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천해 대잠전 무기체계의 개발 동향

    지난 십년 동안 대잠전(ASW : Anti-Submarine Warfare) 시스템과 관련 무기체계에 관한 예산은 줄어든 반면에 대함전과 대공전은 우선 순위가 높아지고 있다.
    이러한 환경에서도 해군 작전이 연안 방어를 위주로 전환 되어 감에 따라 대잠전의 대상 표적은 대양에서 활동하는 원자력 잠수함보다는 소음이 줄어든 재래식 잠수함에 두고 있으며 어뢰 개발도 천해용으로 바꿔가고 있다. 이에 따라 본 고에서는 천해에서의 성능 향상을 위한 어뢰의 개발 동향을 살펴보기로 한다.

유럽의 어뢰 개발
    신형 중어뢰 개발을 위한 프랑스, 독일, 이탈리아의 공동개발 계획이 무산되었다.
    먼저 독일이 공동 개발을 포기하고 STN Atlas Electronic사에서 독자적으로 DM2A4 시스템을 개발하여 Type U-212 신형 잠수함에 장착할 예정이다.
    프랑스도 DCN이 주도하여 기존의 F-17 legacy 어뢰를 성능 개량한 F-17 Mode 2B2 어뢰 개발에 착수하였다. 이 어뢰는 최신의 전자 부품을 사용하여 신호처리 능력을 향상하고 관성항법 장비, 저속의 동기 전동기(synchronous electric motor), 둔감 화약의 탄두 등의 기술이 적용된다.
    이탈리아의 WASS사는 최근에 두 종류의 중어뢰 개발에 참여하고 있다.
    첫째는 현재 운용중인 A184 어뢰를 개량한 A184 Mod 3 어뢰를 개발하여 독일과 이탈리아가 공동으로 개발할 예정인 Type U-212 잠수함에서 운용할 계획이다.
    둘째는 차세대 A184 Advanced 어뢰를 개발하고 있다. 이 어뢰는 A184 Mod 3 어뢰보다 길이가 약간 길지만 Sauro급 잠수함의 6.3미터 어뢰 발사관을 사용하여 발사할 수 있다. 이 어뢰의 가장 큰 특징은 ASTRA(Advanced Sonar Transmitting and Receiving Architecture) 장비를 어뢰 앞부분에 있는 음향탐지부에 장착한 것이다. ASTRA 장비를 장착한 음향탐지부 주위를 감쇠재질(damping material)로 둘러싸서 자체소음을 줄였으며 고속에서 유체소음을 줄이기 위해서 교란류(turbulence)가 생기는 위치에는 트랜스듀서를 배열하지 않았다. 30kHz 부근의 고주파를 송/수신하여 근거리 표적을 탐지하고 15kHz 부근의 중주파수 대역에서 수동 탐지기능을 갖는다. 수신 시에는 고주파/중주파 음파를 동시에 수신할 수 있어서 실제 표적과 음향 디코이를 구별해 낼 수 있다. 유도/조종 분야에서는 광섬유 유도선을 사용함으로써, 어뢰를 발사한 잠수함에서는 어뢰를 전투체계의 센서 기능으로 사용할 수 있게 되었다. 추진 시스템은 역회전(contra-rotating) 전기모터와 스큐드 직열구동 프로펠러로 구성된다.





