뉴스 인 뉴스 <68> 잠수함

중앙일보

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김상진 기자

지난달 1일 부산 해군작전사령부에서 안중근함 취역식이 열렸다. 곧 실전에 배치될 안중근함은 수중에서 300개의 표적을 동시에 추적할 수 있다. [사진 제공=해군]

잠수함 영화에 여승조원 보셨나요 … 실제로 한명도 없답니다

안중근함은 2007년 말 해군에 인도된 214급(1800t) 1번함 손원일함, 2008년말 인도된 2번함 정지함에 이은 세번째 214급 잠수함이다. 해군이 보유하고 있는 209급(1300t급) 잠수함 9척을 포함, 우리나라 12번째 잠수함으로 기록됐다. 해군은 2012년부터 2018년까지 해마다 한 척씩 모두 6척의 214급 잠수함을 더 건조한 뒤 2010년부터 2021년까지는 3000t급 잠수함 9척을 독자 개발할 계획이다.

9450억 들인 안중근함, 수중서 2주간 작전 가능

우리나라의 첫 잠수함은 1993년 6월 취역한 209급인 장보고함이다. 장보고함은 독일 하데베(HDW) 조선소에서 건조한 것을 인수해 왔다. 당시 독일로 건너가 잠수함 교육을 받고 인수해 온 장보고함 초대함장 대우조선해양 안병구 (60·예비역 해군 준장)상무는 “선발된 40여명의 승조원들과 2년6개월동안 자취를 하면서 밤늦도록 장비운용법을 배웠다”고 회고했다.

그러나 지금은 현대중공업과 대우조선해양 등 국내 조선소가 잠수함을 건조할 수 있을 정도로 발전했다. 이번에 취역한 안중근함은 최고 시속 20노트(약 37㎞)로 미국 하와이까지 연료를 재충전하지 않고 왕복 항해(거리 1만9200㎞)를 할 수 있다. 한 단계 아래 급인 209급 잠수함과는 달리 공기불요장치(AIP)를 탑재하고 있어 수면에 올라오지 않고도 2주간 수중에서 작전을 수행할 수 있다. AIP장치가 없는 209급 잠수함은 수중작전을 3~4일밖에 할 수 없다. 디젤잠수함으로서는 세계 최고 수준이다. 길이 65.3m, 폭 6.3m로 수중에서 300개의 표적을 동시에 추척할 수 있는 능력도 갖췄다. 선체 외판은 고장력강판( HY-100합금강)을 사용해 HY-80을 사용하는 209급 보다 더 깊이 내려갈 수 있다.

잠수함의 순수한 건조비용은 3000억(209급)~5500억원(214급). 그러나 무장을 어느 수준으로 하느냐에 따라 건조비는 불어난다. 안중근함의 건조비용(무장포함)은 9450억원, 건조기간은 1년이었다. 1번함인 장보고함을 독일 하데베조선소가 건조할때 4년이 걸린 것에 비하면 우리 잠수함 건조능력이 엄청나게 발전했다.

잠수함에서 공기는 중요하다. 승조원들이 호흡하는데만 필요한 것이 아니다. 잠수함의 추진동력인 전기모터에 전기를 공급하는 축전기 충전을 위해 디젤엔진을 돌릴 때 공기가 필요하다. 잠수함은 바닷속을 다닐 때는 소음을 줄이기 위해 전기모터로 움직인다. 하지만 축전기 충전을 위해 주기적으로 잠수함 선체 일부를 수면 위로 노출시켜야 하는 치명적인 약점을 안고 있다.

이러한 단점을 보완하기 위한 것이 AIP장치다. 산소와 수소를 화학반응시키면 물과 전기를 발생시키는 원리를 이용해 AIP장치는 전기를 축전지에 저장한다. 충전하기 위해 선체를 노출하지 않아도 되고 디젤엔진을 돌리는 소음도 나지 않아 잠수함을 탐지하는 적 항공기나 군함으로부터 안전하다.

소리 죽이려 밑창 부드러운 신발 신어

잠수함을 중심으로 하는 현대의 수중전은 ‘소리의 싸움’이다. 잠수함의 소리를 줄이기 위한 설계가 곳곳에 적용된다. 추진기 날개는7~9개로 일반 배의 3~5개 보다 많아 물을 밀어내는 소리를 줄여야 한다. 추진기 모양도 물을 부드럽게 밀어내는 특수굴곡형이다. 내부에 설치하는 장비는 진동 소음을 줄이기 위해 충격흡수장치 위에 설치한다.

