바다를 지배하라-(3)수중무기 '대잠어뢰'

함정에서 시험 발사되는 홍상어.

[독고 욱 전 수석연구원]우리나라 해군은 1980년 중반까지만 해도 미국의 MK44 경어뢰와 이를 개량 개발한 K744 경어뢰를 운용한 경험만 있었다. 중어뢰 개발 경험이 전혀 없었던 당시 독일로부터 장보고급 잠수함 도입이 추진됐다. 독일제 SUT 중어뢰에 대체할 잠수함/정 탑재용 중어뢰(일명 백상어)가 1990년부터 개발에 착수했다. 무에서 유를 창조하는 일념으로 연구개발에 매진하여 1998년 6월에 성공적으로 개발을 완료했고 이와 병행해 1995년부터 체계개발을 시작한 신형경어뢰(일명 청상어)는 10년간의 연구개발을 거쳐 2004년에 경어뢰 개발에 성공함으로써 우리나라는 중어뢰, 경어뢰 모두 독자개발 능력을 갖추게 됐다. 이후 2009년에는 경어뢰를 로켓에 탑재해 원거리 공격이 가능한 장거리대잠어뢰(일명 홍상어)가 개발돼 전력화됨으로써 대한민국은 명실상부한 어뢰 개발 강국으로 우뚝 서게 됐다.

▲하늘을 나는 대잠로켓 어뢰= 잠수함을 대상표적으로 운용되는 경어뢰는 협소한 어뢰 내부공간으로 인해 추진에너지(추진전지 또는 엔진연료)를 많이 탑재할 수 없다. 최대 10km 이상을 주행하기 어렵기 때문에 10km를 초과하는 곳에서 표적을 발견하더라도 즉각적인 공격을 할 수 없게 된다. 이러한 경어뢰 최대 주행거리 밖에 있는 원거리 잠수함 표적을 공격할 수 있도록 어뢰를 로켓에 탑재해 원거리 공격이 가능하도록 개발한 것이 대잠로켓(ASROC : Anti-Submarine Rocket) 어뢰이며 장거리 대잠어뢰라고도 부른다.

대잠로켓 어뢰의 발사대는 경사형과 수직형이 있는데 목표지점을 향해 발사대를 돌려 발사하는 경사형이 일반적이다. 그러나 경사발사는 대상표적 방향에 따라 즉각적인 대응이 어렵고 발사 사각지대로 인해 함정을 돌려야 하는 문제점이 있는 데 반해 수직발사의 경우 표적이 어느 위치에 있던 즉각적인 발사가 가능하므로 신속한 공격이 가능하다. 이러한 수직발사 대잠로켓을 VLA(Vertical Launch ASROC) 이라고 한다. 수직발사 대잠로켓(VLA) 어뢰는 미국에 이어 한국이 세계 두 번째로 개발에 성공하여 실전에 배치되어 운용 중에 있으며, 일명 홍상어라고 부른다.

▲요격어뢰와 그 밖의 어뢰들= 함정이 어뢰의 공격에 대항하기 위한 방어체계를 어뢰대항체계라고 한다. 가장 기본적인 어뢰대항책으로는 회피 기동을 하여 어뢰 공격권을 벗어나는 것인데, 어뢰의 속력이 함정의 속력보다 빠르기 때문에 쉽지 않는 방법이다. 음향호밍어뢰에 대한 대항체계로는 함정 보다 큰 소음을 발생하는 음향 기만기를 사용하여 회피하는 방법(soft kill)이 있다. 그러나 유선유도어뢰나 항적을 쫓아가는 항적어뢰에 대해서는 무용지물이 된다. 이에 대한 대항체계로 어뢰를 어뢰로서 공격(hard kill)하는 요격어뢰(ATT : Anti-Torpedo Torpedo)가 있다. 요격어뢰는 수중의 패트리어트 미사일과 같이 자함으로 공격해 오는 어뢰를 직접 요격하는 어뢰다.

최근 이탈리아는 직경 5인치(127mm)의 Black Scorpion이라는 소형어뢰(mini torpedo)를 개발 중에 있다. 이 어뢰는 연안에 접근하는 적의 소형 잠수함정을 향해 발사하여 실제적인 공격보다는 잠수함정 들을 위협하고 혼란을 줌으로써 표적식별을 용이하게 하는 어뢰 공격의 보조수단으로 운용될 것으로 판단된다. 러시아는 최근 미국과 나토(NATO)의 미사일 방어체계를 무력화하는 전략무기로 핵어뢰(nuclear torpedo) 개발을 추진 중인 것으로 알려져 있다. 이 어뢰는 핵탄두를 장착하고 핵추진으로 수천 킬로미터 주행하여 적 해안지역의 주요시설을 파괴하고 핵 오염을 유발함으로써 장기적으로 군사적, 경제적 활동이 불가능하도록 고안됐다. 이밖에 자항기뢰, 캡슐어뢰(CAPTOR : Capsulized Torpedo) 등과 같이 어뢰에 타 무기체계의 기능을 결합한 복합무기체계들이 있는데, 이 수중무기 들은 어뢰보다는 기뢰 전술운용 개념을 갖고 있다.

