미 해군의 잠수함 전력 발전 과정

 미 해군의 건설 공무국(BUC&R< the Bureau of Construction and Repair)이 1888년 실험용 잠수체 설계안을 공모함으로서 미해군이 잠수함을 해군에 소개하는 계기가 되었으며, 홀랜드(J. Holland)가 설계에 참여하여 최초의 잠수정을 설계 제작하였다. 새로운 20 세기가 밝아오면서 유명한 미 해군 지휘관인 듀이(G. Dewey) 제독은 미래의 수상전에서 잠수함의 휘협과 해전에서의 중요성을 강조하면서, 1900년대 미해군의 잠수함 도입을 선도해 나갔다.

 홀랜드(J. Holland)는 경쟁자인 레이크(S. Lake)와의 경쟁을 통하여, 1900년 4월 그의 홀랜드 6호 잠수함을 건조한 후 15 만불에 미해군에 판매하였다. 홀랜드 6호는 배수톤수가 64톤으로 수상에서는 가솔린 엔진으로, 잠수시는 전기 모타로 추진되었으며, 1900년 12월 USS Holland(SS1)로 정식으로 미해군의 잠수함으로 취역하였다. 가솔린 엔진의 화재 위험성 때문에 미해군도 프랑스의 전례를 따라 1909년 F 클래스 잠수함(SS20-23호) 부터 디젤엔진을 장착하여 건조하였으며, 1차 세계 대전 발발 때까지 배수량 280톤-510톤 급의 건조된 잠수함에 디젤엔진을 장착하여 14 노트의 속력을 기록하였다.

 제 1차 세계 대전이 발발하자 미해군은 잠수정의 임무에 따라 N, O 클래스 잠수함과 E 타입의 두그룹으로 분류하여 잠수정을 건조하였으며, 이들은 주로 미 해안의 항만 방어 등 방어적인 작전 임무를 수행하였다. 1917년 이후 K,ㅣ,O 와 E 타입의 일부가 원해용으로 건조되고 취역후, 연합군의 유럽 전선에 파견되어 아조레스만(Azores Bay)과 이일랜드(Ireland)의 밴트리 만(Bantry Bay)의 공해상에서 유럽 연안으로 연결되는 보급로 확보를 위한 공격적인 해양 작전에 참여하였다. 잠수함전 초기에 미해군은 이들 잠수함이 수상의 기동 함대와 공동 작전을 수행하는 구축함이나 어뢰정의 개념을 가지고 있었으며 800톤급의 속력 15노트의 잠수함을 중심으로 건조하였다. 그후, 1차 세계대전 중인 1916 년에 1,100톤급의 20노트의 속력을 보유한 새로운 타입의 T, AA 급의 잠수함을 설계 건조함으로서, 전투기동 함대와 합동 작전이 가능한 잠수함 함대의 개념에 접근하는 개념적 발전을 이룩하였다.

 1914년에서 1918 년에 걸쳐 수행된 강력한 독일 유보트(U-Boat)의 전과는 강인한 선체, 안정된 디젤기관으로 부터 공급되는 강력한 파워와 우수한 기술력에 의한 안정된 장거리 항해 작전 능력 등을 기반으로 하였다. 1차 세계 대전이 끝난후, 독일 잠수함 세력의 활동 분석은 미해군과 잠수함 관계자들에게 미래의 미해군 잠수함과 잠수함 함대의 개념 설정을 위한 체계적인 검토를 위한 근거를 제공하였다. 또한, 1916 년에 건조된 미해군의 S 클래스 잠수함은 미해군 잠수함들의 엔진 성능, 금속 공학적으로 취약한 선체의 강도와 잠수함 설계의 기본적인 오류에 대한 실질적인 해답을 제공하는 계기가 되었다. 이 기간동안 야넬(H. Yarnell)과 로빈슨(S. Robinson)등이 지휘하는 미해군 건설 공무국 지휘부는 잠수함 건조와 관련된 유럽과 미국 잠수함의 결점에 대한 공학적인 해결책을 검토하는 한편, 미해군 내의 잠수함 전략 담당부서에서는 미래 미해군 잠수함 보유의 유용성과 미래의 잠수함 전략의 수립 등 보다 근본적인 잠수함 관련 제 문제에 대하여 심층적인 연구를 시작하였다.

