핵잠 vs AIP 잠수함 차이는 뭘까

잠수함 동력은 주로 디젤 기관과 원자력 기관에서 20세기 말이 되면서 공기불요추진 AIP(Air Independent Propulsion) 기관이 실용화됐다. 우리나라 해군이 장보고 III 사업을 통해 추진하는 도산안창호급 잠수함 역시 디젤엔진 AIP 시스템을 갖추고 있다. 물론 비용 측면을 빼고 원자력이 여러 면에서 우위지만 기술 진보에 따라 AIP 기관과 원자력 기관간 차이는 메워지고 있다고 한다.

기존 디젤 엔진 탑재 잠수함은 디젤 엔진에 프로펠러와 시스템 동력원이 되는 전력을 생성하고 잠항할 때에는 배터리를 모아 놓은 전력으로 항해한다. 하지만 디젤 엔진을 움직이면 소음이 크고 수중에선 제한된 공기를 필요로 하기 때문에 자주 물 위로 나오고 충전해야 한다.

1950년대 등장한 원자력 잠수함은 소음이 크고 공기를 소비하지 않고 고출력이라는 특징으로 행동 지속력이나 속도에서 디젤 잠수함에 우위가 있고 미 해군은 보유한 디젤 잠수함을 모두 폐기하고 핵 잠수함으로 대체했다. 하지만 비용 문제로 다른 국가에선 원자력 잠수함을 도입하고도 디젤 잠수함을 그대로 두는 경우가 대부분이다.

AIP라는 개념은 19세기까지 거슬러 올라가지만 AIP 탑재 잠수함 실용화 사례는 1996년 취역한 스웨덴 고틀란드급 잠수함이 처음이다. 고틀란드급 잠수함에 도입된 AIP 기관은 액체산소와 디젤 연료를 조합한 열기관 스털링 엔진이지만 현재는 연료전지와 폐사이클 증기 터빈을 갖춘 3가지 방식이 AIP 기관으로 이용되고 있다.

전면적으로 원자력 잠수함으로 교체한 게 미 해군 뿐이라는 건 비용 면에서 문제가 컸기 때문이다. 미 해군이 2004년부터 운용하는 버지니아급 1척에 26억 달러인 반면 AIP 잠수함 제작 비용은 보통 1척당 2억 달러에서 6억 달러다. 원자력 잠수함 1척 예산이면 AIP 잠수함 4척은 배치할 수 있는 셈이다. 비용 차이는 주로 원자로가 비싸다는 게 크지만 원자력 잠수함 1척에 100명 이상 탑승하는 대형함이 많지만 AIP 잠수함은 30∼60명 소형이나 중형이 많다는 차이도 있다. 당연히 잠수함이 소형이라고 어뢰나 미사일 공격력이 낮은 건 아니지만 대형 잠수함은 수직 발사 시스템 등 무장을 탑재할 수 있다.

또 원자력 잠수함과 AIP 잠수함간 큰 차이가 나는 건 속도다. 속도는 전략적 기동성과 전술 민첩성에 영향을 미치지만 고속 항해는 소음 근원인 탓에 잠수함에서 최고 속도로 항해하는 일은 거의 없다.

미 해군이 운용하는 공격형 원자력 잠수함의 경우 잠항할 때 30노트 이상을 유지할 수 있다. 한편 대표적인 AIP 잠수함인 독일 214급 잠수함은 20노트다. 하지만 AIP 자체 순항 속도는 느리고 스웨덴 틀란즈급의 경우 행동 지속력을 최대치로 발휘하기 위한 순항 속도는 5노트 가량으로 수상 이동이나 장거리 이동을 목적으로 한 항해 속도로 생각하면 매우 느리다. 이는 AIP는 고속 항해에 걸맞은 충분한 전력을 생성할 수 없기 때문에 AIP 잠수함은 속도를 보완하기 위해 디젤 엔진을 탑재한다.

잠수함 운용에서 중시되는 것 가운데 하나가 스텔스, 정숙성이다. 2009년 영국 원자력 잠수함 뱅가드와 프랑스 원자력 잠수함인 르 트리옹팡이 충돌하는 사고가 일어난 것처럼 원자력 잠수함의 스텔스성을 높이는 서로 깨닫지 못하는 수준이다.

물론 AIP 잠수함이 잘 설계되어 있으면 더 스텔스성을 발휘하는 것으로 생각되지만 이는 소음이 적은 원자력이라도 융랍 장치가 소리를 내는 반면 AIP 기관은 사실상 침묵 수준이라는 것. 디젤 잠수함이 배터리를 사용할 때에는 AIP 잠수함보다 저소음이지만 성능을 발휘하지 못하지만 구동 시간이 몇 시간이라는 게 단점이다. AIP 잠수함은 저소음 성능을 며칠 동안 유지할 수 있다.

원자력 잠수함 장점 중 하나는 이론적으로 3∼4개월 연속으로 잠항 가능하다는 점이 있다. 기존 디젤 잠수함은 배터리 충전을 위해 몇 시간에서 며칠 지나면 부상해야 했다. 반면 AIP 잠수함에서 필요한 부상 간격은 2주에서 4주 사이다. 장거리 잠항에선 원자력 잠수함에 압도적 이점이 있지만 활동 해역 근처에 우호 항구가 많다면 행동 지구력 우순순위가 그다지 높지 않을 수도 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.