제럴드 R. 포드급 항공모함
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1. 개요
제럴드 R. 포드급 항공모함은 미국 해군의 차세대 항공모함으로, 1번함인 USS 제럴드 R. 포드 (CVN-78)가 2007년부터 건조되었다. 이 함급은 기존 니미츠급 항공모함의 설계를 기반으로, 더 큰 비행 갑판, 무기 및 자재 취급 개선, 새로운 추진 시스템, 전자기 항공기 발진 시스템(EMALS)과 첨단 체포 장치(AAG) 등 기술적 발전을 통해 출격 횟수 증가, 운용 인력 감소, 승조원 편의 증진을 목표로 한다. 2기의 A1B 원자로를 탑재하여 25% 이상 높은 발전 용량을 제공하며, 스텔스 기능, 새로운 레이더 시스템, 3D 컴퓨터 지원 설계 등 다양한 첨단 기술이 적용되었다. 총 10척 건조 예정이며, 현재까지 5척의 함명이 발표되었다.
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제럴드 R. 포드급 항공모함 - [배(Ship)]에 관한 문서 | |
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지도 정보 | |
기본 정보 | |
함종 | 항공모함 |
건조사 | 뉴포트 뉴스 조선소 |
이전 함급 | 니미츠급 엔터프라이즈급 |
이후 함급 | (최신) |
계획 수량 | 10척 |
건조 수량 | 2척 |
취역 중인 함선 수량 | 1척 |
건조 중인 함선 수량 | 2척 |
주문된 함선 수량 | 1척 |
건조 기간 | 2009년 - 건조 중 |
취역 기간 | 2017년 - 현재 |
척당 비용 | 129억 9800만 미국 달러 (2018년 회계연도) |
프로그램 비용 | 373억 미국 달러 (2018년 회계연도) |
제원 | |
만재 배수량 | 101,600톤 |
전장 | 337미터 |
비행갑판 폭 | 78미터 |
수선 폭 | 41미터 |
흘수 | 12미터 |
높이 | 76미터 |
갑판 수 | 25 |
동력 | A1B 가압수형 원자로 2기 증기 터빈 4기 |
추진 방식 | 4축 추진 |
속력 | 30노트 이상 (56+km/h) |
항속 거리 | 무제한 |
내구 연한 | 50년 |
승조원 | 장교 508명 수병 3,789명 |
추가 승무원 | 약 2,600명 |
센서 및 전자 장비 | |
레이더 | AN/SPY-3 다기능 레이더 (MFR) X밴드 능동 위상 배열 레이더 AN/SPY-4 대공 탐색 레이더 (VSR) S밴드 능동 위상 배열 레이더 (CVN-78) AN/SPY-6 대공 탐색 레이더 (VSR) S밴드 능동 위상 배열 레이더 (CVN-79부터) |
전자전 | AN/SLQ-32(V)6 전자전 시스템 AN/SLQ-25C 닉시 예인 어뢰 기만기 |
무장 | |
함대공 미사일 | 2 × Mk 29 유도 미사일 발사기, 각 8 × RIM-162 ESSM 2 × Mk 49 유도 미사일 발사기, 각 21 × RIM-116 램 |
함포 | 3 × 팰렁스 CIWS 4 × Mk 38 25mm 기관포 시스템 4 × M2 12.7mm 기관총 |
항공기 운용 능력 | |
탑재 항공기 | 75대 이상 |
항공기 시설 | 333 × 76.8미터 비행갑판 |
탑재 항공기 종류 | F/A-18E/F F-35C E-2C/D EA-18G C-2A H-60 등 |
함선 정보 | |
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함선 목록 | USS 제럴드 R. 포드 (CVN-78) USS 엔터프라이즈 (CVN-65) USS 존 F. 케네디 (CVN-79) |
2. 역사
미국 해군은 1958년에 원자력 항공모함 엔터프라이즈(CVN-65) 건조를 시작했지만, 비용 문제로 1961년과 1963년에는 기존 동력 방식의 키티호크급 항공모함을 건조했다. 1967년부터는 양산형 원자력 항공모함인 니미츠급 항공모함 건조가 시작되었다.
