무기 토론방
재래식 잠수함의 추진기관, 어떻게 변할까?
안녕하십니까. maxi(김민석)입니다.
도널드 닭씨님께서 가스터빈을 잠수함에 도입하면 어떨까 하는 글을 읽고,
몇 가지 생각해 볼만한 이야기를 해 봅니다.
1.최초의 잠수함용 가스터빈 발터 기관
가스터빈을 잠수함의 추진기관에 적용하고자 했던 최초의 사례는, 현대 재래식 잠수함의 직계 선조로 불리는
나치 독일의 Type XVII 잠수함이었습니다. 스노켈 사용을 전제로 한 수중전 중심의 잠수함으로, 세계 최초의 AIP(공기불요추진)기관인
발터 기관이 바로 가스터빈 추진기관이었습니다. 발터 기관은 과산화수소를 섞은 연료로 산소와 산화제를 같이 공급하는 방법으로 추진되었으나,
그 연료 특성상 안정성의 문제로 2차 세계대전 후에는 잠수함에는 쓰이지않았습니다.
현재의 어뢰들 중 mk.48 계열 , 스피어피쉬, USGT 등과 같은 잠수함용 중어뢰들은, 아직도 이 발타 기관과 비슷한 컨셉의
추진기관을 사용하고 있습니다. (한국 해군, 독일 해군, 프랑스 해군 잠수함은 전기추진식 어뢰만 사용)
2.영국 BMT의 SSGT 잠수함
가스터빈을 잠수함에 적용한 또 다른 사례는 영국 BMT사가 2004년 내놓은 컨셉 잠수함인 SSGT 입니다.
예전 비밀에도 잠깐 언급이 되었던 잠수함으로, 핵심은 적 위협이 없을 때 고속으로 항해를 하기 위해 가스터빈을 사용한다는 것입니다.
스노클로는 필요한 산소를 충분히 공급받기 힘들기 때문에, 고속 가스터빈 항해는 잠수함의 셰일 일부를 부상시켜 공기를 흡입하여,
20노트 이상의 순항 속도를 발휘한다는 개념으로 쓰였습니다. 즉 멀리까지 가서 적과 싸워야 할 상황에서 필요한 잠수함이라는 개념입니다.
3.영국 BAE의 고래 소리를 흉내내는 AIP
한편, 영국 BAE는 차세대 잠수함 컨셉으로 여러 디자인을 내놓은 적이 있는데요, 그중에 AIP 컨셉이 대단히 특이한 개념이었습니다.
AIP의 추진기관 자체는 그냥 폐 회로 디젤엔진인데요, 즉 디젤엔진에 액체산소를 공급해서 돌린다는 가장 평범한 개념의 AIP 였습니다.
문제는 이 AIP가 소리를 줄이는 방식인데요. 특수 탄성 마스트와 특수 사이클 디젤엔진을 달아서, 소리가 나도 고래같은 바다 생물이 나는
소리로 착각하기 쉽게 만들고, 디젤 엔진의 추진 사이클도 랜덤하게 만들어 소리가 엔진에서 나는 것이 아니라고 속이는 방법이었습니다.
소리 자체를 줄이기보다는, 소리가 들려도 무심코 흘러 넘길 소리로 만든다는 개념이 대단히 참신한 개념이라 할 수 있습니다.
4.장보고-3는?
일단 배치-1은 납 축전지와 수소 저장합금을 사용한 연료전지를 사용합니다. 리튬 이온전지를 장착할 것인가, 말 것인가 논란이었던 잠수함은
장보고-3 배치2 였고요. 이전에 언급한 바 있지만 납 축전지를 그냥 리튬이온전지로 갈아끼울 수 있는 문제가 아닙니다.
가스터빈을 장착이나 고래 소리를 흉내내는 AIP도 대안으로 생각해 볼 수 있지만, 두 기술은 기술 자체의 난이도는 낮아도 다른 설계에서 많은
모험을 해야 합니다. 바로 선체 설계와 유체역학이지요. 가스터빈으로 반잠수정처럼 가는 잠수함 선체를 디자인하는 것은 대단한 도전이 될 것입니다.
하지만, 가스터빈을 장착한 장보고-3 배치2나 3가 있다면, 비록 반 잠수 상태이지만 20노트 이상으로 항해하여 다음과 같은 임무를 수행할 수 있을
것이라고 생각합니다.
-중국 항모전단에 대한 추적과 미행: 해양감시 위성이나 항공기로는 중국의 전투기나 ASAT에 쉽게 잡히겠지만, 40km 밖에서 머리만 빼꼼 내밀면서
추적하는 잠수함을 중국이 찾아내기는 쉽지 않을 것입니다. 높은 속도로 유사시 대한해협을 급히 통과해서 태평양이나 대만해협에 숨어
잠수함 전력을 보존할 수도 있고요.
