도산안창호급 잠수함

1. 개요

도산안창호급 잠수함(KSS-III)은 대한민국 해군의 차세대 잠수함으로, 북한의 위협에 대응하고 해양 분쟁에 대비하기 위해 개발되었다. 2007년부터 설계가 시작되었으며, 76%의 국산화율을 달성하여 잠수함 기술 자립에 기여했다. 수중 배수량 3,800톤으로, 수직 발사관(VLS)을 탑재하고 AIP 시스템과 스텔스 기술을 적용했다. 6개의 533mm 어뢰 발사관과 6개의 한국형 수직발사관(KVLS)을 통해 무장하며, 배치-I은 3척, 배치-II는 3척 건조될 예정이다. 배치-II는 리튬 이온 배터리를 탑재하고 KVLS 수를 10개로 늘려 성능을 강화할 계획이다.

2. 역사

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KSS-III 설계는 대우조선해양(현 한화오션)과 현대중공업(현 HD현대중공업)이 공동으로 진행했으며, 2007년부터 설계 준비에 들어갔다. KSS-III는 대한민국에서 건조된 가장 큰 잠수함이자, KSS-II 잠수함(손원일급 잠수함)과는 달리 자체 기술로 설계된 최초의 잠수함이다. KSS-II 잠수함은 홀발트베르케-도이체 베르프트(HDW)와의 협력을 통해 생산되었다.

KSS-III 개발 과정에서 한국 최초로 디지털 모형 시뮬레이션을 이용한 설계가 이루어졌고, 선체는 심해의 높은 수압을 견디도록 HY-100 합금강으로 제작되었다. 잠수함 크기는 기존 KSS-II 잠수함보다 크지만, 음향 무반향 코팅 및 탄성 마운트 등 비음향 스텔스 기술을 적용해 소음을 최소화했다. 잠수함 내부는 총 85km 길이의 크고 작은 파이프로 구성되었으며, 127종의 음향 및 전자 장비가 내장되어 있다.

KSS-III 프로그램의 첫 번째 함선인 도산안창호함은 대한민국의 독자적인 잠수함 건조 능력을 입증하기 위한 실험적 기술을 사용, 시스템 개발 과정으로 설계되었지만, 두 번째 함선인 안무함은 공식적인 대량 생산 과정을 거쳐 건조 및 취역한 최초의 잠수함이다. 안무함은 2020년 1월부터 2023년 4월까지 시운전을 거치며 제작사 시험 125개 항목, 항만 수락 시험 208개 항목, 해상 수락 시험 90개 항목을 통과했다. 또한 도산안창호함보다 개선된 VHF 해상 통신 시스템, 수동 선형 배열 소나, 어뢰 음향 대항 수단, 수중 방사 소음 수준, 전기 추진 모터 등 주요 기능을 갖추었다.

총 9척이 계획 중이며, 2021년부터 2029년까지 척당 850여 원의 중잠수함 6척이 추가로 확보될 예정이다. 2018년 9월 14일, 1번함 도산 안창호가 진수되었고, 2번함 안무함, 3번함 신채호함까지 모두 취역했다.

2.1. 개발 배경

1980년대 대한민국 해군은 특수 잠수정을 획득한 후, 본격적인 잠수함 획득 계획에 착수했다. 1단계(KSS-I)로 독일의 209형 잠수함을 선정했다. 대한민국 해군은 3척씩 하나의 배치(Batch)로 3개 배치를 발주했다. 킬 조선소(홀츠베르케-도이치 조선)에서 1번함 "장보고"를 건조할 때 대우조선해양(DSME)의 기술자들이 파독되어 건조 기술을 배우고, 2, 3번함은 독일에서 보내진 패키지를 옥포 조선소에서 조립하는 방식으로 건조되었으며, 이후 배치에서도 동일한 형태로 DSME가 국내 건조를 수행했다. 이를 통해 잠수함 승무원을 양성하고 운용법을 확립하는 동시에, 건조 기술을 습득하여 잠수함 운용 능력 획득을 향해 나아갔다.

2단계(KSS-II, 장보고-II) 계획에서는 비대기 의존 추진(AIP) 시스템을 도입한 214형이 채택되었는데, 배치 1의 건조자로 현대중공업(HHI)이 선정되어 2000년에 계약이 체결되었다. 1번함에서는 과도한 항주 소음이나 AIP 시스템 정지 등의 문제가 발생했지만, 이후 DSME와 HHI가 교대로 건조해 감으로써 잠수함 건조 기술을 향상시키고, 국산화 비율도 높여 209형을 수출하기에 이르렀다.

