21세기 독일 잠수함 개발현황 U212A와 U214(1)

출저 : Marine Forum(독일해군 월간지/시중판매용) 5월호

                     Hans Karr 저, 중령(진) 최일 역

잠수함은 수상뿐아니라 수중 3차원 세계에서 무제한 기동할 수 있는 우수한 무기 체계이다. 잠수함은 모든 해역에서 생존 및 작전이 가능하고 장기 해상작전이 가능하며 상대적으로 적은 군수보급이 요구된다. 또한 해양 및 기상 조건에 대한 제약이 적으며 적 잠수함에 대한최적의 방어 및 전투 수단이 된다. 많은 사람들이 잠수함이 얼마나 오래 수중에 머무를 수 있는가 하고 끊임없는 질문을 해왔다.

천해 또는 협만에서 작전중 고난도 기동시 독일잠수함 205와 206급 잠수함은 축전지 충전을 위한 스노클 시간에 제한을 받아왔으며, 대잠세력의 증가와 기술의 발달로 잠수함 탐지 능력이 향상됨에 따라 새로운 잠수함 세대인 212급을 개발하게 되었다. 탁월한 저소음체계, 새로개발된 연료전지등으로 212급 잠수함의 장비 및 무장 체계는 잠수함이 수행해야할 모든 작전이 가능하다.

1. 212A급 잠수함

  1987년에 U212의 기술검토가 종료되었으며 1990년에 함특성, 탐지회피성, 수중작전 지속성, 전투능력 및 자함보호등의 건조사양에 대한 개념을 정립하였다. 하지만 예산확보의 문제점으로 인해 건조는 지연되어오다 1994년 6월 의회를 통과하였으며 1994년 7월 6일 건조연합 방식으로 ARGE U212사를 통해 제작사인 HDW(Howaldtswerken-Deutsche Werft AG Kiel)와 TNSW(Thyssen-Nordseewerken GmbH Emden)과 건조계약을 체결했다. ARGE U212사는 건조과정에서 기술적, 산업적 조직적 임무를 수행하기 위한 전체 조정, 통제 및 감독임무를 수행하게 된다. 양 독일 잠수함 제작사는 각 2척씩 할당받아 2003년에서 2006년사이 인도할 예정이다.

2. U212A의 건조 계획

  1996년 4월 22일 독일과 이태리는 212A급 잠수함 공동생산에 대한 합의각서(MOU)를 체결하였다. 공동생산의 장점은 규격화, 인력절감, 가격 경제성과 통합운용성 등이다. 운용면에 있어서는 장비의 상호 호환이 가능하고 군수지원이 용이하며 승조원 교육과 운용경험 교환등에 장점이 있다.

이태리는 2척을 도입하기로 하고 1997년부터 La Spezia에 있는 Fincantieri 조선소와 건조 계약을 체결하였다. 이곳에서 제작된 부위와 독일 HDW 조선소에서 건조된 부위는 해상으로 수송하여 Muggiano사에서 조립한다. 추가로 2척은 선택사양으로 남아 있다.

  1998년 7월 1일 HDW사는 1번함인 U31의 건조를 시작했으며 2003년 3월 20일 진수를 하였다. 2003년 9월 이 잠수함은 해군에 인도되고 이로부터 6개월뒤 취역을 하게된다.

이어서 건조되는 3척의 잠수함은 2006년도까지 공정이 진행된다. 이태리의 1번함 건조는 1999년 7월 3일부터 시작되었다. 이태리 해군에 취역은 2005년과 2006년에 될 예정이다.  212A급 잠수함과 함께 독일과 이태리 해군은 미래 전장환경의 요구성능을 충족할 수 있는 고성능 무장체계를 탑재하고 있다. 전세계적으로 혁신적인 개발로 이분야의 최첨단 잠수함이라 할 수 있다.

3. 선 체

압력선체는 고강력강을 사용하였다. 심해 압력에서 견딜 수 있는 철을 사용하였을 뿐 아니라 자성을 제거하므로써 기뢰대항에 이점이 있다. 206/206A급 잠수함에서의 경험을 바탕으로 독일 산업체에서 개발했다. 산업체의 각고의 노력과 막대한 경비를 투자하여 본 압력선체를 완공하게 되었다. 함수는 특별히 강도가 높게 설계되었으며 서로다른 직경을 가진 2개의 실린더로 구성되어 구형을 이루고 있다. 함미는 작은 직경으로 되어있고 자유충수구역을 가진 두번째 외부선체로 둘러싸여 있다. 자유충수구역에는 연료전지 추진체계를 가동하기 위한 수소 및 산소 탱크와 예인소나를 감기위한 원치가 설비되어 있다. 압력선체 내부에는 추진장치가 설비되어있다.