그림 1. A184 Advanced 중어뢰의 구성도


    전지는 MU 90 경어뢰에 사용하는 신형 aluminum-silveroxide 기술을 적용하기보다는 성능이 입증된 silver-zinc 기술을 우선 적용할 것으로 보인다. 탄두와 충격/근접 신관은 A184 어뢰용과 동일하다.
    경어뢰 분야에서의 공동개발은 활발하게 진행되고 있다.
    프랑스와 이탈리아간의 EuroTorp 컨소시엄 회사가 개발한 MU 90/Impact 경어뢰는 현재 생산 중에 있으며 프랑스, 독일, 이탈리아에서 사용할 예정이다.
    MU 90HK 어뢰대항어뢰(anti-torpedo torpedo)는 수상함에서 어뢰방어체계를 구축하기 위한 것으로 MU 90 경어뢰를 개조하여 탄두부를 작게 하고 특수 임무를 수행할 수 있는 소프트웨어를 내장하였다.
    스웨덴의 Bofors사가 개발한 Torpedo 2000 중어뢰는 펌프젯으로 추진하며 최고 45노트의 속도를 낼 수 있으며 아주 저속으로도 운항할 수 있다. 천해와 심해에서 운용할 수 있으며 해저에 있는 표적을 공격할 수 있다고 알려져 있다. 어뢰가 거의 중성 부력을 가지고 있어서 해저에 착저해 있는 잠수함에서도 발사가 가능하다.
    Bofors사는 HTP 연료의 엔진을 사용하면 전기 모터의 경우와 유사하게 소음을 줄일 수 있으며 에너지 공급량이 많아서 순항거리를 늘릴 수 있다고 주장하고 있다.
    스웨덴은 덴마크와 아직 정해지지 않은 다른 제3국과 함께 TWS(Torpedo Weapon System)90 차세대 경어뢰 개발을 추진하고 있으며 광섬유 유도선을 사용하여 양방향 통신이 가능하도록 시도하고 있다. 이러한 기능은 적의 음향 대항체계에 대처할 수 있으며 어뢰 자체를 독립된 탐지 센서로 활용할 수 있는 능력을 갖게 된다. 이 어뢰가 개발되면 자국에서 현재 사용하고 있는 Torpedo 45 어뢰를 대체할 계획이다.
    영국의 GEC-Marconi사는 Sting Ray Mode 0 경어뢰와 Tigerfish 중어뢰에 대한 설계후 서비스(post-design service) 업무를 수행하고 있다.





