템으로 나누어 지는데 공격장치는 선체 앞머리에, 전투정보처리는 중앙부에, 추진시스템은 뒷부분에 두는 것이 일반적이며 이 배치는 앞으로도 변함이 없을 것으로 판단된다.

뒷부분의 추진시스템은 엔진, 배터리등의 추진에 필요한 모든 것이 장착되는데 잠수함의 가장 취약점인 소음이 이 부분에서 발생하므로 특별히 신경써서 만드는 부분이기도 하다.

소음이 단 1 초라도 새어 나가면 적에게 단번에 발각되는데 ...  만일, 잠수함이 적을 발견하기에 앞서 , 적이 먼저 내 잠수함을 발견한다면 거의 격침당한다고 보아야 한다.

왜냐하면 호밍 어뢰 라는 음파탐지 어뢰는 적의 스크류소음을 입력하여 발사하면 동력이 다 하는 시간까지 방향을 바꾸어 가면서 잠수함을 따라가니 피할 도리가 없는 것이다.

최근의 잠수함은 소음이 거의 없다고는 하지만 잠수함을 찾아내는 음파탐지 소나의 발전도 엄청나며, 100% 소음차단기술은 현재로서는 없으므로 잡히면 죽는 것이다.

만일, 꼭 같이 서로를 발견했다면 어떻게 될까 ??

그것은 공격시스템이 우수한 쪽이 이긴다.

즉, 적 잠수함 발견 3 초 만에 공격할 수 있는 잠수함과 ,,,,

적 잠수함 발견 5 초 만에 공격할 수 있는 잠수함이 꼭 같이 발견했다면 ,,, 

3 초 잠수함은 어뢰를 발사한 후에 적군의 공격에 대비, 회피 동작에 들어 가지만 5 초 잠수함은 이미 어뢰가 2 초동안 전속력으로 나를 목표로 달겨들고 있는 상황에서 어뢰를 발사해야 하므로 초조하고 불안하여 실수하기가 십상이며 ......

일이 그렇게 되면 3 초잠수함을 잡기 위해 어뢰를 쏘기 보다는 우선 달겨드는 어뢰를 피해야 하는 회피동작이 절대적으로 우선하기 때문에 공격을 할 재간이 없게 되는 것이다.

만일 적의 어뢰가 호밍어뢰라면 피할 도리가 없으니 2 초 차이로 격침되는 것이다.

승무원의 능력이야 좋건 말건 다만, 장비가 나빠서 몰살 당하는 것이다.....

성능좋고 우수한 잠수함을 원하는 이유가 단 2 초의 차이인 것이다.

이 처럼 소음은 잠수함을 죽이고 살리는 요소가 되니 얼마나 민감하겠는가 말이다.

잠수함의 선체는 이러한 요소를 모두 감안하여 설계되어야 하는 것이다.

잠수함 선체는 거의가 이중선체인데 그 이유는 안전성이 절대 우선이다.

즉, 커다란 파이프 속에 좀 작은 파이프를 끼워넣은 형태로 만들어서 외부가 깨어져도 내부선체로 견디도록 만든것이다. 즉 이런 형태를 복각식 (復殼式) 선체라고 한다.

이 복각식선체는 비교적 안전은 하지만 승무원이 거주해야 하는 내부공간이 너무도 좁아져서 필요한 장비의 배치가 어려운 단점이 있고 강철판이 마주보고 있는 관계로 내부진동으로 인한 공명 소음발생이 심하여 요즈음에는 특별한 경우를 제외하고는 단각식 (單殼式) 을 주로 채택하는 경향이 있다.

이 복각식선체의 외각과 내각 사이에는 연료를 채워서 연료탱크로 활용하는 방식도 있지만 건조의 난이도가 높고 정비도 어려워서 최근에는 복각식이 아닌 單殼式선체를 선호하고 있는데 주요부분은 복각식을 채택하고 있으니 엄밀하게는 복합식 (復合式) 이라고 해야 할 것이다.