2007년 2월, 방위사업청은 3단계(KSS-III, 장보고-III) 계획을 발표했다. 설계에서 건조까지의 전 과정을 국내에서 수행하게 되었으며, 2012년에는 DSME가 설계를 수주했다. 이로 인해 건조된 것이 도산안창호급이며, 1번함은 2014년 11월 27일에 기공되어 2018년 9월 14일에 진수되었다. 도산안창호급(배치 1)에 이어지는 배치 2 건조분에 대해서도 기본 설계가 2016년 7월부터 2년 반 동안 완료되었다. 도산안창호급은 국산화율 76%를 달성했는데, 이는 면허 생산된 KSS-II 잠수함 (손원일급 잠수함)보다 두 배나 높은 수치이다.

3. 설계

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도산안창호급 잠수함의 설계는 대우조선해양(현 한화오션)과 현대중공업(현 HD현대중공업)이 공동으로 진행했으며, 2007년부터 준비가 시작되었다. 이 잠수함은 대한민국에서 건조된 가장 큰 잠수함이자, KSS-II 잠수함 (손원일급 잠수함)과는 달리 자체 기술로 설계된 최초의 잠수함이다.

도산안창호급은 개발 과정에서 한국 최초로 디지털 모형 시뮬레이션을 이용하였고, 선체는 심해의 높은 수압을 견딜 수 있도록 HY-100 합금강으로 제작되었다. 잠수함의 크기는 기존의 KSS-II 잠수함보다 크지만, 음향 무반향 코팅 및 탄성 마운트와 같은 비음향 스텔스 기술을 적용하여 소음을 최소화했다. 잠수함 내부는 총 85km 길이에 달하는 크고 작은 파이프로 구성되어 있으며, 127종의 음향 및 전자 장비가 내장되어 있다.

KSS-III 프로그램의 첫 번째 함선인 는 실험적인 기술을 사용하여 시스템 개발 과정으로 설계되었지만, 두 번째 함선인 는 공식적인 대량 생산 과정을 통해 건조되고 취역한 최초의 잠수함이다. 안무는 2020년 1월부터 2023년 4월까지 시운전 과정에서 제작사 시험 125개 항목, 항만 수락 시험 208개 항목, 해상 수락 시험 90개 항목을 성공적으로 통과했다. 또한 이전의 도산 안창호보다 개선된 VHF 해상 통신 시스템, 수동 선형 배열 소나, 어뢰 음향 대항 수단, 수중 방사 소음 수준, 전기 추진 모터와 같은 주요 기능을 갖추고 있다.

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Batch-II는 KSS-III 사업의 2단계에 해당하며, Batch-I에 비해 설계, 무장, 자동화 측면에서 여러 개선 사항을 갖춘 것으로 알려져 있다. Batch-II 설계는 길이가 89.3m, 폭이 9.6m이며, 추정 배수량은 약 3600ton이다. 대우조선해양에 따르면 Batch-II는 "더 높은 수준의 대한민국 기술"을 갖추게 되며, 잠수함 부품의 80% 이상을 국산화할 예정이다. Batch-I과 마찬가지로 Batch-II도 의 최고 속도와 50명의 승무원을 가질 것으로 알려졌다.

Batch-II 잠수함의 주목할 만한 특징은 리튬 이온 배터리 (LiB) 기술이다. Batch-II는 AIP 시스템 외에 삼성SDI가 개발하고 한화 방산에서 공급하는 리튬 이온 배터리를 장착할 예정이다. 일반적으로 다른 재래식 잠수함의 동력으로 사용되는 기존 납축전지에 비해 새로운 리튬 이온 배터리는 KSS-III가 더 빠른 속도로 더 긴 수중 항해, 수명 및 내구성을 가질 수 있게 해줄 것으로 알려졌다. 대한민국은 리튬 이온 배터리를 장착한 잠수함을 배치한 세계에서 두 번째 국가이다. 첫 번째는 일본으로, 급 잠수함에 리튬 이온 배터리 기술을 사용하고 있다.

이 설계는 또한 10개의 K-VLS 셀을 통합한다 (Batch-I의 6개에 비해). 이 셀은 현무 4-4 탄도 미사일과 미래의 천룡 순항 미사일을 탑재할 것으로 추정된다.