 윌리(H. Wiley)와 스코필드(F. Schofield) 제독을 선두로 일련의 해군의 지휘관들이 독일 해군의 유보트 전술을 염두에 두고 미래 미해군의 잠수함 전략을 연구하였으나, 독일이 사용한 무제한 잠수함 전술, 즉 군함과 민간 선박이 혼합된 전장의 개념이 전통적인 전쟁의 교전 규칙에 위반하는 사항으로써, 전통적인 작전 및 교리의 범주를 벗어나는 새로운 개념의 전장을 예견하게 되었다. 즉, 전쟁의 본질적인 속성인 무력에 의한 정치적 분쟁의 해결 즉, 새로운 위협세력의 출현에 의한 미래의 해상전에서의 위협은 잠수함 전력이 될것임을 예견하게 되었다. 이러한 미해군의 내부적인 전략/전술의 확고한 결론을 미해군은 확정하였으며, 1930년 대에 세계 공황이라는 불경기를 지나고 있지만, 향후 새로 건조하는 미해군 잠수함은 추진기술과 잠수함의 기술적인 문제점을 해결하고, 독립적인 잠수함의 장거리 작전 능력이 강조된 공세적인 공격용 잠수함으로 건조되었다. 더구나, 이미 1940 년말 까지, 그때까지의 확보된 자료를 통한 잠수함전 및 관련 수상 함대와의 워게임을 통한 자료 분석을 기반으로 하여 잠수함에 의한 장거리 독립 정찰 활동 및 전투 상황, 수상함 공격, 적국의 보급로 차단 및 파괴 등 기본적인 미해군의 잠수함 전술의 기본 교리를 완성하였다.

 1941년 12월 8 일 일본 해군 기동 함대에 의한 진주만 기습이 발발하자, 미해군 총장 하트(T. Hart)는 일본에 대한 무제한 잠수함전을 선포하였고, 미해군의 잠수함 함대는 이미 작성된 미해군의 잠수함 교리 대로 일본 해군을 대상으로 작전을 수행하였다. 미해군의 잠수함 함대는 가장 신뢰성 있는 선체인 Gato-, Baleo-, Tench- 클래스의 잠수함을 대 일본 작전에 투입하였으며, 진주만 기습과 어뢰 분야의 기술적인 어려움을 이기고, 전 일본 해군 전력의 55%에 달하는 1,314척인 5,300 만톤의 해군 함정을 미해군 잠수함이 격침시켰다. 대전 기간 동안, 미해군은 총 16,000여명의 잠수함 인력 중, 장교 375명 사병 3,131명이 전사하고 52척의 잠수함이 손실되어, 2차 세계 대전 중 1939년에서 1945년말 까지 육, 해, 공 전투 중 가장 완전한 승리를 거두었다.

 1943년 초기에 미해군의 잠수함 USS Wahoo(SS 565)의 함장 모톤(W. Morton)과 부장 오카네(R. O’Kane)는 잠수함의 잠망경에 인원을 고정 배치하고 잠수함의 모든 탐지 장비를 완전 가동시킨 후 각종 정보를 취합 후 분석 및 판단하여 종합적인 전황의 파악, 적함의 기동 분석을 통한 가능한 공격침로를 추정한 후, 적함을 공격하는 새로운 개념의 잠수함 작전 지휘 지침을 수립 시행하여, 미해군 잠수함 함대의 핵심전술을 마련하였다.

 2차 세계 대전중 미해군의 잠수함 함대는 해상 전투외에 특수전 인원 수송 및 전투기 조종사 구조 등 다양한 작전 임무를 수행하였다. 미해군 잠수함 함대의 활약으로 전쟁의 말기에는 대 일본 해군에 대한 완전한 제해권이 확보되어, 일본 해군의 활동이 철저하게 봉쇄되었으며, 미 해군의 잠수함이 일본 해군의 항만으로 침투하여 정박된 일본 함정을 공격하는 일도 빈번하게 발생하였다. 이때에 새로 개발된 FM 소나 장비(FM SONAR Set)는 기뢰 구역을 탐지하며, 일본의 항만 감시 체계를 탐지하여 회피 항로를 제공함으로서 미 잠수함에게 거의 무한정의 자유로운 활동을 보장하여 주었다.   