니미츠급 항공모함의 건조 비용 역시 증가함에 따라, 1970년대에는 수직이착륙기 운용을 고려한 제해함(SCS)이나 미드웨이급 항공모함과 비슷한 크기의 중형 항공모함(CVV)도 계획되었다. 그러나 니미츠급 항공모함은 "항공모함이라는 함종은 동급으로 완성되었다"고 평가받을 정도로 우수했기 때문에, 존 레먼 해군 장관의 600척 함대 구상에 따라 개량을 거치며 계속 건조되었다.
1번함인 USS 제럴드 R. 포드 (CVN-78)는 2007년부터 건조되기 시작했으며, 니미츠급 항공모함의 기본 선체 설계를 그대로 사용한다. 제럴드 R. 포드급 항공모함은 더 큰 비행갑판, 개선된 무기 및 자재 취급, 적은 인원으로 운용 및 유지보수가 가능한 새로운 추진 시스템, 후미로 이동된 작아진 섬 구조물 등을 특징으로 한다. 또한, 전자기식 사출장치(EMALS), 고급 체포 장치(AAG), 함대 자체 방어 시스템(SSDS), S 밴드와 X 밴드 레이더를 결합한 이중 대역 레이더(DBR) 등의 신기술이 적용되었다.[31]
이러한 발전을 통해 제럴드 R. 포드급 항공모함은 니미츠급 항공모함에 비해 25% 더 많은 출격을 발진시키고, 3배 향상된 전력 생산 효율을 가지며, 승조원의 삶의 질을 향상시킬 수 있다.[10][12]
2. 1. 니미츠급의 한계
니미츠급 항공모함은 1975년 취역한 이래 미 해군 전력 투사의 핵심적인 역할을 수행해 왔다. 만재 배수량 100000ton, 56km/h 이상의 속도, 90일간의 무보급 작전 능력, 수백 마일 밖의 표적을 타격할 수 있는 함재기 운용 능력 등 뛰어난 성능을 자랑한다.[28] 테오도르 루즈벨트함은 '작전 내구성 자유 작전' 기간 동안 항구를 방문하거나 연료를 보급받지 않고 159일간 항해하며 니미츠급의 지구력을 입증했다.[29]그러나 니미츠급은 오랜 기간 운용되면서 기술적 한계에 직면했다. 2005년 랜드 보고서에 따르면, 제한된 발전 용량, 함선 중량 증가, 함선 안정성 유지를 위한 중심 여유 감소 등이 문제점으로 지적되었다.[30] 이러한 문제점들은 대한민국 해군이 차기 항공모함을 도입할 때 고려해야 할 중요한 요소이다.
이러한 한계를 극복하기 위해 미 해군은 CVN-21 프로그램(제럴드 R. 포드급 항공모함)을 개발했다.
2. 2. CVX에서 CVN-21로
미 해군은 1993년 미래 해상 기반 항공 플랫폼 작업반을 발족하여 니미츠급 항공모함의 후속 함정에 대한 연구를 시작했다.[28] 니미츠급 후속 함정은 원자력 추진 여부와 관계없이 완전히 새롭게 설계하는 'CVX' 계획으로 불렸으며, 2006년부터 건조를 시작하여 2013년에 취역할 예정이었다.[28] 함선 규모는 탑재기 45대 정도의 중형 항공모함부터 니미츠급 항공모함과 같은 85대를 탑재할 수 있는 대형 항공모함까지 검토되었고, 첨단 웨이브피어서와 스텔스 선체, 아일랜드 및 비행갑판 레이아웃 변경까지 포함하여 70가지가 넘는 방안이 검토되었다.초기 계획에서는 니미츠급 항공모함 건조를 10척으로 종료하고 CVX 계획으로 이행할 예정이었다. 그러나 1998년, 신기술 적용의 어려움과 예산 문제로 초기 계획은 실현 불가능하다고 판단되었다. CVX 계획은 핵추진으로 결정되어 'CVNX' 계획으로 변경되었고, 니미츠급 항공모함 최종 10번함(CVN-77)에 신기술을 일부 도입한 후 CVNX 계획으로 이행하도록 수정되었다. CVNX 계획은 CVNX-1(CVN-78)과 CVNX-2(CVN-79)의 2단계, 니미츠급 항공모함 10번함(CVN-77)까지 포함하면 3단계로 나누어 신기술을 점진적으로 도입하는 방식이었다.
