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어뢰/미사일/함정무기
2020.05.08 01:34

어뢰의 주요 기술: 탐지추적, 추진, 탄두

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어뢰의 주요 기술: 탐지추적, 추진, 탄두

 

 

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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 있습니다. 오늘은 그 기술에 대해 살펴보겠습니다.

 

1. 탐지추적 기술

 

음향호밍 어뢰는 두 가지 탐지 방법을 사용합니다. 표적함에서 발생하는 소음을 직접 탐지하는 수동탐지 방법이 있고요. 소음이 적은 잠수함의 경우, 어뢰가 음파를 송신하고 표적에 부딪혀 되돌아오는 소리를 탐지하는 능동탐지 방법이 적용됩니다.

 

만약 표적이 정지해 있으면 도플러 효과(음원과 관측자가 한 쪽 또는 양쪽 모두 이동하고 있을 경우 음원의 진동수가 변하는 현상)가 발생하지 않습니다. 그럴 땐 주파수 변조(FM: Frequency Modulation) 방식을 적용합니다.

 

탐지 성능은 어뢰의 자체 소음, 주변의 환경 소음, 수심에 따른 수온 분포, 탐지 주파수 등에 영향을 받습니다. 여기에 음향센서 배열 설계, 음향신호 처리기술에 따라 탐지 정확도가 향상되죠.

 

오탐지율은 크게 줄어들고,

탐지 성능은 더 향상될 것으로 기대

 

 

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잠수함 항적탐지 기술/출처:무내미 155호

 

 

앞으로 컴퓨터는 더 소형화, 고성능화할 것이고 신호 처리 속도 역시 증가할 텐데요. 오탐지율은 크게 줄어들고, 탐지 성능은 더 향상될 것으로 기대됩니다.

 

표적 탐지 및 유도 정확성을 높이는 수단으로 중어뢰는 유선유도 방식을 사용하는데요. 발사함과 어뢰 간의 양방향 통신을 하면서 표적이 진짜인지, 가짜인지 판단하고 어뢰를 실제 표적으로 유도하는 방식입니다.

 

중어뢰의 또 다른 탐지추적 방법으로 수상함이 항해할 때 발생하는 항적(wake)을 쫓아가는 항적탐지 추적 방법이 있는데, 미래에는 잠수함에도 항적탐지 기술이 적용될 것으로 보입니다.

 

2. 추진 기술

 

20200508_012913.jpg

Saab AB

Torpedo 2000. A wire-guided heavy weight torpedo for Anti Submarine Warfare and Anti Surface vessel Warfare.

www.facebook.com

 

 

어뢰의 속력은 보통 대상 표적 함정 속력의 1.5배 이상으로 하는데요. 1970년대 최대 속력 45kts인 러시아의 알파급 잠수함 출현 이후, 세계 각국은 어뢰 속력 향상에 주력해 왔습니다.

 

대상 표적인 잠수함의 속력 증가에 따라 미국과 스웨덴 등은 열기관 엔진을 사용하여 50kts 이상의 속력을 낼 수 있는 엔진추진 어뢰를 개발했죠. 독일, 프랑스, 이탈리아에서는 알루미늄산화은 전지를 개발함으로써 50kts급 전기추진 어뢰를 제작할 수 있었고, 전기 추진도 고속화가 가능함을 보여 주었습니다.

 

자체 추진소음을 최소화하고

어뢰 속력을 높이는 것이

향후 어뢰 추진 기술의 주요 과제

 

추진 속력이 늘어나면 자체 소음도 크게 증가합니다. 탐지 가능성이 높아진다는 의미입니다. 정숙 주행하면서 ‘자체 추진소음을 최소화하고 어뢰 속력을 높이는 것’이 향후 어뢰 추진 기술의 주요 과제입니다.

 

​어뢰가 속력의 한계를 벗어나는 방법으로 ‘초공동 로켓추진’ 방식이 있습니다. 일명 ‘초공동 어뢰’라고 부르죠. 물 속에서는 움직임이 자유롭지 않다는 사실을 잘 아실텐데요. 물의 저항을 받아 활동이 둔해집니다. 물 속 저항은 공기 중 저항의 1,000배 정도 된다고 하죠.

 

초공동 현상은 기포로 물체를 덮어 물 속에서 받는 저항을 크게 줄이는 방법입니다. 여기에 로켓 추진 기관을 사용하여 빠른 속력을 구현하는 것이 초공동 어뢰죠. 주행거리를 늘리고 탐지 및 유도, 조종 성능까지 제대로 갖춘 모습의 초공동 어뢰가 나타날 것으로 기대됩니다.

 

3. 탄두 기술

 

현대에 와서 어뢰의 고성능화와 마찬가지로 수상함과 잠수함도 성능이 고도화되었으며 배수량도 훨씬 증대되었죠. 순양함급 수상함이나 이중 선체를 갖는 원자력 잠수함과 같은 대형 표적에 대해서는 기존의 어뢰 탄두로 손상 효과를 제대로 보기가 쉽지 않습니다.

 

대형 표적을 파괴하려면

제한된 탄두 용량으로

최대한 파괴 효과를 낼 수 있는 탄두 개발이 동반되어야

 

대형 표적을 파괴하기 위해서는 폭발력을 키우고 정밀 유도로 표적을 정확히 명중시킬 수 있도록 유도, 조종 성능이 향상되어야 합니다. 또한, 제한된 탄두 용량으로 수상함 및 잠수함 대상 표적에 적합하고, 최대한 파괴 효과를 낼 수 있는 탄두 개발이 동반되어야 하죠.

 

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성형작약 탄두/출처:무내미 155호

 

 

이를 위해 △대상 표적 특성에 맞는 버블 에너지와 충격 에너지의 조성, △표적의 파괴 손상을 증대시키는 이중 기포에너지 탄두, △지향성에너지로 잠수함 이중선체를 관통하는 성형작약(shaped charge) 탄두, 그리고 △둔감화약과 같은 안정화된 폭약과 안전장전장치 적용 등으로 폭발물 안전사고에 대해 철저히 대비하는 탄두 연구개발이 지속적으로 이루어질 것입니다.

 

위 콘텐츠는 무내미 155호 전문가 칼럼(글. 독고욱 수석연구원)을 활용했습니다.


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