 2차 세계 대전이 끝나자 미해군은 2차 세계 대전중 독일이 대전 중 개발한 최신 잠수함 기술을 바탕으로 미래의 잠수함 성능으로서 고속, 음향 정숙, 심해 잠수 능력과 장기간 잠수 작전 성능을 보유한 새로운 개념의 잠수함 작전 개념을 수립하기 시작하였다. 또한, 1945년과 1950년에 걸쳐서 작성된 군민 합동 전략 보고서에서는 독일의 유보트(U-Boat) 잠수함 기술을 이용한 소련이 미래의 미해군에 대하여 최대의 잠재적인 위협세력으로 평가하여 미래의 대잠수함 전에 대한 주의를 환기시켰다. 이러한 정보 보고를 바탕으로 미해군은고속이며 음향적으로 정숙하며 수중 탐지 능력이 탁월하고 심해잠수 성능이 뛰어난 잠수함을 설계하기 위한 혁신적인 수중 추진력을 위한 계획(GUPPY, the Greater Underwater Propulsive Power)을 추진하기 시작 하였다. 이 계획의 추진 결과로 Tang – Class의 잠수함을 전후의 모델 잠수함 세력으로 건조 취역시켰으며, 이 모델은 이후 최초의 핵 추진 잠수함인 노틸러스호의 기본 선체로 사용되었다.

 미 해군의 핵잠수함의 아버지라 존경받는 리코버(H. Rickover) 제독이 이끄는 잠수함 핵추진 기술 위원회의 활약으로 함정이나 잠수함에 탑재할 수 있는 소형 원자로 기술이 연구 개발되어, 1955 년 1월 세계 최초로 가압경수로 형태의 소형 원자로를 탑재한 핵추진 잠수함 노틸러스(Nautilus)호가 취역 임무에 배치되었다. 새로운 핵추진 잠수함의 출현으로 기술적인 제약없이 무한정 잠수 및 수중 작전을 가능하게 하는 새로운 잠수함 시대가 도래하게 되고, 잠수함 역사의 오랜 숙원이던 수중 환경이 잠수함의 기본 작전 영역이되고 수상항해는 하나의 선택이 되는 진정한 잠수함 시대가 시작되었다. 노틸러스(Nautilus)호를 이어 시울프(Sea Wolf), 스케이트(Skate)급의 공격 핵 잠수함(NSSN)이 취역하게 되어, 미해군은 핵잠수함 시대에 진입하게 되었다. 수중 추진 동력과 생존 문제가 해결되자 잠수 심도의 증가와 수중 운항 속도를 증가시키기 위한 선형 개발, 음향 소음 문제를 정숙하게 해결하는 기술적인 문제를 해결하기 위하여 미해군은 시험용 핵 추진 잠수함인 스킵잭(SkipJack)호와 디젤 잠수함 알바코레(Albacore) 를 건조하여 미해군 핵잠수함 설계의 기본 패턴을 완성하여 향후 건조되는 미 해군 핵잠수함의 기본 모델로 자리잡게 되었다.

 1950년대 말부터 시작된 미국과 소련의 냉전 상황이 고조되자 양국간에 핵무기 사용 제한 조약과 군비축소 회담이 계속되는 한편, 상대방의 기습에도 상대국에 대한 핵보복 능력을 확보하기 위한 군비 경쟁이 가속 되었다. 적국의 핵기습 공격을 저지하는 핵 저지력의 일환으로 심해에 무한정 잠항하면서 유사시 핵무기를 발사할수 있는 전략핵 잠수함인 오하이오 급(Ohio-Class) 의 SSBN이 41척이 건조되어 취역함으로써, 소련에 의한 핵공격에 완전한 억제 전력의 우위를 최근까지 유지하고 있다. 또한, 상대국의 전략 핵잠수함(SSBN)을 탐지, 추적하여 공격 및 파괴하는 공격 핵잠수함(NSSN)인 로스엔젤레스급 (Los Angeles-Class) 잠수함이 58척 건조되어 취역하고 있다. 미소의 냉전이 끝나자 SSBN의 활용도가 낮아지고, 새로운 형태의 국제적인 대 테러전과 1, 2차 이라크 전이 발발하자, 핵 잠수함은 토마호크(Tomahawk) 순항 미사일(Cruise Missile)과 특수전을 위한 인원 통제, 대기뢰전(CMW, Counter Mine Warfare) 및 각종의 무인 잠수정(UUV) 통제임무로 그 작전 임무를 조정하여 수행하고있다.