2002년, 계획이 다시 수정되어 CVN-78을 'CVN-21' 계획 함으로 하여 한 번에 신형 항공모함 건조에 착수하게 되었다. 신기술 실용화를 위해 2004년 예산이 거의 두 배로 증액되었고, CVN-77은 니미츠급 항공모함의 소폭 개량형으로 남게 되었다. CVN-21 계획 함으로 건조된 것이 바로 제럴드 R. 포드급 항공모함이다. 초기에는 2006년에 건조 시작을 예정했지만 2007년으로 변경되었고, 2004년에는 예산 문제로 1년 더 미뤄져 2008년에 건조를 시작했다.
3. 설계
제럴드 R. 포드급 항공모함은 니미츠급 항공모함의 설계를 발전시켜 여러 신기술과 개선된 기능을 통합했다. 주요 특징은 다음과 같다.[14]
- 첨단 기술:
- 첨단 체포 장치[15]
- 전자기식 항공기 발진 시스템(EMALS): 기존 증기식 사출기 대체[15]
- 개량형 RIM-162 이볼브드 시스패로 미사일[18]
- AN/SPY-3 X밴드 다기능 레이더 및 AN/SPY-4 S밴드 탐색 레이더 (이중 주파수 레이더(DBR))[19]: 존 F. 케네디(CVN-79)부터는 AN/SPY-6이 AN/SPY-4 대체[21]
- 자동화 및 효율성:
- 자동화 시스템: 니미츠급 항공모함보다 수백 명 적은 승무원으로 운용 가능[16][17]
- A1B 원자로: 더 높은 발전량[35]
- 스텔스 기능: 레이더 반사 면적 감소[24]
- 함재기: 최대 90대 탑재 가능[22][18][23]
- 보잉 F/A-18E/F 슈퍼호넷, 보잉 EA-18G 그롤러, 그루먼 C-2 그레이하운드, 노스롭 그루먼 E-2 호크아이, 록히드 마틴 F-35C 라이트닝 II, 시콜스키 SH-60 시호크 헬리콥터, 무인 전투 항공기
- 개선된 운용 능력:
- 수명주기 비용 감소 (승무원 수 감소)[16]
- 30일 이상 동안 하루 160회, 최대 270회 출격#군용 항공 가능[25][26] (단, 운용 시험 책임자 마이클 길모어는 니미츠급 항공모함과 유사한 하루 120/240회 출격률 예상[26][27])
- 섬(상부 구조물) 위치가 후미로 이동[24]
- 무기 이동 및 조립 간소화, 가속화[33]
니미츠급 항공모함은 1975년 취역 이후 미국의 핵심 전력이었지만, 제한된 발전 용량과 함선 중량 증가 등의 문제에 직면했다.[30] 이러한 제약을 극복하기 위해 개발된 제럴드 R. 포드급은 더 큰 비행갑판, 개선된 무기 및 자재 취급, 새로운 추진 시스템, 더 작고 후미로 이동된 섬 구조물 등을 특징으로 한다.[31] 이러한 발전을 통해 더 많은 출격을 발진시키고, 효율성이 향상된 전력을 생산하며, 승조원의 삶의 질을 향상시킬 수 있다.[10][12]
3. 1. 선체
제럴드 R. 포드급의 선체 기본 구조는 니미츠급을 계승한다. 주선체는 기관 구획을 포함하여 11층의 갑판으로 구성되며, 격납고 갑판이 주갑판(제1갑판)이다. 격납고는 2층 높이로, 그 상부의 03 레벨은 갤러리 데크, 04 레벨은 비행갑판이다. 선수에는 로널드 레이건함에서 도입된 대형 벌브형 선수가 장착되었다.
