산소어뢰
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1. 개요
산소어뢰는 제2차 세계 대전 중 일본 해군이 개발한 어뢰로, 압축 산소 대신 고도로 압축된 산소를 산화제로 사용해 사거리와 은밀성을 높인 것이 특징이다. 1928년 개발이 시작되어 1933년 실전 배치되었으며, 93식 어뢰를 시작으로 잠수함용 95식 어뢰 등으로 발전했다. 93식 어뢰는 자바 해 해전, 쿨라 만 해전 등에서 연합군 함대에 큰 피해를 입혔으며, 2차 세계 대전 동안 연합군 함선 22척을 격침시키는 데 기여했다. 하지만, 93식 어뢰는 자이로스코프의 문제점, 장거리 사격 시 명중률 저하, 아군 오사 등의 문제점도 있었다. 93식 어뢰의 기술은 인간 어뢰인 가이텐 개발에도 활용되었다.
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| 산소어뢰 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 유형 | 어뢰 |
| 개발 국가 | 일본 제국 |
| 사용 국가 | 일본 제국 해군 |
| 사용 기간 | 1933년–1945년 |
| 참전 | 제2차 세계 대전 |
| 개발 | |
| 설계자 | 기시모토 간에지 해군 소장, 아사쿠마 도시히데 대좌 |
| 설계 시기 | 1928년–1932년 |
| 파생형 | 97식 어뢰, 95식 어뢰 |
| 제원 | |
| 중량 | 2.7톤 |
| 길이 | 9미터 |
| 직경 | 610밀리미터 |
| 성능 | |
| 사거리 | 22,000미터 (48–50노트) |
| 최대 사거리 | 40,400미터 (34–36노트) |
| 탄두 중량 | 490킬로그램 |
| 추진제 | 케로신 또는 유사 연료, 산소 강화 공기로 산화 |
| 연료 용량 | 19리터 |
| 속도 | 52노트 |
| 발사 플랫폼 | 수상함 |
| 명칭 | |
| 일본어 | 酸素魚雷 (산소교라이) Sanso gyorai (산소 교라이) 문자 그대로 "산소 어뢰" |
| 영어 | Oxygen Torpedo (산소 어뢰) |
2. 역사 및 개발
1928년 일본에서 기시모토 가네지 해군 소장과 아사쿠마 도시히데 대령의 지휘 아래 93식 어뢰 개발이 시작되었다. 93식 어뢰는 넬슨급 전함에서 사용된 영국 산소 강화 어뢰에서 영감을 받아 개발되었다.
당시 일본 해군은 미국 해군의 태평양 함대를 가장 강력한 잠재적 적으로 간주했다. 일본 해군은 미 해군보다 전함 수가 적었기 때문에, 경순양함, 구축함, 잠수함을 이용한 소규모 전투, 특히 야간 전투를 통해 미 함대를 약화시키려 했다. 이후, 전함을 투입하여 결정적인 전투에서 승리하는 전략을 구상했다. (이는 미국 해군의 "오렌지 전쟁 계획"이 예상한 바와 유사하다.)
일본 해군은 대형, 중량 및 장거리 어뢰인 93식 개발에 많은 투자를 했다. 어뢰는 구축함과 같은 소형 군함이 전함을 무력화하거나 격침시킬 수 있는 잠재력을 제공하는 유일한 무기였다. 일본 해군은 어뢰의 추진 시스템에서 산화제로 압축 공기 대신 고도로 압축된 산소를 사용하는 데 초점을 맞췄다. 순수 산소는 동일한 탱크 부피에서 거의 5배나 많은 산화제를 제공하여 어뢰의 사거리를 증가시켰다. 또한, 배출 가스가 훨씬 적어 물에 용해도가 높은 이산화 탄소와 수증기만으로 구성되어 눈에 띄는 기포 흔적을 크게 줄였다.[3]
압축 산소는 취급하기 위험하고 안전한 작동을 위해 추가 훈련과 장기간의 연구 개발이 필요했다. 일본 해군의 기술자들은 압축 공기로 어뢰 엔진을 시동한 다음 순수한 산소로 점차 전환함으로써 폭발 문제를 해결했다. 순수한 산소 사용을 숨기기 위해 산소 탱크는 "보조 공기 탱크"로 명명되었다.[3] 1935년에 순수 산소 어뢰가 일본 해군에 처음 배치되었다.
93식 어뢰는 38kn(노트) 속도로 40km의 최대 사거리를 가지며, 490kg의 고성능 폭약 탄두를 탑재했다. 반면, 제2차 세계 대전 당시 미 해군의 표준 수상 발사 어뢰인 Mk.15는 26.5kn 속도에서 약 13716.00m의 최대 사거리를, 또는 45kn 속도에서 약 5486.40m의 사거리를 가지며, 375kg 탄두를 탑재했다.
93식 어뢰는 일본 제국 해군 구축함과 순양함의 갑판에 장착된 61cm 어뢰 발사관에서 발사되었다. 일부 일본 구축함은 포탑에 어뢰 발사관을 설치하여 파편으로부터 보호하고, 어뢰 장전기를 갖추었다. 일본 제국 해군은 거의 모든 순양함에 93식 어뢰를 장착했다.