압력선체 전부는 외부선체의 하부와 그대로 연결된다. 큰 직경으로 인해 함내를 2중내압격실로 설계하였으며 근무 장소와 침실을 구분하였다. 이에 따라 전투 정보실은 지속적으로 간섭을 받지 않고 작전을 할 수 있다. 전 승조원은 각자의 침대를 가지고 있으며 이 침실은 예비 어뢰를 탑재할 경우 조금 협소해진다. 거주실 하부는 2개 격실로 나누어진 축전지실이다. 6문의 어뢰발사관과 압력사출체계는 압력선체 전부에 위치하고 있고 자유충수구역으로 된 함수 외부선체로 싸여있다.

압력선체 하부에 실린더형 소나 DBQS-40이 장착되어있다. 함 외형은 수중항해에 적합하게 설계되었다. 세계 최고 수준의 건조기술을 이용하여 음향, 레이다, 자기, 적외선 및 압력 노출을 최대한 감소시켰다. 또한 적의 소나음에 대한 반향음을 최소화 시키기 위해 외부선체에 흡음제를 부착하였다. 함수잠항타는 함교탑에 설치하였고 함미타는 X형타로 부착하였다.

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1. 추진체계

독일은 외부 공기가 필요없는 추진체계 개발을 추진해왔다. 연구결과 디젤발전기, 추진용 축전지와 연료전지의 조합을 이루었다. 이를 이용하여 축전지를 이용한 고속항주와 연료전지를 이용한 저속에서의 수중 장기간 체류가 가능하다.

디젤발전기는 MTU에서 과급기를 갖춘 한 대의 디젤엔진과 Piller사에서 특별히 제작한 발전기로 구성되어 있다. 이 두 엔진 및 발전기는 잠수함용으로 특별히 개발된 최신형으로써 무게와 체적이 작으면서도 짧은 스노클시간에도 높은 출력을 낼 수 있다. 스노클시간동안 생성된 에너지는 수중작전을 위한 축전지에 저장된다.

출력은 한축의 7엽 스큐백 프로펠러로 전달되는데 이 프로펠러는 회전수를 줄이면서 캐비테이션 소음을 제거하며 저소음에서도 높은 속력을 낼 수 있다. Simens사에서 제작한 한 개의 Permasyn 모터는 전기추진모터이다. 이러한 영구자 싱크로모터는 잠수함 추진기관으로 특별히 개발된 새로운 추진전동기로써 낮은 외형 및 공기공급관, 높은 출력온도, 낮은 회전수,작은 체적, 가벼운 무게, 높은 유동성, 높은 충격흡수력, 높은 배기관성능, 콤펙트화된 제작, 냉각수로써 청수사용 등의 특징이 있다.

연료전지체계는 전적으로 전체장비중 가장 혁신적인 것으로써 Siemens사의 9개PEM(Polymer-Elektrolyt-Membran) 연료전지가 각각 30에서 40kw 출력을 가지며 스노클없이 긴 수중항해가 가능하다. 무제한의 전기에너지는 연료전지의 기본 원리라고 할 수 있다. 이는 산소와 수소 공급을 통해 전기를 발생시킨다. 작동원리는 물에너지를 변환시켜 반응생산을 통해 더 깨끗한 물을 만드는 것이다. 수소판은 적은 압력(3bar 이하)으로 약 80℃에서 약65%의 출력을 발생시킨다. 스터링기관, 폐회로디젤엔진 또는 폐회로증기터빈등 타 AIP체계와 비교하여 회전 운동없이, 또는 다른 추가구조가 필요하지 않은 상태로, 실제 낮은 기관온도와 적은 압력으로 작동이 가능하고 높은 출력과 적은 예열시간이 필요하다.

연료전지는 핵연료를 제외하고 가장 이상적인 공기불요 잠수함 추진체계이다. 높은 생산비는 아직도 단점이긴하지만 앞으로 추가개선을 통해 비용이 절감될 것이다. 연료전지는 이미 실험에 성공하여 민수용으로 공급되고 있는데 예를 들면 순환버스 등에 사용되고 있다.

환경에 무해하다는 것 또한 장점이라고 할 수 있다. 함 기관 및 조종장비의 통합시스템으로 조종실에 단 3명의 승조원으로 일 주일간 항해가 가능하다.

2. 지휘 및 무장체계

  70년대 중반부터 이미 독일과 노르웨이는 공동으로 210급 잠수함 프로젝트를 실시해 왔다.노르웨이가 6척의 ULA급 잠수함(207급, TNSW사, 1989-1992년 취역)을 건조함에 따라 210급 잠수함은 건조되지 않았다. 하지만 두 나라간의 정부계약은 유효하여 공동 생산의 원칙에 따라 노르웨이의 전투체계를 도입하게 되었다.