그림 2. TWS 90 차세대 경어뢰의 개념도


미국의 어뢰 개발
    미국의 경우에는 신형 어뢰의 생산은 점점 줄어들고 있으나 차세대용 어뢰의 요구성능에 관한 사전 연구개발 업무는 지속되고 있다. 현재 운용중인 어뢰는 천해에서 성능이 발휘되도록 하는 노력이 다각도로 추진되고 있다.
    Mk 48 ADCAP 중어뢰는 1994년에, Mk 50 경어뢰는 1996년에 최종적으로 구매한 이후에 미 해군용으로의 생산은 중단된 상태이다.
    차세대 어뢰의 경우에는, 미 해군의 어뢰분야 연구소인 NUWC(Naval Undersea Warfare Center)의 연구 결과에 따라, 어뢰생산 업체가 재편될 것으로 보인다.
    금년 초에 Northrop Grumann사는, Mk 48 ADCAP 중어뢰의 성능을 강화시키기 위해서, 미 해군체계사령부 (NAVSEA : Naval Sea Systems Command)와 CBASS(Common Broadband Advanced Sonar System) 개발 계약을 체결하였다.
    Mk 46 경어뢰를 천해용으로 개조한 Mk 46 Mod 5A(SW)는 해저 장애물을 회피할 수 있는 능력을 가지고 있으며 연속적인 성능개량을 하기 위해서 해군에서 시험 중에 있다. 주로 Mk 46 부품을 사용한 Mk 50 혼합경어뢰도 천해 능력을 갖는 새로운 소프트웨어가 내장되었다.
    1996년에 Raytheon사는 Mk 54 Mod 0으로 명명한 혼합 경어뢰(LHT : Lightweight Hybrid Torpedo)의 개발에 착수하였다. 이 어뢰는 여러 종류의 어뢰 기능을 선택적으로 혼합한 형태로서 음향탐지부는 Mk 50, 추진부는 Mk 46, 탄두부는 Mk 103을 채택하고 Mk 48 ADCAP 중어뢰의 속도 조절 밸브를 활용하였다.
    Mk 48 ADCAP 중어뢰는 생산이 중단된 상태이나 방사소음 감소, 유도 조종 능력을 강화하기 위한 성능 개량 사업은 진행되고 있다. 현재 보유하고 있는 1,400발의 재고량에 대한 성능 개량 작업이 실시될 것이며 소프트웨어의 보완은 단계적으로 추진되고 있다.
    어뢰에서 제공한 센서 자료들은 DARPA에서 추진하는 NetSAT(Netted Search, Acquisitions and Targeting) 시스템에 입력되어 연안 작전에서 표적을 탐지하고 추적하는데 활용될 것이다. NetSAT 시스템은 소노부이, 수상함의 예인선배열, 어뢰의 음탐부 등의 센서자료들을 네트워크화하고 첨단 신호처리 기법을 적용하여 열악한 탐지환경을 극복하고 저소음 잠수함을 탐지한다.
    개량형 Mk 46 어뢰는 표적 탐지 및 추적 임무를 위해서 항공기에서 투하할 때 해상부이와 광섬유 유도선으로 연계시켜 항공기의 신호처리기에 RF 링크 시킨다. 즉 어뢰에서 측정한 음향자료는 항공기에, 항공기에서 발신하는 유도/조종 정보는 어뢰에 전달하는 양방향 통신이 이루어진다. DARPA에서는 이러한 어뢰의 센서 기능이 표적의 파괴 확률을 크게 증가시킬 것으로 기대하여 이 체계의 시범시험을 1999년 중에 실시할 계획이다.
    NUWC에서는 대잠전 무기체계에 관한 여러 종류의 고급 개념을 연구하고 있다. 수중 고속 탄두, 초공동 고속 어뢰, 크기가 절반(half length)인 스텔스 어뢰 등이다.
    1997년에 NUWC는 DARPA와 ONR의 후원 하에 초공동 탄두(supercavitating projectile) 실험을 실시하였다. 수중에서 총구속도 1,548m/s로 발사하였으며 종국적으로는 총구 속도가 2,500m/s까지 증가시킬 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이러한 고속탄두가 개발되면 표적에 대한 종말 유도를 할 필요가 없게 된다. 또한 신속한 대응, 근접방어, 종말 방어(terminal defence), 기뢰 대항책, 대잠전 등에 활용할 수 있을 것이다.
    NUWC에서 연구중인 기술 중에서 첨단 기술 분야는 수중운동체의 스마트선체(smart skin), 교란류와 저항 감소, 스텔스와 기동성 강화 등이다. 선체 주위의 경계층을 조절하는 기술로는 EMTC (Electro-Magnetic Turbulence Control) 기술이 유력하게 대두되고 있다. 이 기술이 적용되면 수중운동체의 점성저항을 45% 정도 줄일 수 있을 것으로 보인다.
    NUWC에서 추진하고 있는 또다른 연구개발 분야로는 수중통신 시스템인 SUCS(Smart Underwater Communications System) 장비이며 수중운동체를 발사한 후에 조종성의 신뢰도를 높여 주며 잠수함이 다른 잠수함이나 무인 잠수정, 수상함과 통신하는데 사용될 수 있다. 현재 Mk 48 중어뢰에서 사용하는 유도선은 잠수함의 속도와 기동성을 제한하는 단점이 있으나 SUCS 시스템은 발사관에 연결된 유도선으로 유도조종을 할 필요가 없다. 음향통신 시스템(ACS : Acoustic Communication System)은 현재의 유선유도 시스템보다 유리할 것으로 예상하고 있다. 이 시스템은 어뢰 발사체의 안전을 도모하고 유도선이 절단되는 것과 같은 통신이 차단되지 않는 장점을 갖고 있다.
    1998년 8월에 ONR은 수중무기체계의 기술 개발에 관한 BAA(Broad Agency Announcement)를 제안하였다. 이에 따르면 현재의 수중무기 플랫폼의 임무의 효율성을 증진하는 목적으로 유도조종, 어뢰방어, 추진, 탄두 및 어뢰의 소음감소 등의 기술분야의 혁신적인 개선을 추진하는 것이며 초기 단계에서는 광대역 유도조종 분야를 다루고 장기적으로는 신형 센서, 합동 공격, 자료 융합 및 정보 통제 등의 분야에 주력하여 천해 작전능력을 혁신적으로 개선시키는 것이다.
    어뢰 추진부의 중점 개선 과제는 고에너지율(high-energy rate)을 얻고 순항거리를 중대 시키는 것이다.
    열추진 시스템(thermal system)은 에너지 변환 효율이 높은 반면에 시스템이 복잡하고 비용이 많이 드는 단점이 있으며 축전지나 연료전지(fuel cell), 유사연료전지(semi-fuel cell) 등과 같은 전기-화학 에너지로 어뢰를 추진할 경우에는 비용이 저렴하다.
    어뢰의 방사소음 감소 분야도 연구의 대상 분야이다. 어뢰 공격에 대응하는 시간을 줄일 뿐만 아니라 어뢰를 발사한 잠수함의 은밀성을 유지하기 위해서도 수동, 능동, 능/수동 소음통제 기술이 관심을 모으고 있다.

(Foxwell, D. and Lox, J. J., "Under the hammer : Weapons for ASW", IDR, 1998. 12, pp.49∼53)