자바 해 해전 (1942년 2월 27일)에서 중순양함 ''하구로''는 약 20116.80m에서 어뢰를 발사하여 네덜란드 구축함 ''코르테나에르''를 격침시켰다.[4] 쿨라 만 해전 직전 (1943년 7월 5일), 구축함 ''니즈키''는 어뢰를 발사하여 구축함 USS ''스트롱''을 격침시켰다.[5]
1942~43년 초 해전에서 일본 구축함과 순양함은 연합군 군함이 사격 거리까지 접근하려 할 때, 약 20km 거리에서 어뢰를 발사할 수 있었다. 연합군 군함은 자체적인 일반적인 어뢰 사거리인 10km 이내에서 발사될 것으로 예상했다. 이러한 교전에서 연합군 군함이 여러 차례 어뢰에 명중되자, 연합군 장교들은 탐지되지 않은 일본 잠수함이 어뢰를 발사했다고 믿었다. 93식 어뢰의 성능은 1943년에 온전한 상태로 노획되기 전까지 연합군에게 거의 알려지지 않았다.
2. 1. 개발 배경
제1차 세계 대전 이후 어뢰는 내연기관을 사용하는 방식(열주식)과 전기 모터를 사용하는 방식(전기식)으로 나뉘었다. 일본 제국 해군은 워싱턴 해군 군축 조약으로 인해 해군력에 제한을 받게 되자, 이를 극복하기 위한 방법 중 하나로 어뢰 개발에 집중했다.일본 해군은 미국 해군의 태평양 함대를 주된 가상 적국으로 설정하고, 이들을 상대로 '결전'을 벌이는 전략을 구상했다. 소규모 함정으로 미 함대의 전력을 약화시키고, 최종적으로 주력 함대를 투입하여 결정적인 승리를 거둔다는, 이른바 결전 사상에 따른 계획이었다. 여기서 어뢰는 구축함과 같은 소형 군함이 전함과 같은 대형 군함을 공격할 수 있는 효과적인 무기로 간주되었다.[3]
당시 어뢰의 추진 방식은 연료와 산화제인 압축 공기를 사용하는 내연기관 방식(열주식)과, 전지로 작동하는 전기 모터 방식(전기식)으로 나뉘었다. 전자는 속도와 사거리가 길지만, 배기가스로 인해 어뢰의 흔적이 뚜렷하게 남는 단점이 있었다. 후자는 흔적이 거의 없지만, 속도와 사거리가 짧았다.
일본 해군은 어뢰 추진 시스템에 압축 공기 대신 고도로 압축된 산소를 산화제로 사용하는 방식을 채택했다. 순수 산소를 사용하면 같은 부피에 더 많은 산화제를 저장할 수 있어 어뢰의 사거리가 늘어났다. 또한 배기가스가 이산화 탄소와 수증기뿐이어서 물에 잘 녹아 흔적이 거의 남지 않았다. 그러나 압축 산소는 다루기 위험하고 폭발 가능성이 있어, 안전하게 사용하기 위한 기술 개발과 훈련이 필요했다. 일본 해군은 압축 공기로 엔진을 시동한 후 순수 산소로 전환하는 방식으로 이 문제를 해결했으며, 순수 산소 사용을 숨기기 위해 산소 탱크는 "보조 공기 탱크"로 불렸다.[3]
2. 2. 산소 어뢰 개발
일본 해군은 산화제로 압축 공기 대신 고도로 압축된 산소를 사용하는 어뢰 개발에 집중했다. 순수 산소는 동일한 탱크 부피에서 거의 5배나 많은 산화제를 제공하여 어뢰의 사거리를 증가시켰다. 또한, 배출 가스가 훨씬 적어 물에 용해도가 높은 이산화 탄소와 수증기만으로 구성되어 눈에 띄는 기포 흔적을 크게 줄였다.[3]압축 산소는 취급하기 위험했기 때문에, 일본 해군은 압축 공기로 어뢰 엔진을 시동한 다음 순수한 산소로 점차 전환하는 방식을 채택하여 폭발 문제를 해결했다. 순수한 산소 사용을 숨기기 위해 산소 탱크는 "보조 공기 탱크"로 명명되었다.[3] 1935년, 순수 산소 어뢰가 일본 해군에 처음 배치되었다.
나가사키 병기 제작소에서 잠수함용 어뢰를 수주하여 1937년부터 양산을 시작하였다.
2. 3. 가이텐 개발
자이로컴퍼스의 회전 속도는 가이텐 유인 어뢰를 위해 20,000rpm으로 증가했다. 93식 어뢰의 탄두는 480kg이었지만, 가이텐의 경우 1.6ton으로 증가했다.[3]93식 어뢰는 길이가 9.61m이고 무게는 약 3ton인 반면, 가이텐은 길이가 15m이고 무게는 8ton이었다. 가이텐은 30knots에서 사거리가 23000m였고, 12knots에서 사거리가 70000m였다. 가이텐은 수면 바로 아래에서 안정적인 저속 순항 능력을 갖추었다.[3]
3. 기술적 특징
93식 어뢰는 1928년 일본에서 기시모토 가네지 해군 소장과 아사쿠마 도시히데 대령의 지휘 아래 개발이 시작되었다. 영국 산소 강화 어뢰에서 영감을 받아, 압축 공기 대신 고도로 압축된 산소를 산화제로 사용하여 추진력을 얻는 방식으로 설계되었다.[3]
93식 어뢰는 38kn(약 70km/h) 속도로 40km의 최대 사거리를 가지며, 490kg의 고성능 폭약 탄두를 탑재했다.[3] 이는 제2차 세계 대전 당시 미 해군의 Mk.15 어뢰보다 훨씬 긴 사거리와 강력한 탄두를 가진 것이었다.