대체로 1 만톤이 넘어가는 대형 전략 핵잠수함은 복각식, 1 천톤 내외의 공격용 디젤잠수함은 단각식을 채택하는 것이 일반적이다.

1 만톤이 넘는 대형잠수함은 아무래도 공간이 넓어서 장비배치에 유리하고 공격무기가 주로 장거리 미사일이라서 목적지에 닿으면 해저면에서 엔진 끄고 조용한 침묵상태로 먹잇감을 기다릴 수가 있어서 생존확률이 높기에 소음이 다소간 심한 복각식선체를 사용하여도 되겠지만 ..........

1 천톤 내외의 공격용 잠수함은 먼저 발견되면 죽는 것이므로 소음발생에 지극히 조심하는 것이다.

대체로 러시아 및 공산진영의 잠수함이 소음이 훨씬 심한데 그것은 스크류 제작기술이 서방진영이 우수하기에 그러한 결과가 온 것이다. 이것은 1980년대까지는 그러했다.

그러나, 일본의 도시바社에서 공산진영 수출금지품목인 9 축 공작선반을 팔아 먹는 바람에 공산진영도 초정밀 스크류를 제작하게 되어 지금은 러시아 잠수함도 1990 년대에 건조된 함정은 소음문제가 거의 해결된 것이다.

이게 일본 ㄱ ㅅ 끼 들의 진짜 얼굴이다.  

 

단각식은 내부에 프레임을 설치하여 압력에 견디게 하였으며 공간활용이라는 점에서는 단연코 유리한 것이다.

잠수함의 전체적인 구조도 예전과는 달라졌다.

2차대전 경에는 주로 수상에서 운항하다가 공격시에만 잠수하는 형태였는데 이는 디젤엔진의 한계때문에 엔진가동을 위해 그러한 것이었으나 원자력엔진이 나오고 나서는 그럴 필요가 없어서 항상 수중운항만 하게되자 형태에도 변화가 왔다.

즉, 주로 수상운항을 하는 시절의 잠수함 선체는 수상함 형태를 하고 있었으나 거의 수중운항을 하는 요즈음의 잠수함은 동그란 물방울 형태로 변한 것이다.

이 모두가 소음감소와 속도향상이라는 문제때문에 그러한 변화를 가져 왔으며 실제로 그러한 문제는 엄청난 발전이 있은 것도 사실인데 특이한 경우가 있어서 소개하자면

구 소련의 경우, 도저히 따라갈 수 없는 미국의 항공모함 전투선단을 파괴하기 위한 전용 잠수함을 건조하였는데 희안하게도 소음감소는 전혀 염두에 두지 않고 속도와 공격성능에만 신경을 써서 수심 100m 에서 시속 80km 의 속도로 고속항진 가능한 선체를 개발한 것이다.

그 잠수함의 공격방법은 이러하다.

미국의 항모전단이 지나갈 예정 코스를 미리 파악하여 그 인근의 수중에서 엔진을 끄고 침묵상태로 기다리다가 항모전단이 나타나면 캄캄한 밤중에 모든 무기의 발사를 준비한 채 최고속도로 항모를 향해 돌진하다가 모든 무기를 항모를 향해 모조리 발사하고는 역시나 최고속도로 도망치는 것이다.

즉, 미 항모전단이 보통의 잠수함인줄로 알고 가소롭게 생각하는 사이에 순식간에 치명적인 타격무기들을 남김없이 모조리 퍼 붓고는 눈 깜짝할 사이에 사라진다는 작전개념 이었다.

즉, 보복이고 뭐고 어리둥절한 사이에 타격한다는 개념인데 이 잠수함건조 계획은 무슨 이유에선지 결국 폐기되고 말았다.

아마도 미국의 항공모함을 보호하는 킬러 구축함의 성능과 공격형 잠수함성능에 겁이 났던 모양이며 그러한 고속을 감당할만한 엔진의 개발에도 극복하기 어려운 문제가 있었지 않나 싶으다.