승조원들도 걸을 때 소리가 나지 않도록 밑창이 부드러운 잠수함화를 신는다. 적함과 대치 상황 등 고도의 정숙이 필요할 때는 승조원들은 말을 하면 안된다.

잠수함을 탐지해 내려는 기술도 나날이 발전하고 있다. 잠수함을 찾기 위한, 대잠항공기가 바다위에 뿌려놓는 소노부이(Sonobuoy)가 대표적이다. 소노부이는 잠수함의 소리를 찾아내 항공기에 전송한다. 잠수함이 다니는 길목 바다 밑 바닥에 설치해 잠수함의 소음을 듣는 장치도 있다. 잠수함은 이러한 소리 수집 장비에 들키지 않아야 한다.

장비 많아 여자만을 위한 공간 내기 어려워

잠수함 승조원이 되기는 쉽지 않다. 잠수함 한 척의 승조원은 장교와 부사관을 합쳐 40여명이다. 깊은 바닷속 비좁은 공간에서 생활해야 하므로 밀폐공포증이 있거나 압력 고막의 압력평형(고막 압력이 변할 때 코를 잡고 불어내 고막 안팎의 압력 유지) 기능이 없는 사람은 근무 할 수 없다. 신체검사에 합격한 승조원 후보자들도 3개월 기초교육을 받는동안 10%쯤 탈락한다고 한다.

밀폐된 잠수함 실내 공기는 오염이 심하다. 우리 해군은 잠수함의 이산화탄소 농도를 1% 이하로 유지하도록 규정하고 있다. 승조원들이 호흡할 때 내뱉는 이산화탄소는 리툼필터가 달린 공기정화장치를 통해 걸러진다. 실내에서는 담배를 피울 수 없다. 승조원들이 담배를 피우는 시간은 잠수함이 부상해서 수상항해를 할 때 뿐이다. 함교탑 밑에서 찬 바닷바람을 마시며 피우는 담배는 꿀맛이라고 한다.

지금까지 세계적으로 여자 승조원은 한명도 없다. 신체조건이 문제가 아니라 온갖 장비로 가득찬 잠수함에 여성용 화장실·욕실·선실을 따로 만들 여유 공간이 없기때문이다. 여성전용 시설을 갖추려면 잠수함 크기를 키워야 하고 건조비용도 더 든다.

도움말=대우조선해양 안병구 상무(예비역 해군 준장)
해군작전사령부, 현대중공업

◆214급·209급 잠수함=214급은 1200t급인 209급 잠수함 등의 장점을 살려 독일 HDW사가 개발한 신형 디젤 잠수함이다. 한국에서는 ‘손원일급 잠수함’으로 불린다. 214급·209급 등의 명칭은 HDW사가 임의로 붙인 숫자 모델명으로 특별한 의미는 없다.

안중근함, 최대 400m까지 내려가

잠수함은 밸러스트탱크에 바닷물을 채우면 가라앉고 압축공기로 바닷물을 뽑아내면 떠 오른다. 수심에 따라 다양한 기준을 정해놓고 잠수함을 운영하고 있다.

파괴심도 선체가 수압에 의해 파괴되는 계산상의 수심이다. 선체 특수강의 인장력과 프레임 구조에 따라 다르며 선체가 찌그러지는 ‘지지직’ 소리가 나기 시작한다. 보통 잠수함의 파괴심도는 500~600m지만 이중선체인 원자력 잠수함은 1000m이상이다.

최대 잠항심도(潛航深度) 수압으로 선체가 치명상을 입지 않고 최대로 내려갈 수 있는 심도. 잠수함을 건조한 뒤 내압시험을 하거나 5,6년 주기로 하는 정기수리 뒤 한번씩 이 심도까지 내려간다. 최대 잠항심도 시험을 하기 전날 승조원들은 술을 금하고 목욕한 뒤 경건한 마음을 갖는다. 수압을 이기지 못한 밸브 하나라도 터진다면 다시는 수면위로 오르지 못하기 때문이다. 최대 잠항심도는 군사기밀이다. 안중근함은 400여m로 알려져 있다.

안전심도 수면을 오가는 배의 밑바닥이나 그물에 걸리지 않고 잠수함이 운항할 수 있는 깊이. 보통 배가 물에 잠기는 깊이인 흘수(吃水)보다 낮다. 우리 해군은 50m로 잡고 있다. 군함이나 상선의 흘수가 30m 이내이기 때문이다. 최대 잠항심도에서 안전심도로 올라오면 선체가 ‘뻑~’소리를 내며 수압을 받은 곳이 제자리로 돌아온다. 승조원들이 가장 좋아하는 깊이다. 반대로 안전심도부터 수면까지는 공포의 수심이다. 배 밑바닥과 가깝고 그물이 많아 잠수함 사고의 80%가 생기는 수심이다.