93식 어뢰의 개발 배경에는 미 해군 태평양 함대와의 결전을 상정한 일본 해군의 전략이 있었다. 일본 해군은 전함 수의 열세를 극복하기 위해 소규모 전투, 특히 야간 전투를 통해 미 함대를 약화시키려 했다. 이때 93식 어뢰는 구축함과 같은 소형 군함이 전함을 무력화하거나 격침시킬 수 있는 잠재력을 제공하는 유일한 무기로서 중요한 역할을 담당했다.[3]
산소를 산화제로 사용함으로써 얻는 장점은 컸다. 공기 중 산소 비율(21%)보다 훨씬 많은 산소를 사용할 수 있어 사거리가 늘어났고, 배출 가스에 불활성 질소가 없어 기포 흔적을 줄여 은밀성을 높였다.[3] 그러나 압축 산소는 취급이 위험하여 개발에 오랜 시간이 걸렸고, 안전한 작동을 위해 어뢰병에 대한 추가 훈련이 필요했다.[3]
결국 일본 해군은 압축 공기로 어뢰 엔진을 시동한 다음 순수한 산소로 점차 전환하는 방식으로 폭발 문제를 해결했다.[3] 순수한 산소 사용을 숨기기 위해 산소 탱크는 "보조 공기 탱크"로 명명되었다.[3]
93식 어뢰는 일본 제국 해군 구축함과 순양함의 갑판에 장착된 61cm 어뢰 발사관에서 발사되었다.[3] 다른 해군의 함선과 달리 일부 일본 구축함은 포탑에 어뢰 발사관을 설치하여 파편으로부터 보호하고, 어뢰 장전기를 갖추었다.[3]
93식 어뢰는 자바 해 해전과 쿨라 만 해전에서 장거리 명중 기록을 세우며 그 위력을 입증했다.[4][5] 그러나 1942~43년 초 해전에서 일본 구축함과 순양함이 20km 거리에서 어뢰를 발사할 때, 연합군 군함은 자체적인 어뢰 사거리(10km) 이내에서 발사될 것으로 예상하여 피해를 입기도 했다.[3]
93식 어뢰의 성능은 1943년에 온전한 상태로 노획되기 전까지 연합군에게 거의 알려지지 않았다.[3] 97식은 미니 잠수함용으로 개발되었지만 실패하였고, 91식으로 대체되었다. 95식은 소수의 IJN 잠수함에서 사용되어 성공을 거두었다.[3]
93식 어뢰는 충격에 의해 폭발할 가능성이 높고, 빠른 속도 때문에 선저 폭파용 자기식 신관 대신 접촉식 신관을 사용해야 했다는 단점이 있었다.[3]
태평양 전쟁 말기에는 93식 어뢰의 추진부를 유용한 특공 무기 (인간 어뢰) 가이텐이 개발되기도 했다.
| 명칭 | 전장 (m) | 직경 (cm) | 중량 (kg) | 사정 (m) 및 어뢰 속도 (kt) | 탄두 중량 (kg) | 비고 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 93식 어뢰 1형 (함정용) | 9 | 61 | 2,700 | 40,000（36kt 시） 20,000（48kt 시） | 490 | style="text-align:left;" | |
| 93식 어뢰 3형 (함정용) | 2,800 | 30,000（36kt 시） 15,000（48kt 시） | 780 | 1형보다 폭약량을 증가 | ||
| 95식 어뢰 1형 (잠수함용) | 7.15 | 53.3 | 1,665 | 12,000（45kt 시） 9,000（49kt 시） | 400 | style="text-align:left;" | |
| 94식 어뢰 1형 (대형기용) | 6.7 | 53 | 1,500 | 4,000（45kt 시） | 350 | 95본만 양산 후 제조 중지 |
| 94식 어뢰 2형 (함재기용) | 5.27 | 45 | 810 | 2,000（45kt 시） | 200 | 48본만 양산 후 제조 중지 |
3. 1. 작동 원리
93식 어뢰는 순수 고압 산소로 채워진 주 기실, 결합 밸브, 소형 압축 공기 탱크를 갖추고 있었으며, 이 결합 밸브는 역류를 방지한다.[20] 압축 공기 탱크는 조압기(압력 조정기)를 통해 연소실에 도입된다. 시동 시에는 통상 공기에 의한 완만한 연소로 시작하여 안정적으로 작동한다. 압축 공기가 소비되어 압축 공기 탱크의 압력이 저하됨에 따라 결합 밸브를 통해 산소가 주 기실에서 압축 공기실로 공급된다. 압축 공기 탱크는 곧바로 모두 산소로 채워지며, 그 후에는 마지막까지 산소에 의한 맹렬한 연소가 지속된다.[20]기관 시동 시에는 압축 공기를 사용하고, 시동 후에는 산소 농도가 점차 짙어지도록 할 수 있었다. 기관은 발사 시, 압축공기(제1공기)만으로 구동되고, 혼합기에 점화된 후에는 산소 농도가 점차 높아져, 최종적으로 고압 산소(제2공기)만이 연료와 혼합되어 폭발적으로 연소한다. 고온, 고압의 연소 가스는 각 기통의 피스톤을 밀어, 회전 사판을 통해 1개의 메인 드라이브 샤프트를 회전 구동한다.[21]