3.1. 성능

본급은 "3,000톤급 중형 잠수함"으로 분류되었다. 수중 배수량은 3,800톤으로, 1,829톤이었던 손원일급에 비해 상당히 커졌다. 이로 인해 VLS 탑재가 가능해졌으며, AIP 시스템의 성능 향상과 함께 수중 잠항 시간도 늘어났다. 다만, 북한에서는 이 정도로 규모가 커질 필요성이 낮다는 점에서 일본을 의식한 조치일 가능성이 있다는 의견이 제기되었다.

함형 확대로 인한 표적 강도 (TS) 증가를 보완하기 위해, 스텔스화에도 신경을 썼다. 상부 구조물의 외판은 약간 경사져 있으며, 액티브 소나로부터 탐신음을 받았을 때 반사음의 방향을 빗나가게 하는 효과를 노린 것으로 보인다. 또한 수직으로 솟아 있는 돛 부분에는 이를 보완하기 위한 음향 타일이 부착되어 있으며, 이러한 액티브 소나 대책은 해상자위대의 오야시오급 잠수함과 유사하다.

기관은 본급(배치 1)에서 손원일급과 마찬가지로 디젤-전기 추진 방식을 기본으로 하면서, 연료 전지에 의한 비대기 의존 추진(AIP) 시스템도 탑재하지만, 연료 전지의 성능 향상이 이루어졌다. 이어지는 배치 2에서는 기존의 납 축전지 대신 리튬 이온 축전지가 도입될 예정이며, 수중 작전 능력과 운용 시간의 향상이 기대된다. 또한, 한국 언론 보도에서는 배치 3을 원자력 잠수함으로 할 가능성에 대해서도 언급하고 있다.

3.2. 국산화

도산안창호급 잠수함은 76% 이상의 높은 국산화율을 달성하여, 대한민국 잠수함 기술 자립의 기반을 마련한 것으로 평가받는다. 주요 장비는 다음과 같다.

* 한화의 "해군 쉴드 통합 전투 관리 시스템"(ICMS) 전투 관리 체계
* LIG넥스원의 소나 스위트 (측면 배열 소나, 예인 배열 소나, 수동 탐지 소나, 연속 활성 소나(CAS) 포함)
* 범한산업의 연료전지 (AIP, 비대기 의존 추진)

이러한 국산 장비 탑재는 대한민국 잠수함 기술의 발전을 보여주는 중요한 지표이다.

4. 무장

도산안창호급 잠수함은 LIG넥스원에서 개발한 백상어 어뢰, 범상어 등을 발사할 수 있는 6문의 533mm 어뢰 발사관과 현무 4-4 잠수함 발사 탄도 미사일(SLBM)을 발사할 수 있는 콜드런치 방식의 국산 수직 발사관(KVLS) 6문을 갖추고 있다. 2021년 9월에는 도산안창호함에서 현무 4-4 SLBM 수중 시험 발사에 성공했는데, 이는 세계에서 8번째로 SLBM 잠수함 발사에 성공한 것이다. SLBM은 잠수함의 은밀성과 탄도 미사일의 파괴력을 결합하여 전략적 억제력을 제공하는 '게임 체인저'로 평가받는다.

장보고-III 배치-II에서는 KVLS가 10개로 늘어나 현무 4-4 뿐만 아니라 개발 중인 미래형 천룡 순항 미사일도 탑재할 예정이다. 또한, 영국 Babcock International의 "무기 처리 및 발사 시스템"(WHLS)을 갖추고 있다.

4.1. 배치-I

배치-I은 KSS-III 사업의 첫 단계로, 3척의 공격 잠수함이 건조되었다. 처음 2척은 대우조선해양(DSME)에서, 3번째는 현대중공업(HHI)에서 건조했다. 각 함정은 도산 안창호, 안무, 신채호로 명명되었으며, 이는 일제강점기 독립운동가들의 이름을 딴 것이다.

배치-I 설계는 길이 83.5m, 폭 9.6m, 흘수 7.62m이며, 배수량은 수면 위 3358ton 톤, 잠수 시 3750ton 톤이다. 대한민국이 건조한 잠수함 중 최초로 3,000톤급 이상의 배수량을 가진 잠수함이다. 대우조선해양에 따르면, 잠수함 부품의 76% 이상이 국내에서 조달되었다.