즉, 잡히면 필히 격침되는 그런 잠수함을 위해 값비싼 원자력엔진을 사용할 수는 없고 디젤로 하자니 배터리 기술상의 문제로 속도에 한계가 있었을 것이며 디젤엔진을 직접연결한 추진방식은 수압으로 인한 스크류의 회전속도를 이길만한 재료의 개발이 어려웠을 것으로 추정된다.

역시나 잠수함 제작이 어려워지는 그 상반된 장단점을 이 경우가 잘 나타내고 있다...

뭐 대강 이런 정도가 잠수함의 선체에 관련된 것이다.

한 마디로 생존성을 높이자니 무장과 편의성이 떨어지고, 그 반대로 하자니 생존성이 낮아서,,,

그 둘을 잠수함의 용도에 따라 잘 조화시킨 것이 지금의 잠수함의 선체인 것이다

지금, 재료공학계에서 잠수함선체를 만들 좋은 합금 하나만 개발하면 재벌이 되는 것은 시간문제이며 그 양반은 아마 세계 각 국에서 해 달라는대로 다 해 줄테니 ...  하면서 서로 모셔 갈려고 난리가 날 것이 뻔 한 실정이다.   그야말로,,, 로또복권은 저리가라다....

그 만큼 잠수함의 선체는 그 잠수함의 생존과 공격력에 지대한 영향을 미치니 이 잠수함이 침몰했을 때, 수백억원의 돈을 들여가면서 악착같이 건져 올리는 것은 물론,,, 그 깊은 바닷속에서 선체쪼가리 하나도 모조리 찾아서 가져갈려는 것은....

적국에서 그 선체 쪼가리라도 가져가서 분석하여 그 성분을 알아낸다면,,,

그 금속의 약점을 찾아 공격방법을 개발하게 되거나,,,

금속의 성분을 기준으로 잠수함 선체제작의 기술정도를 알게되니....

50 %는 지는 전투를 하게 되어 있으니만큼, 악착같이 건져서 가져가는 것이다.....

돈 수백억원이 문제가 아닌 것이다....

적군이 잠수함 선체의 쪼가리를 가져가서 그것을 분석하고 적절한 대비책을 세웠다면 ...

실제 전쟁에서는 그 나라의 잠수함은 전멸 당하는 것이나 다름없다는 것이다.

그 예로서 1970 년대에 이스라엘의 공격형 디젤 잠수함이 작전도중 엔진고장으로 60 명의 승무원과 선체가 침몰, 전 승무원들이 죽고 말았는데 ,,,,

그 바다 깊이가 800 m 라서 당시의 기술로는 도저히 건져 올릴 방법이 없어서 25 년동안 그 인근해역을 이스라엘 해군이 철통 같이 지키다가 1997 년에 심해 잠수정을 이용, 선체를 용케도 묶어서 부상시키는데 성공, 그 잠수함을 통째로 들어다가 가져간 사실이 있다는 것이다....

이거 참말로 이해가 되지 않을 만큼 놀랄 일이 아닌가.... 25 년동안을 .....

25 년이나 된 옛날 것을 뭐하러 그 많은 돈을 들여서 가져가나... 하시겠지만 ,,,, 

새로운 잠수함 제작 재료 개발은 25 년만에 해 내기에는 지극히 어려운 일이기에 그러한 것입니다.

만일, 그게 적국의 손에 들어간다면 ............

잠수함 항해일지를 통한 운항경로와 심도, 어디를 갔다왔으며 뭘 탐지했는가 ?  하는 정보도 남김없이 적군의 손에 들어가서 ,,  여타 잠수함의 작전을 모조리 바꾸어야 하는 문제가 생기고 ..   

잠수함 선체와 운항장비를 해체하면서 알게 되는 금속공학, 재료공학, 기계공학의 수준과 여러가지 잡다한 기술 수준, 그리고 무선 암호체계 등의 노출도 대단한 걱정이 되었겠지요....

이스라엘 잠수함 함장이 모든 비밀 문서를 파기했는지 어떤지는 모를 일이지만 말입니다.

이것이 잠수함의 선체입니다..... 그냥 철판이 아니죠 ?

다음에 또 ............

 

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