 서기 2000년은 미해군에서 잠수함을 운용한 지가 100 년이 되는 해로서, 그동안 잠수함은 선체, 잠수심도, 속력 및 무장에서 가공할 발전을 이루어 왔으며 현대의 수상전에서 잠수함의 역할이 필수적인 전력으로 성장하였다. 과학 및 사회 발전의 추세에 따라 미해군은 현재 취역중인 18척의 전략핵 잠수함중 4-6척을 특수전 운용이 가능한 공격겸용(SSGN) 잠수함으로 개조하고 있으며, 공격핵 잠수함(NSSN)도 기술 집약적인 설계를 통하여 원양 작전위주에서 연안 작전이 가능한 기뢰전, 무인 잠수정 운용 등 무인화 추세에 적응하는 등 작전과 기술적인 전환기를 맞이하고 있다.

 핵 잠수함의 핵심 기술과 작전성능

 잠수함의 은밀성과 비탐지성을 유지하면서 전략 및 전술 작전을 수행하기 위하여서는 수중에서의 속도와 탑재 공격 무기의 질적 수준이 확보 되어야 하는 것이 필수적이다. 탑재 무기와 필요 장비를 필요량 탑재하기 위해서는 잠수함 선체의 크기가 증가하게 된다. 공학적으로 잠수함의 크기가 2 배로 증가하면 잠수함 추진 동력은 4 배로 증가되어야 수중의 압력 대비 성능을 발휘할 수가 있다. 이러한 기술적인 배경에서 디젤 엔진을 사용한 잠수함의 작전 및 전술 성능 확대에는 기술적인 한계점이 존재하게 된다. 핵 추진 잠수함은 적절한 원자로의 규모가 확보되면 거의 무한정의 동력과 수중 잠수 작전에 필요한 승무원에 대한 생활 환경용 산소와 식수를 무한정 생산 확보할수 있다. 핵 추진 잠수함의 운용은 잠수함 전력의 확보에는 이상적인 동력생산 장치이나 핵기술에 관련된 국제 정치학적인 제약과 방사능 사고 위험에 대한 대책등의 어려운 정치 및 기술적인 문제를 해결해야하는 어려움이 상존하고 있다.

 핵잠수함의 핵심기술은 소형 원자로 기술로서, 이미 1940년대 핵 개발 당시로부터 기술적인 연구개발이 시작되어 왔다. 원자로는 핵물질의 급격한 연쇄 핵분열 반응을 인공적으로 제어하여 서서히 열을 발생시키거나 핵연료의 재생산, 방사능 동위원소의 생산 및 방사선 다발을 만들어 의학이나 학술연구에 사용할수 있도록 고안된 핵 분열 장치이다.

 핵연료에 흡수되는 중성자수를 조절하므로서 핵연료의 연소를 조절하는데 원자로의 구성은 노심, 반사체, 차폐체, 냉각장치 및 계측제어 장치등으로 구성되어 있으며 노심은 핵연료와 중성자를 흡수하는 감속재와 발생된 열을 외부로 전달하는 냉각제로 구성된다. 노심을 둘러싸고 있는 반사체는 노심에서 탈출하는 중성자를 노심 내부로 되돌려 보내는 역할을 하며 반사체 외부의 차폐체는 방사능의 투과를 차단하여 원자로 주변을 방사능 피폭으로부터 안전하게 방어한다. 냉각장치는 냉각재를 원자로 노심에 순환시켜 노심에서 발생한 열을 외부로 이동시키는 장치로서 원자로가 과열되는 것을 방지하며 원자로에서 생산된 열을 이용하여 발전기나 기타 동력장치를 구동시키는 역할을 한다.

