발견되면 끝장! 잠수함 대 잠수함 ... 침묵의 싸움

발견되면 끝장! 잠수함 대 잠수함 ... 침묵의 싸움

우리는 가끔 영화등을 통해 잠수함에 관한 내용을 보게 된다. 이때 대부분 잠수함끼리의 전투가 그려지게 되는데 실제 잠수함 대 잠수함의 전투는 어떻게 전개되는지 최근의 잠수함 전투에 대한 내용을 정리한 것이다.

■ '소리'야말로 잠수함의 눈이자 공격의 핵심
잠수함의 주임무란 무엇일까. 미국, 영국, 호주, 중국 등 많은 국가의 해군 등에서는 다수의 잠수함이 운용되고 있다. 크기와 동력의 차이(원자력과 통상 동력)는 있지만 대부분 공격형 잠수함이어서 적의 수상함정이나 잠수함 공격이 주임무다.

그 중에서도 바닷속에 숨어 있는 적 잠수함을 같은 바닷속에서 공격하는 것은 공격형 잠수함의 무대가 된다. 서로 가능한 한 소리를 내지 않도록 은밀히 항행하는 한편 상대방이 내는 조그만 소리를 조차도 들어서 정보를 모은다.

바닷속에서 잠수함이 사용할 수 있는 센서는 소나SONAR, Sound Navigation And Ranging)뿐이고 전투 시 사용할 수 있는 것은 주로 소리를 모으는 패시브 소나뿐이다.기본적으로는 저쪽에서 오는 소리만을 믿고 상대의 방위나 멀고 가깝다고 하는 거리를 측정원(소나원)의 경험이나 데이터(소나로부터의 데이터, 축적한 해양 데이터나 소나 신호의 분석 등)에 근거해 추정하는 것이다.

소나에는 패시브 소나 외에 또 하나 액티브 소나가 있다. 이쪽은 패시브 소너보다 상대의 방위나 위치를 정확하게 측정할 수 있지만 소리를 내고 측정하기 때문에 이쪽의 존재를 상대에게 알려주게 된다.

잠수함에 은밀성이야말로 최대 무기이며 자신이 살아남을 유일한 수단이다. 그렇기 때문에 전투 시 숨을 죽이고 패시브 소나로 상대를 살피는 것인데 공격으로 넘어가기 직전 어뢰 발사를 위해 정밀측정이 필요한 경우 액티브 소나가 사용될 수 있다.

잠수함끼리의 전투에서는 어떻게든 상대의 위치와 방위, 항정을 예측해 공격에 유리한 위치에 놓으려고 노력한다. 이는 상대를 구체적으로 볼 수 없는 잠수함 전투의 독특한 것일 것이다.

그렇다면 어떻게 전투가 전개되는가?

우선 전투체제 하에서 타고 있는 잠수함의 측정원이 적 잠수함을 탐지했다고 하자. 이때 그 잠수함의 공격 여부를 결정하는 것은 함장의 결단에 달려 있다. 적을 공격한다는 것은 자신의 존재를 밝혀 잠수함을 위험에 빠뜨릴 수 있으므로 신중하게 결단해야 한다.

만약 공격하기로 결정했다면 측정원이 조작하는 소나에서 수집되는 정보를 바탕으로 상대방의 움직임을 파악해야 한다. 이를 위해 이뤄지는 것이 목표 동정해석(Target Motion Analysis: TMA)이다.

■ 얼마나 적잠수함의 움직임을 정확히 알까?
발사한 어뢰가 목표에 대해 명중하려면 목표 속도(적속), 침로(적침), 방위각 등 적함정의 항정을 알아야 한다. 목표의 움직임을 알고 이를 토대로 어뢰를 조정해 발사하지 않으면 설사 발사 후 유도가 가능한 유선유도어뢰라 하더라도 명중시키기 어려울 것이다.

어뢰를 목표인 예측 위치를 향해 발사하고 최종적으로 목표 항정과 일치하지 않으면 명중하지 않기 때문이다. 그리고 이 해수면 아래의 싸움에서는 서로의 운동이 삼차원적이 되어 상대의 움직임을 예측하기 어렵다.

그래서 바닷속을 이동하는 목표의 운동을 알기 위해 목표 움직임 해석이 이루어진다. 목표 움직임 해석이란 패시브 소나를 사용하여 목표 위치를 결정하는 프로세스를 말한다. 서로 다른 시간에 소리가 어느 방향에서 들리는지 플롯하고 그 움직임을 타고 있는 잠수함의 움직임과 비교함으로써 이루어진다.

좀 더 자세하게 설명하면 잠수함이 장비하는 복수의 패시브 소너를 사용함으로써 시간의 경과에 따라 목표의 방위나 그것이 어느 정도의 속도로 변화하고 있는지(방위율), 멀어지고 있는지 가까워지고 있는지(도플러 변위에 따른 사거리율) 등의 측정 데이터를 수집하고, 나아가 목표와의 상대관계를 보다 명확히 하기 위해 타고 있는 잠수함을 지그재그로 변진하거나 속도를 바꾸면서 항행·추적함으로써 거리(사거리)를 측정하고 모은 데이터를 바탕으로 계산하여 얻을 수 있는 목표의 추정위치와 타고 있는 잠수함의 위치를 작도상에 플롯해 나가는 것이다.

