VOL 119
2022 APRIL
VOL 119
2022 APRIL
DAPA 연구록
DAPA 연구록 ④
잠수함의 기동성을 담당하는 추진체계가 국산화됐다. 장보고-Ⅲ급 잠수함에 장착된 추진체계의 주요 장비 중 추진전동기, 연료전지체계, 충전발전기, 축전지 등 13종 장비의 성능검증도 마무리됐다.
한국형잠수함사업단 체계개발1팀
장보고-Ⅲ급 잠수함 개발 사업은 우리 손으로 만드는 3,000톤급 잠수함 시대를 여는 획기적인 이정표이며 국가안보의 핵심적인 전력 증강 사업이다. 국민적인 관심과 이목이 집중된 3,000톤급 잠수함 선도함인 도산안창호함은 지난해 8월 군에 인도되어 올해 후반기 전력화될 예정이다. 2번함(안무함)과 3번함(신채호함)은 각각 2023년과 2024년에 순차적으로 인도될 예정이다.
장보고-Ⅲ급 잠수함 사업추진의 중점은 함정 선체뿐만 아니라 탑재되는 주요 장비를 국내 연구개발해 체계통합을 통해 성능이 우수한 잠수함을 성공적으로 건조하기 위한 도전적인 정신으로 추진한 사업이다. 이를 위해 개별적으로 개발한 탑재장비들은 함에 탑재한 후에도 통합된 체계로서 정상적인 기능을 발휘해야 한다. 하지만 육상 제작만 완료한 후 해상 검증이 완료되지 않은 장비를 함정에 바로 탑재해 시험평가를 수행하기에는 함의 안전과 장비의 신뢰도 측면에서 많은 위험성이 따른다. 특히, 국내 최초로 개발한 장비는 한 번도 시도해보지 않았기 때문에 그 어려움은 배가될 수밖에 없다.
잠수함의 추진체계는 전투체계 및 소나체계와 함께 함정의 성능확보를 위한 필수적인 체계라고 할 수 있다. 장보고-Ⅲ급 잠수함은 디젤-전기추진 방식에 수중작전 지속시간을 향상시키기 위해 AIP1를 탑재한 추진체계를 적용했다. 그 구성은 추진전동기, 충전발전기, 축전지, 연료전지는 물론 각종 인버터와 배전반, 통합플랫폼 관리체계 등으로 체계통합해 잠수함 기동을 위해 운용하는 종합체계이다.
추진체계 개발계획 수립 당시에는 국내 기술력 부족으로 대부분의 장비를 신뢰성과 안정성에 유리한 수입품에 의존하는 상황이었다. 수입품은 가격 자체도 고가이지만 고장이 발생하면 문제해결에 장기간, 고비용이 소요될 뿐만 아니라 업체의 불성실한 대응도 골칫거리였다. 이에 따라 추진체계의 주요 장비 중 추진전동기, 연료전지체계, 충전발전기, 축전지 등 13종의 장비에 대한 국산화 방침을 확정해 국방과학연구소 및 시제업체를 중심으로 개발 착수했다.
1. AIP(Air Independent Propulsion, 공기불요체계) : 함내에 저장된 산소와 연료를 사용해 수중에서 축전지 충전 및 추진에 필요한 전원을 공급하는 체계로 잠항지속시간을 2~3주 연장시킬 수 있다. 크게 연료전지, 스털링엔진, 폐회로디젤, 메스마 방식이 있으며, 국내 잠수함은 모두 연료전지체계를 운용한다.
LBTS(Land Based Test Site)는 새로 개발되는 장비나 시스템을 함정에 탑재하기 전에 동일한 장비나 시스템을 육상에 구축하고 실제 운용환경을 모사해 요구성능을 검증하고 가혹조건 등의 시험을 통해 안정성과 신뢰성을 확보하기 위한 육상시험소를 뜻한다. 우리나라의 LBTS는 전투체계 개발을 위해 구축한 사례는 있었으나, 추진체계는 장보고-III급 잠수함 사업이 첫 사례이다.
장보고-Ⅲ급 잠수함 추진체계 LBTS는 13종의 국내개발 장비와 15종의 지원장비를 통합해 실제 잠수함과 유사한 상황을 모사함으로써 추진체계 개발·운용 시험을 수행할 수 있도록 구축했다. 이를 통해 추진체계 성능에 대해 400여 항목의 시험을 하고, 100여건의 개선사항을 도출해 장보고-Ⅲ급 잠수함의 우수한 추진체계를 개발 성공했다. 사후분석 결과 만약 이러한 과정이 없었더라면 추가 개선조치를 위해 1년 정도 지연됐을 것으로 산출됐다. 결과적으로 추진체계 LBTS를 통해 안정성과 신뢰성을 제고해 함 공정 지연을 예방함으로써 함 건조 공정 준수에 엄청난 기여를 했다.
장보고-Ⅲ Batch-I 잠수함은 기존 디젤-전기추진+AIP체계를 국산화 개발에 성공했다는데 의의가 있었다면, Batch-Ⅱ 잠수함은 주전지를 리튬전지로 신규개발해 잠항성능을 한층 더 진보시켰다.
앞으로도 잠수함 추진체계는 지속 발전·운용될 것이다. 또한, 디젤-전기 방식의 추진체계는 소음감소에 탁월한 성능을 갖추어 수상함에 적용할 경우 대잠작전 시 생존성을 높일 수 있다. 따라서 잠수함용으로 개발됐지만 향후 수상함용 추진체계를 국산화할 경우 응용해 개발할 수 있을 것이다.
또한, 잠수함의 주요체계의 하나인 추진체계를 국산화함으로써 해외의 의존도를 낮추며 국내 국방과학기술 수준을 한층 높이고 잠수함의 운용 능력을 배가시키면서 국내방위사업 활성화에 기여할 것이다.