잠망경 심도 잠망경을 수면에 내놓고 항해할 때의 수심. 파고와 너울 주기에 따라 잠망경 노출 높이를 잡는다. 수면위 관측이 가능한 최소 높이만 노출한다. 파도가 잔잔할때는 30㎝정도지만 파도가 높을 때는 1m정도 노출시켜야 할 때도 있다. 적 군함이나 항공기로 부터 잠망경이 발각되지 않아야 한다. 잠망경을 수면위로 올려 관측하는 시간은 한번에 5~6초다. 회전수가 분당 24회 정도인 군함의 레이다에 들키지 않는 짧은 시간이어야 하기 때문이다.

따라서 안전심도에서 잠망경 심도로 오를 때는 소나(수중 음파 탐지장비)를 작동해 수면 위 소리를 분석한 뒤 안전하다는 확신이 들때만 잠망경을 올려야 한다. 수면위 상황을 제대로 분석하지 못한 채 부상하다가는 군함과 충돌하는 사고가 난다.

잠수함의 역사
1624년 첫 등장 … 돌덩이 이용해 오르내리기도

최초의 원자력 잠수함인 노틸러스호가 북극 항해 도중 얼음을 뚫고 올라와 바깥을 살피고 있는 장면. [중앙포토]

최초의 잠수함은 1624년 네덜란드의 물리학자 반 드라벨이 템즈강에서 5m 잠수해 항해하도록 만든 잠수정이다. 물 속을 자유롭게 오르내릴 수 있는 잠수함은 미국 독립전쟁때인 1775년 부쉬넬이 만들었다. 전쟁에서 배를 처음으로 격침한 것은 남북전쟁때 남군의 잠수함이었다. 스웨덴의 노르덴펠트가 1885년에 처음으로 어뢰를 잠수정에 탑재했다.

초기 잠수함은 돌덩어리를 매달아 오르내렸다. 잠망경은 1888년 스페인 해군이 처음으로 사용했다고 한다. 옛날 잠망경은 프리즘, 오목·블록거울로 이뤄졌다. 그러나 지금은 적외선 감시카메라, 원거리 탐지용 GPS센서, 원거리 표적확인 레이저 장비 등을 갖춘 전자장비로 발전했다.

잠수함 추진력은 처음에는 인력이었으나 1863년 프랑스 해군이 압축공기로 작동하는 기관을 이용해 시속 4노트의 속도로 항해했다. 그 후 증기추진과 석유기관을 거쳐 현재의 디젤기관은 1900년대 프랑스에서 완성했다. 미 해군은 1900년 잠수함을 해군함정으로 정식등록했다.

1·2차 세계대전을 거치면서 잠수함은 발전했다. 1차대전 때 잠수함에 어뢰와 함포를 탑재하는 것이 일반화 됐다. 1차 대전이 끝난 뒤 패전국 독일의 잠수함은 영국·미국·프랑스 등 승전국들이 가져가면서 건조기술이 퍼져 나갔다. 1930년대 들어 선체에 고장력 강판을 사용하면서 수심 100m까지 내려가는 잠수함이 등장했다. 지금은 400m까지 내려간다.

2차대전 때는 영국·미국을 중심으로 잠수함을 탐지해 내는 항공기와 군함이 등장했다. 이렇게 되면서 잠수함에는 적군에 탐지되지 않기 위한 기술이 적용되기 시작한다. 소음을 줄이고 방해전파를 내보내는 장치를 설치해 수중성능이 향상된 것이다.

1954년 미국에서 세계최초의 원자력 잠수함 노틸러스가 나오면서 수중작전 기간이 획기적으로 늘어났다. 노틸러스는 잠항한채 북극점을 통과해 원자력 잠수함의 위력을 과시했다. 디젤엔진 잠수함이 엔진을 돌리기 위해 필요한 공기확보를 위해 수시로 물위로 올라와야 하는 약점이 사라진 것이다.

1959년말 미국은 핵 미사일 16기를 탑재한 핵 잠수함 조지워싱턴(6700t)을 탄생시켰다. 옛 소련은 미국 항공모함 기동부대를 요격하기 위해 유도탄 핵미사일을 탑재한 핵잠수함을 1960년대에 건조했다. 핵잠수함은 미국·러시아·영국·프랑스·중국 등 5개국에서 220여척을 갖고 있다.