비행갑판에는 신개발 고강도 인성강(High Strength Toughness Steel)인 HSLA-115를 채용하여, 강도를 유지하면서 경량화와 내탄성을 향상시켰다. 선체는 10개 이상의 횡격벽으로 구획되어 있으며, 이 격벽에도 신개발 고강도 인성강 HSLA-65가 채용되었다. 이러한 신소재 도입으로 상부 중량 저감 및 배수량 증가 방지, 향후 발전 여지 확보가 가능해졌다.

함교는 니미츠급보다 소형화되어 함미 쪽으로 이동되었고, 레이더 반사 단면적 저감을 위해 경사진 외판에 위상 배열 레이더가 고정 장착되어 있다. 함교 내부는 8층으로 구성되어 있으며, 정상부에는 기기실 등으로 이어지는 두꺼운 탑 모양의 마스트가 설치되어 있다.
3. 2. 기관
벡텔사의 A1B 원자로 2기를 사용하여 소음을 줄였다. 이전의 니미츠급 항공모함은 웨스팅하우스사의 A4W 원자로 2기를 사용했는데, 원자로로 증기 터빈을 돌리는 방식이었다. 포드급은 원자로로 전기를 생산해 전기모터를 돌리는 방식을 사용하며, 완전한 전기추진만을 사용한다.A1B 원자로는 한국의 스마트 원자로 보다 2배 고출력이다. A1B 원자로는 니미츠급의 A4W 원자로보다 크기와 구조가 간소화되어 승조원 수가 줄었음에도 불구하고 훨씬 더 강력하다. 제럴드 R. 포드급 항공모함에는 두 개의 원자로가 설치되며, 이는 니미츠급 항공모함의 두 개의 A4W 원자로보다 최소 25% 이상 높은 발전 용량을 제공한다.[35] 열출력 중 전력 생산에 할당되는 비율은 3배로 증가할 것이다.[36]
니미츠급 항공모함의 추진 및 발전 설비는 1960년대에 설계되었는데, 당시에는 함재 기술에 필요한 전력량이 적었다. 니미츠급 함정에 추가된 새로운 기술들로 인해 전력 수요가 증가하였고, 현재 기본 부하로는 증가하는 전력 수요를 충족할 여유가 거의 없다.[37]
제럴드 R. 포드급 항공모함은 증기를 네 개의 주터빈 발전기(MTG)로 보내 주요 함정 시스템과 새로운 전자식 사출기에 필요한 전력을 생산한다.[38][39] 추진에는 증기터빈을 사용한다.
더 높은 출력은 통합 전투 시스템의 주요 구성 요소이다. 기술진은 예측하지 못한 기술 발전을 제럴드 R. 포드급 항공모함에 통합할 수 있도록 추가적인 조치를 취했다. 미국 해군은 제럴드 R. 포드급이 2105년까지 90년 동안 함대의 일원이 될 것으로 예상하고 있으며, 이는 수십 년에 걸쳐 새로운 기술을 성공적으로 도입해야 함을 의미한다. 현재 계획된 시스템에서 사용하는 발전 용량의 절반만 사용되며, 나머지 절반은 미래 기술을 위해 남겨둘 예정이다.[40]
원자력 항공모함인 본 급은 핵추진 방식을 채택하며, 원자로는 신개발 A1B 원자로를 사용한다. 니미츠급은 A4W 원자로 2기를 탑재했지만, 40년간의 기술 발전을 반영하여 A1B는 출력이 25% 증가했다.
노심의 에너지 밀도가 향상됨에 따라 소형화도 진행되어 냉각수 펌프는 더욱 절전형으로 충당할 수 있게 되었다. 또한 배관, 밸브, 펌프, 2차 냉각수 증기를 물로 되돌리는 응축기 등도 A4W와 비교하여 50% 감소했으며, 정비를 30%, 원자로 담당 당직 인원을 50% 감축할 수 있게 되었다.
또한 본 급에서는 캐터펄트와 어레스팅 기어 모두 전자식으로 하고, 레이더류의 신형화, 미래적인 확장 여지 확보도 요구되었기 때문에 발전 능력도 증강되었다. 니미츠급은 100MW였던 것에 비해 3배로 강화되었다.