93식 어뢰의 내부 구조는 어뢰 선단에서 탄두, 기실, 전부 부실, 기관실, 후부 부실, 꼬리 날개, 이중 반전 추진기로 나뉜다.[21]
| 명칭 | 설명 |
|---|---|
| 제1공기 및 제2공기 | |
| 기실 | |
| 기관실 | |
| 전부 및 후부 부실 | |
| 꼬리 날개 | |
| 이중 반전 추진기 |
3. 2. 구조
93식 어뢰의 내부 구조는 크게 탄두, 기실, 전부 부실, 기관실, 후부 부실, 꼬리 날개, 이중 반전 추진기로 나뉜다.[21]| 구성 요소 | 설명 |
|---|---|
| 기실 | 3.48m 길이의 주 기실(산소 탱크)은 어뢰 전체 길이의 1/3 이상을 차지하며, 12mm 두께의 니켈 크롬 몰리브덴강으로 제작되었다. 내용적은 980리터, 충전 압력은 225기압이다.[21] 주 기실은 어뢰의 탄두부와 후부를 연결한다. 기관 시동용 압축 공기실(제1공기)은 내용적 13.5리터, 충전 압력 230기압으로 기관실에 설치되었다. 이후 제1공기는 사염화탄소로 대체되었다.[21] |
| 기관실 | 2기통 사판 기관이 장착되어 있으며, 등유를 연료로 사용한다. 순도 98%의 산소(제2공기)를 사용하여 고속, 장사정을 실현했다. 기관 시동 시에는 압축 공기(제1공기)를 사용하고, 시동 후에는 산소 농도를 점차 높여 폭발을 방지했다. 고온, 고압의 연소 가스는 회전 사판을 통해 메인 드라이브 샤프트를 회전시켜 추진력을 얻는다.[21] |
| 전부 및 후부 부실 | 용량 40.5리터의 제어용 공기 탱크가 있으며, 어뢰의 방향타를 제어한다. 횡 방향타(승강타)는 수심계에 의해, 종 방향타(수직타)는 자이로스코프에 의해 자동 조종된다. 조종용 제어 공기 탱크는 230기압의 압축 공기로 채워져 있다.[21] 수심계는 어뢰의 주행 수심을 5m로 설정하고, 수평 주행을 유지하도록 횡 방향타를 제어한다.[21] |
| 꼬리 날개 | 종 방향타는 자이로스코프에 의해 자동 조타되어 어뢰의 진행 방향을 제어한다.[21] 자이로스코프는 어뢰 발사 시 회전을 시작하며, 직경 15cm, 두께 7~8cm의 원반이 8,000rpm으로 회전한다.[21] |
| 이중 반전 추진기 | 기관실에서 나오는 드라이브 샤프트에 연결된 베벨 기어가 4엽 프로펠러 2개를 서로 반대 방향으로 회전시킨다. 이를 통해 회전 토크를 상쇄하여 추진 방향을 안정시킨다.[21] |
3. 3. 성능
93식 어뢰는 속도에 따라 사거리가 달랐다. 에서 에서 , 에서 에서 , 에서 에서 의 사거리를 가졌다.[3] 그러나 일본 제국 해군은 93식 어뢰의 최대 성능이 42kn에서 라고 공식 발표했다.[3]93식 어뢰의 무게는 약 였으며, 탄두에는 약 의 시모세 화약 97식이 장착되었는데, 이는 순수한 TNT보다 약 7% 더 강력했다.[3]
준고 라이 해군 소장은 1952년 일본 고요샤에서 처음 출판한 공동 저서 ''비밀 병기의 전체 세부 사항'' (秘密兵器の全貌)의 "어뢰" 장에서 이 무기에 대해 설명했다.[3]
93식 어뢰는 순수한 압축 산소로 채워진 주 챔버, 역류를 방지하는 조절 밸브, 소형(약 13L) 고압 공기 탱크를 갖추고 있었다. 먼저, 압축 공기가 연료와 혼합되었고, 혼합물은 열 시동기에 공급되었다. 점화는 부드럽게 시작되었고, 혼합물은 엔진에서 꾸준히 연소되었다(이 단계에서 산소가 사용되면 폭발이 흔하게 발생했다). 압축 공기가 소모되고 압력이 감소함에 따라 고압 산소는 조절 밸브를 통해 주 챔버에서 압축 공기 탱크로 공급되었다. 곧 공기 탱크는 순수한 산소로 채워졌고, 연소는 엔진에서 계속되었다.[3]
어뢰는 세심한 관리가 필요했다. 93식 어뢰 발사기를 장착한 군함은 이 유형의 어뢰를 사용하기 위해 산소 발생기 시스템이 필요했다.[3] 93식 어뢰는 38kn 속도로 의 최대 사거리를 가지며, 의 고성능 폭약 탄두를 탑재했다.[3] 긴 사거리, 빠른 속도, 그리고 무거운 탄두는 해상 전투에서 강력한 공격력을 제공했다.[3]
태평양 전쟁 말기에 개발된 특공 무기(인간 어뢰)・가이텐의 선체 후반부는 93식 어뢰의 추진부를 유용하고 있으며, 깊이 조절용 자이로스코프 장치를 개량하여 장착하고 있다.
