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핵추진 잠수함 이후의 새로운 동력원은?

2013-03-26

지난 2003년 이라크 전쟁에 참가, 이라크군을 향해 토마호크 미사일을 발사한 적이 있는 이 잠수함은 미 7함대 소속으로 하와이 진주만이 모항이다. LA급 핵추진 잠수함은 지난 1976년 처음 취역해 총 62척이 실전 배치됐고 현재까지도 미 해군의 주력 잠수함으로 군림중이다.
은밀한 수중기동으로 멀리 떨어진 작전 지역에 도달, 강력한 어뢰와 핵미사일을 발사해 적을 완전히 궤멸할 수 있는 핵추진 잠수함은 공포의 해양무기다.
그러나 잠수함이 동력원으로 핵연료를 사용하기 시작한 것은 불과 몇십 년 전이다. 초기의 잠수함들은 일반 선박의 구조와 크게 다르지 않았고 이는 적에게 큰 약점으로 작용했다.


축전지의 한계에 부닥친 디젤 엔진


1940년 8월 대서양의 한복판. U-보트 잠수함들이 연합군 선박 사냥에 나서면서 대서양은 공포의 바다로 변했다.
1차 대전보다 성능이 훨씬 향상된 U-보트들은 21인치 어뢰발사관 6기로 20분 동안 23발의 어뢰를 발사하고, 최고 수중 17.2노트로 움직이는 신형 잠수함들이었다. 무엇보다도 대출력 엔진을 장착한 이 잠수함들은 물속에서 3일간을 버틸 수 있었다. 
대서양 해저를 떠돌며 먹잇감을 노리던 U-보트의 잠망경에 드디어 연합국 상선단이 걸려들었다. 군침을 다시는 늑대처럼 U보트는 시속 2~3km의 속도로 천천히 접근, 적선의 측면부에 어뢰를 발사했다. 잠망경에 적선의 폭발 모습이 보이자마자 함장은 큰 소리로 “전속력으로 신속히 수역을 빠져나간다”고 명령했다.
하지만 곧바로 U- 보트의 동력원인 축전지 용량이 거의 바닥났다는 보고가 들어왔다. 승조원의 관리 부실이 원인이었다. 함장은 다시 “7~10km로 속력을 줄이라”는 명령을 내렸다. 디젤엔진을 사용, 축전지를 충전시켜서 가동하는 U보트의 특성상, 예민한 배터리의 방전은 바로 침몰을 의미했다.
만약에 어뢰 공격이 끝날 때쯤 배터리가 소진되고, 속력이 빠른 적 구축함의 공격을 받게 된다면 최악의 상황이 닥칠 수 있었다. 속력을 낮춰도 축전지의 효력은 1~2시간에 불과했고, 모두 방전되기 전에 ‘스노클(snorkel)’ 항해를 통해 빨리 축전지를 충전해야 한다.
그러나 스노클 마스트가 적에게 발각될 위험은 컸고 빠른 적의 호위 구축함에 U-보트의 위치가 노출되기 다반사이었다. U-보트의 이런 약점은 결국 대서양 해전의 승리를 연합국에 내주고 말았다. 대전 후 각국은 디젤엔진의 결점을 보완하는 핵추진 잠수함 개발에 열을 올렸다.


연료전지 등 새로운 동력원 개발중


지난 1982년 5월 2일 아르헨티나 해군의 순양함 ‘헤네랄 벨그라노(General Belgrano)’호가 포클랜드 남쪽에서 작전중이었다.
10일 전, 영국 정부는 아르헨티나를 향해 “포클랜드를 중심으로 반경 200마일의 배타적 수역을 선포한다. 유엔헌장 제51호에 따라 이 수역 안으로 들어오는 아르헨티나측의 함정, 잠수함 등은 적절한 대응을 받게 될 것이다.”고 발표, 이 해역은 초긴장 상태로 변했다.
마침 그때 영국의 핵잠수함 ‘콘커러(conqueror)’호가 이 수역에서 수중 기동중이었다. 은밀히 수면 위로 잠망경을 내놓고 몇 시간 동안 먹잇감을 찾던 이 잠수함은 4척의 아르헨티나 함정들을 발견, 잠항 추적에 나섰다. 아직 배타적 수역 밖이라 공격은 할 수 없었다.
하지만 막강한 화력을 보유하고 있는 이 함정들이 방향을 틀어 얼마 안 떨어진 영국 함정들을 공격할 것은 뻔한 사실이었다. 콘커러호의 함장은 영국 정부와 합참에 공격 허가를 요청해놓고, 비유도식 Mk8 어뢰와 유도 어뢰인 ‘타이거 피쉬(Tiger fish)’를 발사관에 장착한 채 계속 따라붙었다.
이틀 동안 바닷속의 은밀한 추격전은 아르헨티나 함정들이 배타적 수역을 넘으면서 끝났다. 영국 정부로부터 공격명령이 하달됐고, 즉시 3발의 21인치 Mk8 어뢰가 발사관 주위에 엄청난 버블을 형성하면서 튀어나갔다. 아르헨티나 함정들은 전혀 눈치 채지 못하고 있었다. 
그 어뢰 중 2발이 순양함 헤네랄 벨그라노의 중앙 선체와 후미에 맞았다. 30분 후, 함선 포기 명령이 떨어졌고, 368명이 남빙양의 차가운 바닷속으로 사라지는 비극이 벌어졌다.
이렇듯 핵추진 잠수함은 며칠 동안이라도 잠함을 계속 할 수 있다는 장점이 있어 발각의 위험이 디젤엔진 잠수함에 비해 훨씬 적다. 디젤엔진 잠수함은 동력원인 축전지 때문에 반드시 한 번은 부상해야 하지만 핵잠수함은 한 번의 핵연료 충전으로도 몇 달간 바닷속에 있을 수 있다.
그러나 핵잠수함은 큰 소음문제의 약점을 갖고 있으며, 비싼 제작비와 유지비 등으로 강대국 이외에는 보유가 곤란한 실정이다. 이에 새로운 동력원의 개발이 활발히 추진되고 있다. 전기분해과정을 역으로 응용, 수소와 산소의 촉매 반응을 통해 전기를 발생시키는 연료전지(Fuel cell)가 그 대안의 중심에 있다.
이외에도 배출되는 배기가스를 다시 이용하는 폐회로 디젤기관, 보일러의 열로 터빈을 구동시키고, 이 동력을 다시 발전기에 연결해 축전지를 충전하는 폐회로 터빈기관 등도 재래식 잠수함의 새로운 동력원으로 개발되고 있다.

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