 발전용 원자로와 추진용 원자로를 동력용 원자로라고 하며, 나머지는 넓은 의미의 연구용 원자로로 분류된다. 보통 핵연료 및 냉각재의 종류에 따라 가압 경수로(PWR, Pressurized Water Reactor), 비등 경수로(BWR, Boiling Water Reactor), 가압중수로(PHWR, Pressurized Heavy Water Reactor), 기체냉각로(GCR, Gas Cooled Reactor)로 분류되며, 특히 핵연료 사용중 부산물로 생성되는 다른 핵연료물질의 생산 여부에 따라 전환로, 증식로(Breeder Reactor)등의 분류가 많이 사용되고 있다.

 미국과 구 소련의 냉전 당시에는 약 400여척의 핵 추진 잠수함이 취역하고 있었으나 현재는 160여척의 핵 잠수함이 가동하고 있다고 전망된다. 핵잠수함에 사용되는 원자로는 대부분 가압 경수로를 개량한 모델을 사용하며 출력이 50-110 MWe로서, 극도의 안전장치를 완비하고 있다. 핵연료의 재투입시 방사능 사고를 방지하기 위하여 대부분의 핵잠수함이 핵연료를 96 % 이상 정제된 고농축 우랴늄을 사용하므로 잠수함의 수명주기인 약 30년동안 핵연료의 재 충전없이 잠수함을 운용할수 있도록 설계되어 운용된다.

 잠수함의 승조원에 대한 장기간 수중생활의 스트레스를 방지하기 위하여 거주 구역을 확장하고 생활 환경을 최대한 자연 친화적으로 쾌적하게 변화시켰으며, 지상의 전략 사령부와의 긴밀한 정보 및 작전 명령 수수를 위하여 거의 모든 주파수 영역에 이르는 통신망이 연결되어 있으며, 초저주파(VLF, Very Low Frequency), 위성통신 및 압축 통신망(CCN, Compressed Communication Network)등이 항시 연계되어 있다.

 핵 추진 잠수함에 수중 발사 전략핵 탄도 미사일(SLBM)의 배치와 성공적인 수중 발사는 잠수함 전력의 유용성을 배가시키는 기술로서 1960년초부터 폴라리스(Polaris)와 트라이던트(Trident) 핵탄두 미사일의 수중 발사 성공으로 잠수함이 수중에 부상하지 않고 적어도 6개월 이상을 수중에서 초 정밀 관성항법장비(INS)의 유도에 따라 항해하면서 작전 수행이 가능하게 되어 핵저지(Nuclear Deterrence) 전략을 성공시키는데 한 축을 담당하여 왔다.  

 재래식의 디젤/전기추진 잠수함이나 현대의 최신 AIP 기관을 장치하여 산소를 자체내에 탑재하여 운행되는 대기를 사용하지않는 잠수함에 비하여 핵잠수함은 3 배 이상의 선체와 배수량을 가지고 있으므로, 연안 접근거리, 작전 회전 반경과 수중 소음면에서 기술적인 근소한 문제점을 가지고 있으나 계속적인 기술의 발전과 무인잠수정의 활용으로 연안 작전활동에 있어서도 디젤 잠수함의 전술적인 비교 잇점이 해소 되었다.

 반면에 수중속도의 잇점과, 잠수 및 은밀성을 유지한 작전 시간이 무한정이며, 전투 상황시 항상 가용한 다양하고 고성능의 무기체계의 완비, C4ISR 능력과 승무원의 거주환경을 고려하면 핵잠수함의 개별 건조비를 포함해서 종합적인 비용대 전술 및 작전 성능 면에서 재래식 디젤 잠수함에 비하여 30% 이상의 유용성을 보여주는 연구 결과가 보고 되고 있다. 더구나 미국의 합동 비젼 2020에 의한 미래 미해군의 전력 구조가 50%이상의 무인 시스템인 AUV, UUV, UAV, UGV등과 연계된 상황을 고려하면 핵잠수함을 유지하면서 재래식 잠수함의 유요한 기능을 무인시스템(Autonomous System)에 탑재시켜 연계 운용함으로서 새로운 형태의 잠수함 전략이 구사될것으로 전망된다.(계속) (konas)

 송광섭(월간조선 미국통신원)
 출처:월간조선닷컴 http://monthly.chosun.com/