수라바야 해전에서 산소 어뢰는 2척의 중순양함, 묘코와 아시가라에서 각각 8발씩, 총 16발이 발사되었지만, 수면에서 튀어 오르거나 엉뚱한 방향으로 향하는 등 단 한 발도 명중하지 않는 사태가 발생했다. 이는 함선이 발휘하는 최대 속력인 34노트에서의 어뢰 발사를 한 번도 실시한 적이 없었기 때문이다. 원인은 어뢰의 자이로스코프가 고속에서 발사될 때의 충격을 견디지 못하고, 그 결과, 진로를 조정하지 못하고 엉뚱한 방향으로 향했기 때문이다. 원인 규명 결과, 자이로스코프의 회전수가 매분 8천 회전으로 느리고 불충분하여 충격이 가해지면 쉽게 설정된 방향이 어긋나는 것이 밝혀졌다. 이 결점은 상당히 오랫동안 개선되지 않았으며, 가이텐 개발 시 처음으로 매분 2만 회전의 전동 자이로스코프로 변경되었다.
당시 일본군의 병기 전반의 문제로, 정지 상태나 신중한 운용에서는 문제가 발생하지 않지만, 거친 취급을 하면 바로 작동 불량을 일으키는 경향이 있었다. 병기 사용 측에서는 "무인의 난폭한 사용"에 견딜 것을 요구했지만, 성능 및 공업적으로 이를 견딜 수 있는 것은 개발하지 못했던 것이 실정이었다. 또한, 운용 측에서도 그것을 충분히 검증할 여력이 없었다. 앞서 언급했듯이 어뢰는 함포보다 실사 훈련하기 쉽다는 장점이 있었지만, 그 어뢰조차 일본 해군에서는 한 발마다 기록을 남기는 등 (전함 주포탄에서도 이러한 기록은 남기지 않았고, 애초에 실사 훈련 대신 외투포 (원래 포신에 장착하는 훨씬 작은 훈련 전용 포)로 대신하는 경우가 많았다) 소중히 다루어졌으며, 극한 상태에서의 사용을 상정한 훈련·실험은 이루어지지 않았다. 국력에 비해 과대한 군사력을 보유한 것의 왜곡을 보여주는 사례 중 하나이기도 하다.
제2차 세계 대전 당시 일본 제국 해군에서 오 해군 공창의 수뢰 설계 기술자였던 아카기 료조(해군 기술자 양성소 16기, 1943년 당시에는 어뢰 실험부 및 제2수뢰부 겸임)는 논픽션 작가의 인터뷰에 응하여, 그의 전시 중 노트를 이용하여 실제 93식 어뢰의 구조, 사양, 작동 방식을 상세하게 설명했다.[21]
93식 어뢰의 내부 구조는 어뢰 선단에서 탄두, 기실, 전부 부실, 기관실, 후부 부실, 꼬리 날개, 이중 반전 추진기로 나뉜다.
; 제1공기 및 제2공기
: 기밀명 "제1공기"는 기관을 시동하기 위해 사용되는 통상의 압축 공기이다. 기밀명 "제2공기"는 순도 98%의 고압 산소 가스로, 어뢰의 강력한 추진력을 만들어내기 위해 사용된다. "어뢰의 산화제로 순수 산소를 사용하는 기관을 실전 운용 중"이라는 사실은 일본 해군에서 최고 기밀이었기 때문에 "산소"라는 단어는 금지 용어가 되었고, 운용 담당에게는 대신 "제2공기"라는 명칭을 사용하게 하여 방첩 대책을 세웠다. 그리고 압축 공기 탱크는 비교적 낮은 10atm 정도의 일정한 압력으로 유지하는 조압기(압력 조정기)를 통해 혼합실에 연결되어 있다. 혼합실에서는 산소와 석유 연료와의 혼합기가 생성되어 연소실에 도입된다.
; 기실
: 93식 어뢰는 길이 9m에 직경 61cm이지만, 순도 98%의 고압 산소를 충전하는 제2공기를 충전하는 주 기실은 3.48m의 길이를 가지며 어뢰 전체 길이의 3분의 1 이상을 차지한다. 또한 이 주 기실에 의해 어뢰의 탄두부와 후부를 연결하고 있다. 주 기실은 인장 강도가 우수한 두께 12mm의 니켈 크롬 몰리브덴강으로 제작되었으며, 내용적은 980L, 충전 압력은 225atm이었다. 주 기실의 제조법은 주조된 잉곳을 단조하여 원통형으로 만든 다음 기계 절삭 및 중공 가공하여 제작되었다. 또한 시동용 압축 공기를 충전하는 제1공기의 압축 공기실은 내용적 13.5L, 충전 압력 230atm이며 기관실에 병설되었다. 이후 개량으로 제1공기는 사염화탄소로 대체되었다.
; 기관실
: 어뢰의 외부 쉘은 두께 3.2mm의 강판(후부만 1.8mm)으로 방수 용접되어 있지만, 기관부의 강판은 주행 중에 기관을 냉각하기 위해 의도적으로 기관실에 물이 침입하도록 제작되었다. 93식 개1 어뢰는 등유를 연료로 사용하는 2기통 사판 기관을 장착하고 있다. 이 기관에는 기밀명 "제2공기"(실제로는 순도 98%의 산소)가 사용되어 고속, 장사정으로, 게다가 무거운 탄두를 탑재할 수 있다. 그러나 순수 산소가 닿는 배관 내부에 약간이라도 유분이 남아 있으면 쉽게 폭발 사고가 발생하므로 배관 정비는 최중요 사항이며 세심한 주의가 필요했다. 이 점은 93식 어뢰를 운용할 때 가장 중요하지만, 동시에 번거로운 업무였으며, 일례로 사전 정비에서 밸브와 공기 배관에서 유분을 완전히 제거하는 데 4일에서 5일이 걸렸다.