▲어뢰의 주요기술과 발전 방향= 어뢰 개발에 사용되는 주요 핵심기술에는 표적을 탐지하고 추적하는 탐지추적 기술, 표적까지 어뢰를 달리게 하는 추진 기술, 그리고 최종 목표물의 표적을 파괴, 무력화시키는 탄두 기술 등이 있다.

음향호밍 어뢰는 표적함에서 발생하는 소음을 직접 탐지하는 수동탐지 방법과 소음이 적은 잠수함의 경우 어뢰가 음파를 송신하고 표적에 부딪혀 되돌아오는 소리를 탐지하는 능동탐지 방법을 사용한다. 만약 표적이 정지해 있으면 표적에서 발생하는 도플러 효과가 없으므로 주파수 변조(FM : Frequency Modulation) 방식을 적용하고 있다. 탐지 성능은 어뢰의 자체소음, 주변의 환경소음, 수심에 따른 수온분포, 탐지 주파수 등에 따라 영향을 받으며 음향센서 배열설계, 음향신호 처리기술에 따라 탐지 정확도가 향상된다. 앞으로 컴퓨터는 더욱 소형화, 고성능화되어 신호처리 속도가 증가됨에 따라 오탐지율은 크게 줄어들고 탐지 성능은 보다 더 향상될 것으로 여겨진다.

표적탐지와 유도 정확성을 높이는 수단으로 중어뢰는 유선유도 방식을 적용하고 있다. 발사함과 어뢰 간의 양방향 통신을 하면서 표적이 진짜인지, 가짜인지 판단하고 어뢰를 실 표적으로 유도하는 방식이다. 중어뢰의 또 다른 탐지추적 방법으로 수상함이 항해할 때 발생하는 항적(wake)을 쫓아가는 항적탐지 추적 방법이 있는데 미래에는 잠수함에도 항적탐지 기술이 적용될 것으로 보인다.

추진 기술인 어뢰의 속력은 보통 대상표적 함정 속력의 1.5배 이상으로 하고 있는데, 1970년대 등장한 최대속력 45kts인 러시아의 알파급 잠수함 출현 이후 세계 각국은 어뢰 속력 향상에 주력해 왔다. 대상표적인 잠수함의 속력 증가에 따라 미국과 스웨덴 등은 열기관 엔진을 사용하여 50kts 이상의 속력을 낼 수 있는 엔진추진 어뢰를 개발하였고 독일, 프랑스, 이탈리아에서는 알루미늄산화은 전지를 개발하여 50kts급 전기추진 어뢰를 개발함으로써 전기추진도 고속화 가능함을 보여줬다.

그러나 추진속력의 증대는 그만큼 자체 소음이 크게 증가하므로 어뢰 탐지 성능 향상에 큰 걸림돌이 된다. 따라서 정숙 주행하면서 어떻게 자체 추진소음을 최소화하고 어뢰 속력을 높일 수 있을 것인가 하는 것이 향후 주요 과제다. 초공동 로켓추진을 적용해 수중에서 추진 속력의 한계를 벗어나는 고속 로켓어뢰는 앞으로 주행거리를 늘리고 탐지, 유도, 조종 성능을 제대로 갖춘 모습으로 나타날 것으로 기대된다.

최근에는 어뢰의 고성능화와 마찬가지로 수상함과 잠수함도 성능이 고도화됐으며 아울러 배수량도 훨씬 증대됐다. 이에 따라 순양함급 수상함 및 이중선체를 갖는 원자력 잠수함과 같은 대형 표적에 대해서는 기존의 어뢰 탄두로서 제대로 손상 효과를 보기가 쉽지 않게 됐다. 이러한 대형 표적을 파괴하기 위해서는 폭발력을 키우고 정밀 유도로 표적을 정확히 명중시킬 수 있도록 유도, 조종 성능 향상도 필요하지만, 제한된 탄두 용량으로 수상함 및 잠수함 대상표적에 적합하고 최대한 파괴 효과를 낼 수 있는 탄두 개발이 필요하다.

이를 위해 대상표적 특성에 맞는 버블에너지와 충격에너지의 조성, 표적의 파괴 손상을 증대시키는 이중기포에너지 탄두, 지향성에너지로서 잠수함 이중선체를 관통하는 성형장약(shaped charge) 탄두, 그리고 둔감화약과 같은 안정화된 폭약과 안전장전장치 적용 등으로 폭발물 안전사고에 대해 철저히 대비하는 탄두 연구개발이 지속적으로 이루어질 것이다.

양낙규 기자 if@asiae.co.kr