노심 수명은 니미츠급의 A4W/A1G와 마찬가지로 약 25년이며, 함선 수명의 중간에 노심 교체를 포함한 포괄적인 수리를 한 번 해야 한다.[81]
추진기는 니미츠급 9번함 로널드 레이건 이후와 마찬가지로 직경 6.4m, 스큐가 있는 5엽식 스크류 프로펠러이다.
3. 3. 전기추진
제럴드 R. 포드급 항공모함은 니미츠급 항공모함과 달리 원자로에서 생산된 전기로 모터를 돌려 추진하는 방식을 사용한다. 열출력 700MWt, 전기출력 150MWe의 벡텔 A1B 원자로 2기를 탑재하여 소음을 줄였다. 이는 한국의 스마트 원자로보다 2배 높은 출력이다. 1975년 니미츠(USS Nimitz)함이 취역한 이래, 니미츠급 항공모함은 미국의 주요 전력이었으나, 기술 발전 지원에는 한계가 있었다.[30] 이러한 제약을 극복하기 위해 개발된 포드급은 더 큰 비행갑판, 개선된 무기 및 자재 취급, 적은 인원으로 운용 가능한 새로운 추진 시스템, 후미로 이동된 더 작은 섬 구조물 등을 특징으로 한다.[31]4. 장비
제럴드 R. 포드급 항공모함에는 다음과 같은 주요 장비들이 탑재되어 있다.[14]
- 첨단 체포 장치[15]
- 자동화 시스템: 니미츠급보다 승무원이 수백 명 적게 필요하다.[16][17]
- 개량형 RIM-162 이볼브드 시스패로 미사일[18]
- AN/SPY-3 X밴드 다기능 레이더와 AN/SPY-4 S밴드 탐색 레이더[19]: 이중 주파수 레이더(DBR)로, 원래는 줌왈트급 구축함 용으로 개발되었다.[20] 존 F. 케네디(CVN-79)부터는 AN/SPY-6이 AN/SPY-4를 대체한다.[21]
- 전자기식 항공기 발진 시스템(EMALS): 기존 증기식 사출기 대체[15]
- A1B 원자로: 더 많은 전력 생산 가능
- 스텔스 기능: 레이더 반사 면적 감소
- 최대 90대의 항공기 탑재 가능: 보잉 F/A-18E/F 슈퍼호넷, 보잉 EA-18G 그롤러, 그루먼 C-2 그레이하운드, 노스롭 그루먼 E-2 호크아이, 록히드 마틴 F-35C 라이트닝 II, 시콜스키 SH-60 시호크 헬리콥터, 무인 전투 항공기 등[22][18][23]
무기 저장고에서 항공기로의 탄약 이동 및 조립 과정 또한 간소화 및 가속화되었다. 탄약은 선형 모터를 사용하는 대용량 무기용 승강기를 통해 중앙 재무장 위치로 옮겨진다.[33] 이 승강기들은 탄약이 항공기 이동 영역을 통과하지 않도록 배치되어 격납고와 활주로의 교통 체증을 줄인다.
제럴드 R. 포드급 항공모함은 자유 전자 레이저, 유도 에너지 무기, 전기 장갑과 같은 미래 방어 시스템이 적용될 가능성이 있으며, 이들 시스템은 더 많은 전력을 필요로 한다. 제럴드 R. 포드급은 EMALS를 포함한 현재 계획된 시스템 운영에 필요한 전력 외에도 레이저 및 전기 장갑 운용에 필요한 예비 전력을 보유할 것이다.[40]
4. 1. 전자기식 항공기 발진 시스템 (EMALS)
증기 캐터펄트 대신 선형 유도 전동기를 사용하는 전자기식 항공기 발진 시스템(EMALS)을 채택하여 항공기를 발진시킨다. EMALS는 증기 피스톤 방식보다 다음과 같은 장점을 가진다.[41]- 항공기를 더 부드럽게 가속하여 기체에 가해지는 부담을 줄인다.