: 순수 산소가 채워진 주 기실과 연료를 섞는 혼합실 사이에는 제1공기의 압축 공기실이 있으며, 역지 밸브를 통해 주 기실과 연결되어 있었다. 이로 인해 기관 시동 시에는 압축 공기를 사용하고, 시동 후에는 산소 농도가 점차 짙어지도록 할 수 있었다. 기관은 발사 시, 제1공기만으로 구동되고, 혼합기에 점화된 후에는 산소 농도가 점차 높아져, 최종적으로 제2공기(고압 산소)만이 연료와 혼합되어 폭발적으로 연소한다. 고온, 고압의 연소 가스는 각 기통의 피스톤을 밀어, 회전 사판을 통해 1개의 메인 드라이브 샤프트를 회전 구동한다.
; 전부 및 후부 부실
: 용량 40.5L의 제어용 공기 탱크가 있으며, 어뢰의 종 방향타(수직타) 및 횡 방향타(승강타)를 제어한다. 이 방향타들은 횡 방향타용 수심계와 종 방향타용 자이로스코프로 제어되며, 고압 공기로 조타된다. 조종용 제어 공기 탱크(조종용 기축기)는 230atm의 압축 공기로 채워져 있다. 수심계는 수면 아래 주행 수심을 제어한다. 어뢰는 수동으로 주행 수심을 5m로 설정된다. 수평 주행용 수심계는 수면 아래 주행을 일정 수심으로 유지하도록 횡 방향타를 제어한다.
; 꼬리 날개
: 꼬리의 종 방향타는 종 방향타용 자이로스코프에 의해 자동 조타되어 어뢰의 진행 방향을 목표 방향으로 제어한다. 자이로스코프는 어뢰를 목표로 유도하며, 후부 발사관에서 역방향으로 발사된 어뢰라도 회두시켜 전방의 목표에 명중시킬 수도 있다. 이 꼬리 날개와 횡 방향타는 제어 공기로 제어된다. 자이로스코프는 어뢰를 발사할 때 회전하기 시작한다. 93식 어뢰의 자이로는 직경 15cm, 두께 7cm에서 8cm의 두꺼운 원반으로, 8,000rpm으로 회전하는 사양이었다. 그러나 93식 어뢰가 군함이 35노트 이상의 최고 속도로 질주하는 상태에서 발사되는 상황에 대응하기에는, 이 자이로스코프의 회전 속도가 너무 느려서 설정된 항로가 발사 시의 충격으로 틀어지는 문제가 있었다.
; 이중 반전 추진기
: 기관실에서 뻗어 나오는 드라이브 샤프트에는 베벨 기어가 달려 있으며, 이중 반전식 추진기를 회전시킨다. 프로펠러는 4엽이며, 이 중 한쪽은 시계 방향, 다른 한쪽은 반시계 방향으로 구동된다. 이중 반전 추진기를 사용함으로써 회전 토크를 상쇄하여 어뢰의 추진 방향을 안정시키고 있다.
| 명칭 | 전장 (m) | 직경 (cm) | 중량 (kg) | 사정 (m) 및 어뢰 속도 (kt) | 탄두 중량 (kg) | 비고 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 93식 어뢰 1형 (함정용) | 9 | 61 | 2,700 | 40,000（36kt 시） 20,000（48kt 시） | 490 | style="text-align:left;" | |
| 93식 어뢰 3형 (함정용) | 2,800 | 30,000（36kt 시） 15,000（48kt 시） | 780 | 1형보다 폭약량을 증가 | ||
| 95식 어뢰 1형 (잠수함용) | 7.15 | 53.3 | 1,665 | 12,000（45kt 시） 9,000（49kt 시） | 400 | style="text-align:left;" | |
| 94식 어뢰 1형 (대형기용) | 6.7 | 53 | 1,500 | 4,000（45kt 시） | 350 | 95본만 양산 후 제조 중지 |
| 94식 어뢰 2형 (함재기용) | 5.27 | 45 | 810 | 2,000（45kt 시） | 200 | 48본만 양산 후 제조 중지 |
3. 4. 문제점
93식 어뢰는 여러 문제점을 안고 있었다. 먼저, 폭약으로 사용된 시모세 폭발물은 충격에 민감하여 폭발 위험성이 높았다.[3] 뢰속이 빨라 선저 폭파를 위한 자기식 신관 대신 접촉식 신관을 사용해야 했다.[3] 자이로스코프의 성능 문제로 어뢰가 엉뚱한 방향으로 나아가는 경우가 발생했다.[3] 이는 특히 함선이 고속으로 기동할 때 어뢰 발사 시 충격으로 인해 자이로스코프 설정이 틀어지는 문제로 이어졌다.장거리 사격 시 명중률이 떨어지는 문제도 있었다. 수라바야 해전에서 일본 해군은 장거리 어뢰 발사를 시도했지만, 명중률은 매우 낮았다.[3] 무유도 어뢰의 특성상, 기동 중인 목표물에 대한 장거리 사격은 효과를 보기 어려웠다.
탑재된 97식 폭약은 영미권의 HBX 폭약에 비해 수중 파괴력이 떨어진다는 단점도 있었다.[3]
이러한 문제점들은 93식 어뢰의 실전 운용에 어려움을 초래했으며, 일본 해군은 지속적인 개량을 통해 문제 해결을 시도해야 했다.