이에 따라 212A급 잠수함은 노르웨이 Kongsberg Defence&Aerospace 사의 MSI-90U 전투체계를설비하게 되었다. 노르웨이의 ULA급 잠수함도 동일한 체계로 개조할 예정이다.

모든 센서(소나, 잠망경, ES, 항해장비), 어뢰체계 및 함조종자료는 통합되어 하나의 데이터 버스라인을 통하여 공유된다. 이 라인을 통해 센서자료들이 수집되어 분배되며, 일부 정보들은 별도로 훈련과 시뮬레이션을 위해 사용된다.

3. 소 나

  212A급 잠수함의 소나체계는 저주파 및 중주파 수동 소나체계인 DBQS-40(STN ATLAS사 제작)이다. 이 체계는 TASS, FASS, 실린더형소나, 수동거리측정 소나를 보유하고 있다. 한 개의 돌출된 방수소나도 장착되어 표적 소나펄스의 고주파에 대한 경보기능을 한다. 한 개의 자함소음경보 체계와 한 개의 기뢰회피소나 또한 설치되어있다.

예인소나(TAS)는 저주파 및 초저주파 범위의 소음을 탐지하므로써 원거리 표적을 탐지할 수 있으며 긴 센서를 함미에서 예인을 해야한다. TASS의 장점은 센서의 길이가 길다는 것과 잠수함으로부터 센서가 이격되어 있음으로 인해 자함소음의 간섭을 받지 않는다는 것이다. 특별히 개발한 원치 체계는 예인케이블과 센서를 위해 사용되며 압력선체 후부에서 이를 모니터링한다.

  FAS는 중주파수와 저주파수를 원거리에서 탐지한다. 이는 선체 좌우현을 따라 길게 설치되어 있으며 좌우현 각각 192개 하이드로폰이 설치되어있다. 수동거리측정소나(PRS)는 좌우현에 설치되어있다. 좌우에 각각 3개 그룹으로 설치되어 있으며 중주파수 범위를 탐지한다. 이러한 배치를 이용하여 각 센서의 음수신 시간차를 이용하여 표적 거리를 측정한다.

실린더형 소나는 함수 자유충수구역 하부에 설치되어 있다. 하부에 위치함으로 인해 잠망경 심도에서도 상대적으로 수면간섭 소음의 영향을 적게 받는다. 중거리와 근거리 표적을 360도 전방위에서 접촉이 가능하다.  

4. 잠 망 경

과거의 잠망경은 프리즘과, 오목, 볼록 거울로 구성된 순수한 광학체계였지만 현대의 잠망경은 마치 TV 센서같은 광학체계에다 레이저와 온도조절장치가 부착되어있다. 212A급 잠수함에는 Zeiss사에서 제작한 SERO 14/15가 설치되었다. 탐색잠망경 SERO 14는 적외선 감시카메라, ES, GPS 센서가 부착된 원거리 탐지장비가 부착되어있다. 공격잠망경 SERO 15는 원거리표적에 대한 시각확인이 가능하며 레이저 거리측정기가 부착되어있다.

5. 어 뢰

  STN ATLAS사에서 개발한 DM2A4어뢰는 206A급에 탑재중인 DM2A3어뢰를 개선한 것이다. DM2A4는 선유도 중어뢰로써 수상, 수중표적과 전투가 가능한 다목적 어뢰이다. 이 어뢰는 수상함뿐아니라 잠수함에도 탑재될 수 있다. 운용가능심도는 300미터까지이다. 옵션에따라 한 개에서 4개의 ZnAg0 콤팩트 밧데리를 설치할 수 있다. 표준형인 4개인 밧데리를 설치할 경우 어뢰길이는 유도선카세트 포함 7미터이다. 추진체계는 영구자기모터를 장착하고 있다. 어뢰앞부분은 수동/능동 광대역 주파수 어뢰소나를 장착하고 있다. 이전 어뢰보다 개선된 사항으로 항해시 더욱 정숙을 기하였다. DM2A4 어뢰는 또한 한 개의 밧데리와 무선유도로써 중속과 중거리 항적추적 호밍어뢰로도 제공된다.

  DM2A4 어뢰시리즈는 독일어뢰발전사의 하이라이트로 분류된다. 모듈식 개념은 장래 추가 생산 및 개선가능성을 넓혀준다. 이러한 기술을 이용해서 수중 무인잠수정 개발에도 적용될 예정이다.

21세기 독일 잠수함 개발현황 U212A와 U214(3)

출저 : Marine Forum(독일해군 월간지/시중판매용) 5월호

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1. 방어체계

잠수함의 어뢰 방어체계로써 독일-이태리는 Circe를 공동 개발하였다. 이 체계는 모두 40개의 기만기로 구성된 4개의 콘테이너로 구성되어 있으며 자함을 공격하는 적어뢰를 간섭 및 기만시키는 소프트킬 개념을 적용하였다.