배치-I은 수면 위에서 약 12knot, 잠수 시 20knot의 추정 속도를 가지며, 경제 속도로 약 10000nmi의 항속거리를 가지고 있으며, 승무원은 50명이다. 이 설계는 자체 설계된 연료 전지 기반의 공기불요추진장치(AIP) 모듈을 통합하여 잠수함이 최대 20일 동안 장거리 수중 작전을 수행할 수 있도록 한다. 범한산업에서 개발한 PH1 셀 모듈은 지멘스의 연료 전지에 이어 잠수함에 사용되는 세계 두 번째 수소 연료 전지이다.

이 설계는 잠수함의 함교 뒤에 위치한 6개의 한국형 수직 발사관(K-VLS) 셀을 수용하여 6발의 현무 4-4 잠수함 발사 탄도 미사일(SLBM)과 선수에 위치한 6개의 533mm 전방 발사 어뢰 발사관을 탑재한다. KSS-III는 잠수함 발사 탄도 미사일을 발사할 수 있는 최초의 AIP 탑재 공격 잠수함이다.

2012년 12월 26일, 대한민국 국방부는 DSME와 배치-I 잠수함 2척을 건조하는 계약을 체결했으며, 예상 비용은 1560였다. 2016년 11월 30일, 국방부는 HHI와 이 시리즈의 세 번째 잠수함 건조 계약을 체결했다.

1번함 도산 안창호함은 2014년 11월 거제시 옥포에 있는 DSME 조선소에서 "강재 절단" 행사를 시작으로 건조가 시작되었다. 2018년 9월 14일 진수되었으며, 문재인 대통령을 포함한 대한민국 정부 및 군 고위 관계자들이 참석했다. 도산 안창호함은 2019년 6월 해상 시험을 시작하여 2021년 8월 13일 대한민국 해군에 인도되었다.

2번함 안무함은 2016년 7월 기공식을 시작으로 건조가 시작되었다. 2020년 11월 10일 진수되었으며, 2023년 4월 20일에 대한민국 해군에 인도되었다.

3번함 신채호함은 2017년 6월 울산에 있는 HHI 조선 시설에서 건조가 시작되었다. 2021년 9월 28일 진수되었으며, 2024년 4월 5일에 대한민국 해군에 인도되었다.

4.2. 배치-II

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배치-II는 KSS-III 사업의 2단계에 해당하며, 배치-I에 비해 설계, 무장, 자동화 측면에서 여러 개선 사항을 갖춘 것으로 알려져 있다.

배치-II 설계는 길이가 89.3m, 폭이 9.6m이며, 추정 배수량은 약 3600ton이다. 대우조선해양에 따르면 배치-II는 "더 높은 수준의 대한민국 기술"을 갖추게 되며, 잠수함 부품의 80% 이상을 국산화할 예정이다.

배치-I과 마찬가지로 배치-II도 20knot의 최고 속도와 50명의 승무원을 가질 것으로 알려졌다.

배치-II 잠수함의 주목할 만한 특징은 리튬 이온 배터리 (LiB) 기술이다. 배치-II는 AIP 시스템 외에 삼성SDI가 개발하고 한화 방산에서 공급하는 리튬 이온 배터리를 장착할 예정이다. 일반적으로 다른 재래식 잠수함의 동력으로 사용되는 기존 납축전지에 비해 새로운 리튬 이온 배터리는 KSS-III가 더 빠른 속도로 더 긴 수중 항해, 수명 및 내구성을 가질 수 있게 해줄 것으로 알려졌다. 대한민국은 리튬 이온 배터리를 장착한 잠수함을 배치한 세계에서 두 번째 국가이다. 첫 번째는 일본으로, 소류급 잠수함에 리튬 이온 배터리 기술을 사용하고 있다.

이 설계는 또한 10개의 K-VLS 셀을 통합한다 (배치-I의 6개에 비해). 이 셀은 현무 4-4 탄도 미사일과 미래의 천룡 순항 미사일을 탑재할 것으로 추정된다.

2019년 10월 11일, 대한민국 방위사업청은 DSME와 배치-II 잠수함 1번함의 설계 및 건조 계약을 체결했으며, 예상 비용은 11100이었다. 2019년 9월 10일, DSME는 배치-II 잠수함 2번함 건조 계약을 다시 체결했으며, 예상 비용은 9857이었다.

1번함인 이봉창함의 건조는 2021년 8월에 시작되었으며, 2026년에 대한민국 해군에 인도될 예정이다. 2번함의 건조는 2021년 12월에 시작되었으며, 2028년까지 대한민국 해군에 인도될 예정이다.

5. 동급 함정