4. 운용 역사
93식 어뢰 개발은 1928년 일본에서 기시모토 가네지 해군 소장과 아사쿠마 도시히데 대령의 지휘 아래 시작되었다.[3] 당시 일본 해군은 미국 해군의 태평양 함대를 가장 강력한 잠재적 적으로 상정하고, 소규모 전투를 통해 미국 함대를 약화시킨 후 전함을 투입하여 결정적 전투를 벌이는 전략을 구상했다.
일본 해군은 어뢰가 소형 군함으로도 전함을 무력화할 수 있는 잠재력을 가진 유일한 무기라고 판단하여, 추진 시스템에서 압축 공기 대신 고도로 압축된 산소를 사용하는 어뢰 개발에 집중했다. 순수한 산소는 압축 공기보다 훨씬 많은 산화제를 제공하여 어뢰의 사거리를 늘리고, 배출 가스를 줄여 기포 흔적을 최소화했다.
압축 산소는 취급이 위험하여 안전한 작동을 위해 추가적인 훈련과 연구 개발이 필요했다. 일본 해군 기술자들은 압축 공기로 어뢰 엔진을 시동한 후 순수한 산소로 전환하는 방식으로 폭발 문제를 해결했고, 순수한 산소 사용을 숨기기 위해 산소 탱크를 "보조 공기 탱크"로 명명했다. 1935년, 순수한 산소를 사용하는 93식 어뢰가 일본 해군에 배치되었다.
93식 어뢰는 38kn 속도로 40km의 최대 사거리를 가졌으며, 490kg의 고성능 폭약 탄두를 탑재하여 해상 전투에서 강력한 공격력을 제공했다. 반면, 당시 미 해군의 Mk.15는 26.5kn 속도에서 약 13716.00m 또는 45kn 속도에서 약 5486.40m의 사거리를 가지며, 훨씬 작은 375kg 탄두를 탑재했다.
93식 어뢰는 충격에 민감하여 폭발할 위험성이 높다는 단점이 있었다. 또한, 전쟁 말기에는 수차식 함저 기폭 보조 장치를 개발하여 자기 신관을 사용할 수 없는 단점을 해소하고자 노력했지만, 버블 펄스 등 수중 폭발에 대한 연구는 매우 늦었다.
(93식 어뢰의 주요 운용 사례는 === 주요 해전 === 하위 섹션에서 상세히 다룬다.)
4. 1. 주요 해전
93식 어뢰는 자바 해 해전(1942년 2월 27일)과 쿨라 만 해전(1943년 7월 5일) 등에서 연합군 함정에 큰 피해를 입혔다.[4][5] 일본 구축함과 순양함은 원거리에서 어뢰를 발사하여 연합군 함대를 공격했고, 연합군은 어뢰의 성능을 제대로 파악하지 못해 잠수함이나 기뢰에 의한 피해로 오인하기도 했다.자바 해 해전에서 일본 중순양함 하구로는 약 20116.80m에서 발사한 어뢰로 네덜란드 구축함 코르테나에르를 격침시켰다.[4] 쿨라 만 해전 직전에는 일본 구축함 니즈키가 발사한 어뢰가 미국 구축함 USS 스트롱을 격침시켰는데, 어뢰 발사 거리는 약 20116.80m로 추정된다.[5]
1942~43년 초 해전에서 일본 함선들은 20km 거리에서 어뢰를 발사할 수 있었던 반면, 연합군 군함은 자체 어뢰 사거리가 10km 이내라고 예상했다. 이 때문에 연합군은 어뢰 공격을 받으면 탐지되지 않은 일본 잠수함의 공격으로 생각하거나, 드물게는 기뢰에 의한 피해로 의심하기도 했다.
4. 2. 아군 오사
태평양 전쟁 당시 일본 해군의 어뢰 운용 미숙으로 아군 함선에 피해를 입힌 사례가 있었다. 대표적인 사례로 1942년 3월 1일 바타비아 해전에서 일본 해군 중순양함 모가미가 발사한 93식 어뢰가 빗나가 아군 수송선단을 공격하여 큰 피해를 입혔다.[1]4. 3. 격침 및 손상 함선 (93식 어뢰)
93식 어뢰는 제2차 세계 대전 동안 연합군 함선 22척을 격침시켰다. 여기에는 순양함 11척, 구축함 11척, 항공모함 1척이 포함된다.[4] [5]| 함종 | 함명 | 해전 | 비고 |
|---|---|---|---|
| 구축함 | HNLMS 코르테나에르 | 자바 해 해전 | 하구로의 어뢰에 격침[4] |
| 구축함 | USS 스트롱 | 쿨라 만 해전 직전 | 니즈키의 어뢰에 격침[5] |
| 중순양함 | 초카이 | 사마르 해전 | USS 화이트 플레인스 함재기의 공격으로 어뢰 유폭, 자침[6] |
| 중순양함 | 스즈야 | 사마르 해전 | 어뢰 유폭으로 침몰 |
93식 어뢰는 긴 사거리와 강력한 폭발력을 바탕으로 해상 전투에서 큰 위력을 발휘했다. 특히, 자바 해 해전에서 하구로가 발사한 어뢰는 약 20116.80m 거리에서 네덜란드 구축함 코르테나에르를 격침시켰고,[4] 쿨라 만 해전 직전에는 니즈키가 발사한 어뢰가 구축함 USS 스트롱을 격침시키는 등 장거리 어뢰 명중 기록을 세웠다.[5]
하지만 93식 어뢰는 충격에 민감하여 폭발할 위험성이 높았다. 사마르 해전에서는 초카이가 USS 화이트 플레인스 함재기의 공격으로 어뢰가 유폭되어 자침했고,[6] 스즈야 역시 어뢰 유폭으로 침몰하는 등 자체적인 문제점도 드러냈다.