-해외 원정작전: 특수전 임무 및 지상공격임무를 위해서 값비싼 전투기나 파병보다는 저렴하게 국제사회에서 필요한 무력을 사용 가능할 것입니다.
-북한 함정 추적 및 파괴: 핵, 미사일을 밀수하는 것으로 추정하는 북한 함정을 미행하거나 유사시 특수부대 투입으로 나포하는 것이 가능할 것입니다.
그런데 가스터빈 탑재는 가스터빈 자체가 문제가 아니라 스노켈 사용이 불가능하므로 셰일과 선체를 특수하게 설계하는것이 관건입니다.
가스터빈으로 전지를 충전한 다음 잠수하는 것은 돈과 비용의 낭비이고요. 지금도 디젤엔진으로 충분히 단시간에 전지 충전을 하고,
발전기 디젤엔진보다는 전지 성능때문에 스노켈 시간이 길기 때문입니다.
결론
-가스터빈 잠수함은 2차 세계대전에 처음 제안됨
-멀리 빠르게 갈려고 가스터빈 잠수함을 영국에서 제안된 적이 있었음
-디젤 AIP의 소리를 고래처럼 들리게 하는 특수 잡음발생 장비도 고려한 적이 있음
-장보고3에 넣으면 좋겠지만 적용은 힘들지 않을까?
대표 이미지
SSGT 1.jpg
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bmt-ssgt-submarine.png
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- besthykochu (218.145.xxx.xxx)
- 2015-03-16 13:44:08
- 정말 해박한 무기체계 지식에 찬사와 추천을 올립니다!
저는 요즘 F-35C의 가격이 너무 비싼 점에 대해서 상당한 의문이 듭니다>
F-22가 없는 미해군에게 F-35C는 도대체 무슨 장비를 어떻게 하길래 그렇게 비싼 것인지요?
날개 좀 크게 늘려 항속거리 길게 한다고 그렇게까지 비싸지지는 않을텐데요...
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- ㅋㅋㅋ (211.36.xxx.xxx)
- 2015-03-17 19:45:00
- 존권님 납축전지의 수명은 1년이 아닙니다 그럼 잠수함을 1년마다 한번씩 오버홀 해야되죠 같은 자동차용 납축전지도 수명을 5년 이상으로보는데 그보다 훨씬크고 성능이 더좋은 잠수함용이 1년 이라고요? ㅎ
충전지의 수명은 년수가 아니라 충전 횟수로 보통 가늠합니다 납축전지의경우 5만회 충전시 초기 전력용량의 50%를 보장 하는것으로 알고 있습니다 하루 2회 충전으로 10년이상은 보장되죠 다만 전지의 성능이 조금씩 줄어들고 아시다시피 납축전지 특성상 부식의 우려가 있기때문에 오버홀때마다 갈아주는거죠
2차전지중 대체품목으로 유려한 리튬 이온 전지의경우 1만회충전시 70%의 전력용량을 보장하는걸로 알고있습니다 1만회 충전마다 30%정도씩 날아가는거죠
리튬이온은 핸드폰과 테블릿등 많은 품목에 이용되는데 군사용 무기에는 아직 검증 받은바는 없습니다
안정성도 납축전지보다 앞선다고 볼수도없고(검증은 자동차등에 쓰이며 납축전지가 훨씬 오래전에 받았지요)
보잉 787기 화재사건이나 휴대폰 베터리 폭팔 하이브리드 차량의 화재,폭팔 위험등으로인한 안전규정 강화등으로 아직은 시기상조라는 의견도 많습니다(납축전지는 이런 논란이 없죠? 기본구조가 바뀌지않고 100년가까이 사용 되었는데도 말이죠)
가격 문제를 보더라도 동용량 출력대비로 따지면 20%안쪽으로 비교적 리튬이온이 비싸지 않다라는 장점이 있기때문에 가격때문이라는 의견은 옳지 않습니다
성능으로나 안정성으로 따지면 은 갈륨이나 황등 대체제를 활용한 전지가 훨씬 좋기때문에
가격만 따지지않는다면 이미 어뢰 전투기 미사일 등에 쓰인바있는 해당 전지들을 사용하는것이 더옳은선택이겟죠
무겁고 성능떨어진다는 납축전지보다는 말입니다
뭐든 무조건 새로운것 보다는 "검증된 새로운것"이 좋은법입니다
싸다고 전자제품 무조건 중국걸로 사진 않잖아요?ㅎ
아참 그리고 리튬 이온전지는 유로기준 1급 폐기물 이지만 납축전지는 재활용 대상 이기도 합니다 ㅎㅎㅎ
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- 존권 (218.145.xxx.xxx)
- 2015-03-17 12:26:09
- 납충전지의 수명은 1년입니다..그리고 리듐이온 전지는 5년까지 사용가능하고요..같은 크기의 출력을 비교하면 납충전기는 비교도 안됩니다..1년에 사용으로 계속 교체하고 출력도 훨씬 뒤지는 납충전지를 왜 사용하나 모르겠네요..다만, 리듐이온 충전기는 엄청 비싸다는 단점이 있죠..둘다 급속 1시간 충전 가능합니다..기술에 따라서는 30분 풀 충전도 가능할텐데요..