또한 실험적인 개발인 Triton 유도탄을 이용하여 잠수함으로부터 대잠헬기를 공격할 수 있는 체계를 갖추었다. Triton의 앞부분에는 IR 카메라를 설치하고 있으며 광섬유 유도선으로써 유도가 가능하다.

2. 미래 전망

독일해군은 앞으로 모두 12척의 잠수함을 보유할 것이며 2009년도부터 나머지 8척에 대한 계약을 체결할 것이다. 새로운 잠수함은 상대적으로 지금 잠수함보다 성능이 향상될 것이다. 개발될 중점은 메타놀에서 산소를 축출하는 체계를 도입하고, 수소 연료전지 성능을 향상하고 고성능 축전지, 탐지거리 증대, 링크 체계 장착, 유도탄 장착, 저소음화, 어뢰방어체계 등이다.

3. U214 = U209 + U212

그리스 국방장관 Tsochatzopoulos가 2001년 2월 27일 HDW사와 214급 첫 번째 건조 계약을 체결하므로써 새로운 잠수함 214급 잠수함의 건조가 시작되었다. 214급 잠수함은 최상급의 재래식 잠수함으로써 대양뿐 아니라 연안작전에도 적합하다. 자함 방사소음을 최소화 하였고원거리 탐지가 가능한 센서를 부착하였다. 또한 공기불요추진체계(AIP)를 탑재하였다. 약 30년전 그리스와 최초로 209급 잠수함 건조 계약을 체결한 것 같이 214급도 최초로 그리스와 체결하였다. 그 동안 60척의 209급 잠수함 건조의 경험을 바탕으로 축적된 기술력을 바탕으로 212A급 잠수함에 이어 새로운 잠수함 형태를 개발하였다. 이를 공식으로 쉽게 나타내면 : U214 = U209 + U212이다. 2008년 초까지 그리스 해군은 3척의 잠수함을 취역시킬것이다. 첫 번째 배는 독일 HDW사에서 건조하고 나머지 2척은 패키지로 이송되어 그리스 아테나 Skaramanga에 있는 Hellenic 조선소에서 조립할 수 있도록 기술이전 계약을 맺었다. 함의 1/4에 해당되는 그리스 해군의 옵션부위는 아직 미결상태이다.

그리스의 계약으로 214급 잠수함 수출은 물꼬를 트게 되었다. 한국해군 또한 214급 잠수함을 도입하기로 하고 3척을 계약하였으며 한국 울산에 있는 현대조선조에서 건조하기로 하였다. 이렇게 건조된 잠수함들은 2009년까지 취역하게 된다. HDW사와 하청업체들은 이러한 수출계약으로 인해 생산력을 유지하고 앞으로 수년간 수천명의 일자리를 확보하게 되었다. 이는 독일해군에서 필요한 잠수함 물량만으로는 불가능한 것이다.

4. U214의 건조 계획

5. 선 체

압력선체는 HY80강과 HY100강을 사용하였으며 이는 고장력강으로써 깊은 심도까지 잠항이 가능하다. 일정한 직경의 압력선체 내에 2층의 구조로 설계되었다. 후부에는 추진모터와 디젤 발전기가 있는 기관실이 위치한다. 그 하부에는 1번 축전지실이다. 또한 액화 산소를 담은 탱크와 연료전지 모듈이 있으며, 압력선체 외부에는 수소탱크를 부착하였다. 기관조종실과 전투정보실은 격실화되어 있다. 전부에는 침실, 어뢰실이 있으며 하부에는 2번축전지실이 있다. 이 잠수함의 특징은 다음과 같다. :

   - 유선형의 외부선체 형태로써 탐지 회피

   - 음향, 레이다, 자기 및 적외선 방사신호 감소

   - 은밀성 증가

   - 잠함심도 증가

   - 무장 및 센서 능력 증대

   - 영구자석 전기추진 Permasyn 모터

   - AIP체계로써 연료전지

모듈식 건조 또한 차후 문제 부위의 수리, 추진체계의 개선, 무장 및 전자장비의 개조에도 용이하다.

6. 추진체계

재래식 추진체계는 고출력 축전지를 보유하고 있으며 각각 2개의 MTU 디젤엔진과 Piller사의 발전기가 있다. Siemens사의 Permasyn 모터는 20노트까지 수중속력이 가능하다. 214급의 연료전지는 각각 120kW인 두 개의 Siemens사 PEM 수소셀극판을 보유하고 있다. 이를 이용해 스노클없이 장기간 수중항해가 가능하며 속력은 6노트부터 최대속력까지 가능하다.

7. 212A 및 214급 잠수함 제원