5. 평가
93식 어뢰는 38kn 속도로 40km의 최대 사거리를 가지며, 490kg의 고성능 폭약 탄두를 탑재하여 해상 전투에서 강력한 공격력을 제공했다.[3] 당시 미 해군의 표준 수상 발사 어뢰인 Mk.15는 26.5kn 속도에서 약 13716.00m의 최대 사거리를, 또는 45kn 속도에서 약 5486.40m의 사거리를 가지며, 375kg 탄두를 탑재하여 93식 어뢰에 비해 성능이 떨어졌다.[3]
93식 어뢰의 긴 사거리는 역대 최장 사거리 어뢰 명중 기록을 세우기도 했다. 자바 해 해전에서 중순양함 하구로가 발사한 어뢰는 약 20116.80m에서 네덜란드 구축함 코르테나에르를 격침시켰고,[4] 쿨라 만 해전 직전에는 구축함 니즈키가 발사한 어뢰가 구축함 USS 스트롱을 격침시켰다.[5]
1942~43년 초 해전에서 일본 구축함과 순양함은 약 20km 거리에서 어뢰를 발사하여 연합군 군함에 피해를 입혔다. 연합군 군함은 자체적인 어뢰 사거리인 10km 이내에서 발사될 것으로 예상했기 때문에, 탐지되지 않은 일본 잠수함이 어뢰를 발사했다고 믿거나, 때로는 기뢰에 의해 손상된 것으로 의심하기도 했다.[3]
그러나 93식 어뢰는 충격에 민감하여 폭발할 가능성이 높다는 단점이 있었다. 사마르 해전에서 중순양함 초카이는 포탄에 맞아 어뢰가 폭발하여 자침하게 되었고,[6] 중순양함 스즈야 역시 어뢰 폭발로 침몰했다.
태평양 전쟁 말기에 개발된 특공 무기인 가이텐은 93식 어뢰의 추진부를 유용하였으며, 수라바야 해전에서 발생한 자이로스코프 문제점을 개선하여 사용하였다.
5. 1. 전후 평가
제2차 세계 대전 이후의 어뢰는 주로 정비성을 향상시킨 다른 방식이 채용되고 있다. 소련 해군과 러시아 해군은 노획된 독일 어뢰 기술을 기반으로 산소 어뢰를 운용하고 있다.[1] 해상자위대에서도 시제 54식 어뢰로 전지식을, 72식 장어뢰로 산소식을 채용했지만, 과산화 수소를 사용하는 방식으로 93식 어뢰와는 다르다.[1]산소 어뢰의 장약량은 매우 많았지만, 탑재되었던 97식 폭약은 HBX 폭약과 비교하여 수중 파괴력 면에서 열세였다.[1] 그러나 미국 해군의 Mk.14 어뢰가 토펙스 292kg을 탑재하여 TNT 환산 467kg 상당인 것과 비교하여, 일본의 93식 어뢰는 97식 폭약 490kg을 탑재하여 TNT 환산 588kg 상당으로 파괴력이 뛰어났다.[1]
전쟁 말기에는 수차식이라 불리는 함저 기폭 보조 장치를 개발하여, 자기 신관을 사용할 수 없는 단점을 해소하고자 노력했다. 이는 오키나와 특공에서 수뢰 부대에 배치되었다.[1] 그러나 당시 일본에서는 버블 펄스 등 수중 폭발에 대한 연구가 매우 늦었다.[1]
회천은 자이로스코프의 회전이 압축 공기 구동에서 전동으로 변경되었고, 그 회전 속도는 20,000rpm으로 개선되었다.[1] 93식 어뢰의 장약량은 480kg이었지만, 회천에서는 이 장약량이 3배 이상인 1.55t으로 증가되었다.[1] 93식 어뢰 1발의 파괴력은 미국 함대형 군함을 침몰시키거나 대파시키기에 충분했다.[1]
93식 어뢰와 회천의 규격을 비교하면 다음과 같다.
| 구분 | 93식 어뢰 | 회천 |
|---|---|---|
| 9.61m | 14.75m | ||
| 3ton | 8.3ton | ||
| 20m | 80m | ||
| 52kn, 22000m | 30kn에서 23km, 10kn에서 78km |
참조
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서적
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웹사이트
Japan's Super Torpedo was the Hypersonic Missile of World War II
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IJN Chokai
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『ゴジラ-1.0』で蘇った「奇跡の駆逐艦」大戦中は運が良かった？ 戦後は多くの人を祖国へ
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문서
世界の艦船2010*9::アンドレイ・ポルトフ
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서적
レイテ沖海戦 上巻
光人社NF文庫
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문서
『連合艦隊の栄光』第六章
[17]
서적
海軍水雷史
海軍水雷史刊行会
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戦史叢書第095巻 海軍航空概史 p.42
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戦史叢書第095巻 海軍航空概史 p.41
[20]
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「魚雷」の章（頼惇吾担当）、「機密兵器の全貌」興洋社、1952年
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p.327-p.333、第五章：「回天」と「桜花」の狭間、特攻 恩田重宝、講談社、1988年
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