■ 잠수함의 다양한 소나(SONAR, Sound Navigation And Ranging) 시스템
그리고 그림 위에 플롯된 점을 묶어 목표의 운동을 나타내는 곡선을 그려 가는데, 이때 단순히 점을 묶는 것이 아니라 목표 동정 해석용 특수한 스케일과 컴퓨터에 프로그램된 자료를 토대로 계산을 하여 곡선을 결정해 나간다(옛날에는 곡선을 그리는 것은 작도하는 인간의 경험에만 의존했기 때문에 오차가 컸다고 한다).이렇게 작도된 목표의 운동곡선을 바탕으로 어뢰발사관제 제원(적침, 적속, 적장, 방위각, 심도, 자침, 자속 등)이 요구된다.

■ 고도로 자동화되는 잠수함 전투
현대 잠수함에서는 여러 패시브 소나를 장착하고 컴퓨터와 결합해 소나 시스템을 구축해 상당히 정확한 정보를 수집할 수 있다. 목표 움직임 해석도 컴퓨터가 계산하는 자동해석시스템에 의해 작업에 소요되는 시간은 대폭 단축되고 해석 정확도도 향상되었다.

그럼에도 저소음화가 더 진행되는 현대 잠수함에서는 패시브 소나에 의한 탐지·추적이 어려워지고 있어 목표 움직임 해석 작성작업에는 상당한 시간이 소요된다고 한다.

목표 움직임 해석에 의해 모아진 상대의 어뢰 발사 관제 제원은 발사 관제원에게 돌려져 어뢰에 인풋된다. 과거에는 이러한 조작의 대부분은, 직접 인간의 손을 통해서 행해지고 있었다.

그러나 현대 잠수함에는 통합전투시스템이 도입돼 있어 소나 등 정보와 목표 움직임 해석 등 전술상황 정보는 지휘소에 있는 다기능 디스플레이 상에 비춰진다. 함장과 군장병 등 담당 관제사는 시시각각 변화하는 상황을 볼 수 있어 공격에 가장 적합한 무기를 선택하고 정보 입력도 키보드로 할 수 있다. 무기 원격조종도 가능하다. 그동안 무기 조작원들은 함장이 선택한 무기가 언제든 사용될 수 있도록 준비하고 있었다. 가령 어뢰를 선택했다면 필요한 어뢰를 발사관에 장전할 것이다.

참고로 통합전투시스템은 지금까지 인간이 조작하던 각종 장치나 장비를 컴퓨터에 의해 통합 관리함으로써 상황에 가장 적합한 장치나 장비를 사용하여 정보를 모으고 함장이 필요로 하는 정보를 제공하여 함장이 공격을 결단했을 때 가장 효과적인 무기를 선택하여 사용할 수 있도록 한다.

여기서 어뢰 발사에 필요한 조건이 갖춰진 마당에 어뢰는 계산된 목표의 미래 위치를 향해 발사되는 셈이다.

대잠수함 전투에서 사용되는 어뢰는?
대잠수함 전투에서는 어떤 어뢰를 사용할까. 대잠수함용 어뢰에는 크게 두 종류가 있다.

■ 다양한 대잠어뢰 방식
잠수함이 사용하는 사거리가 긴 것(잠수함에서는 이 밖에 대수상함용 웨이크 호밍식 어뢰도 탑재하고 있다)과 항공기나 수상함정이 사용하는 사거리가 짧고 어뢰 자체도 짧은 것(단어뢰)이다.

또 같은 대잠수함용 어뢰라도 유도 방식에 따라 여러 종류가 있다.

●유선유도방식
어뢰와 발사 플랫폼인 잠수함을 전선으로 연결해 잠수함에서 유도하는 방식. 전선은 중간에 장력이 걸려 끊어지지 않도록 어뢰와 발사관 양쪽에서 계속 나오게 돼 있다.어뢰 스스로 목표를 추적하는 음향호밍장치를 갖고 있는 것과 잠수함에 있는 음향호밍장치에 의존하는 두 가지 유형이 있다.

●액티브 호밍 방식
어뢰 자체가 음파를 발사해 탐지·추적을 하는 것이다. 참고로 이 방식은 수상함 공격에 적합하지 않다. 해수면 근처에서는 발사한 음파가 반사돼 목표를 잘 따라가지 못하기 때문이다.

● 패시브 호밍 방식
어뢰 제어장치에 인풋된 목표의 소리를 어뢰 스스로 탐지, 추적하는 방식이다. 오늘날의 잠수함은 상당히 정적성이 높기 때문에 호밍헤드의 감도가 상당히 높아야 한다.

이와 같이 대별되는 유도방식이지만 오늘날 주류를 이루고 있는 것은 단일유도 방식만이 아니라 각각의 방식이 조합되어 있다. 예를 들어 처음에는 유선유도방식으로 목표 부근까지 가고, 거기에서는 어뢰 스스로 호밍장치에 의해 탐지·추적하는 식이다.

*비전문가의 국내외 자료 정리이므로 정리 및 번역과정에서 잘못된 용어가 선택될 수 있음을 양해해 주시기 바랍니다. 

*재미있거나 도움이 되셨다면 '구독' 꾹 눌러 주시기를 부탁드립니다. 늘 행복하세요.