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- reopard2 (218.145.xxx.xxx)
- 2015-03-17 07:57:51
- 주파수에 의한 도달거리 차이도 있겠지만 소리 자체의 크기차이도 무시할 수 없죠.
게다가 스노클링시 피탐대상은 소음만이 아닙니다.
부상한 마스트와 잠망경을 탐지하는 초계기 역시 무시하기 힘든 상대고......
가스터빈의 태생적인 한계로 마스트와 흡/배기관이 커진다면 그만큼 위험도가 높아지죠.
스노클링으로 항주와 충전을 병행해야하는 잠수함 입장에서 수상항주용 엔진과 발전용 엔진을 따로 돌릴 수 없으니 디젤이건 가스터빈이건 일정 이상의 출력을 내야하고 같은 출력을 내야하는 엔진이라면 가스터빈이 큰 메리트가 없죠.
게다가 또 생각할 부분이 연비입니다. 보급함의 도움을 기대하기 어려운 잠수함의 특성상 기름 먹는 하마인 가스터빈을 돌리기 위해선 연료량을 한정된 선체내에 충분히 확보하기가 수월치 않을 겁니다.
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- 도날드 닭씨 (218.145.xxx.xxx)
- 2015-03-17 02:46:28
- 가스터빈으로 배터리 충전해서 잠항하자는 것의 기본 토대는 가스터빈의 소음이 고음역쪽에 몰려 있고 고음역의 물에서의 전달 거리가 디젤엔진의 소음보다는 상당히 거리가 짧을 것이다 라는 것을 전제로 얘기한 것입니다.
돈낭비라 그럴수도 있겠죠.
음향분야의 전문가 분들이라면 디젤엔진 소음과 가스터빈 엔진의 도달 거리 계산이 가능할것으로 봅니다.
저는 불가능의 영역이니까요.
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- 나이트세이버 (218.145.xxx.xxx)
- 2015-03-16 20:09:48
- 애저녁에 원잠은 군사적 목적으로 핵을 사용하지 않겠다라는 한반도비핵화 선언(노태우)으로 사실상 막혀있죠 ㅋㅋ
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- 나이트세이버 (218.145.xxx.xxx)
- 2015-03-16 20:06:59
- 납축전지는 충전압등 때문에 리튬이온(폴리머)는 힘들 수 있으나 인산철 배터리로는 별도의 구조 변화 없이 그냥 바꾸면 되는데 말입니다.
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- 도날드 닭씨 (218.145.xxx.xxx)
- 2015-03-16 18:01:14
- 디젤엔진과 동일한 출력을 얘기하는 것이 아니라 기존의 스로켈로 들어오는 공기로 정상 적으로 출력 가능한 최대치가 얼마나 될까 하는 부분입니다.
가스터빈 출력을 대폭 줄여서 스노켈 가능한 정상 출력 가능한 출력이 궁금한 겁니다.디젤엔진 출력늬 1/10 정도 보면 되겠는가 하는 겁니다
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- raptor79 (218.145.xxx.xxx)
- 2015-03-16 17:41:14
- 아참, 고래소리에 잠수함 노이즈 숨기는거 그거 좋은 방법은 아닌듯합니다.
소나 성능이 좋지 못하던 시절이긴 하지만,
포클랜드전쟁때, 아르헨티나의 산루이스 디젤잠수함을 잡으러 투하한 폭뢰(?)가 공격한 것은 알고보니 고래였습니다.
전쟁나면 고래고 뭐고 이상하다 싶으면 다 공격합니다.
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- raptor79 (218.145.xxx.xxx)
- 2015-03-16 17:38:57
- 영국에서 포클랜드까지 가는데
공격원잠은 5일, 디젤추진 재래식 잠수함은 2주일(수상항해) 걸렸답니다.
우리나라의 잠수함들은 근해의 작전만으로도 충분하다 봅니다.
디젤+ 고성능 전지(리튬전지)가 답이라 봅니다.
원잠은 건조하면 좋겠지만, 주변국의 압력으로 확보하긴 어려울 듯하군요.
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- reopard2 (218.145.xxx.xxx)
- 2015-03-16 16:04:32
- 필요한 디젤엔진 흡기량 정도면 비슷한 출력의 터빈엔진은 시동도 힘듭니다.