- 무게가 가볍고, 비용 및 유지 보수가 덜 필요할 것으로 예상된다.
- 증기식보다 무겁거나 가벼운 항공기를 모두 발진시킬 수 있다.
- 항공모함의 담수 요구량을 줄여 담수화에 필요한 에너지를 절약한다.
하지만 EMALS는 개발 과정에서 신뢰성 문제를 겪었다.[41] 747회의 발사 시험에서 10회의 중대한 고장이 발생했다. 요구되는 신뢰성은 4,166MCBCF(Mean Cycles Between Critical Failures|평균 고장 간격영어)였으나, 이에 미치지 못했다. 트럼프 대통령은 후기 건조함에서 EMALS 채택을 중단할 것을 주장하기도 했지만, 설계 변경의 어려움과 기존 증기 캐터펄트의 높은 유지 보수 비용 때문에 채택이 계속되었다.
4. 2. 첨단 체포 장치 (AAG)
첨단 체포 장치(AAG)는 전자석을 사용하여 착륙하는 항공기를 감속 및 정지시키는 시스템이다. 기존 항공모함은 유압 시스템을 이용해 왔으나, AAG는 여러 장점을 제공한다.[42]AAG의 장점은 다음과 같다.
- 무인 항공기(UAV) 착륙 가능: 기존 유압 시스템은 기체에 큰 부담을 주어 UAV를 손상 없이 착륙시키기 어려웠다. UAV는 유압 피스톤을 작동시킬 만큼 충분한 질량이 없기 때문이다. AAG는 전자석을 이용해 에너지 흡수를 제어하므로 더 부드럽게 착륙시켜 기체 충격을 줄인다.
- 향상된 성능: AAG는 이전 시스템보다 더 유연하고 안전하며 신뢰성이 높다. 유지보수 및 필요 인력도 적다.[42]
- 정밀 제동: 제럴드 R. 포드급 항공모함의 AAG는 수력 터빈의 저항(수동적 감속)과 모터(능동적 제동)를 결합하여 기존 Mk.7 제동 장치와 동등한 성능을 내면서도 기체 속도, 중량, 강도에 맞춰 정밀하게 제동한다.
AAG는 신뢰성 문제를 겪기도 했다. 16,500 MCBCF(Mean Cycles Between Critical Failures, 평균 고장 간 주기)의 신뢰성을 요구받았으나, 시험에서 잦은 고장이 발생했다. 이에 2021년 4월, 제동에 쓰이는 워터 트위스터의 개량형이 발주되는 등 문제 해결을 위한 노력이 진행 중이다.
4. 3. 센서 및 자체 방어 시스템
제럴드 R. 포드급 항공모함에는 통합된 능동 전자 스캔 어레이 탐색 및 추적 레이더 시스템이 탑재되어 있다. 이중 대역 레이더(DBR)는 레이시온에서 '''Zumwalt'''급 유도 미사일 구축함과 '''제럴드 R. 포드'''급 항공모함 모두를 위해 개발되었다. 6개에서 10개의 레이더 안테나를 단일 6면 레이더로 대체하여 섬(아일랜드)의 크기를 줄일 수 있다. DBR은 X 대역 AN/SPY-3 다기능 레이더와 S 대역 AN/SPY-4 체적 탐색 레이더(VSR) 방출기를 3개의 위상 배열로 결합하여 작동한다.[43]X 대역 레이더에 할당된 3개의 면은 저고도 추적 및 레이더 조명을 처리하고, S 대역 3개의 면은 날씨에 관계없이 표적 탐색 및 추적을 처리한다. DBR은 단일 자원 관리자에 의해 조정되는 두 개의 주파수를 사용하여 이 기능을 달성한 최초의 사례이다.[31]
AN/SPY-3는 상갑판 위의 3개의 능동 어레이와 수신기/여기기(REX) 캐비닛, 하갑판 아래의 신호 및 데이터 프로세서(SDP) 하위 시스템으로 구성된다. VSR은 유사한 아키텍처를 가지고 있으며, 빔 형성 및 협대역 다운 변환 기능은 어레이당 2개의 추가 캐비닛에서 발생한다. 중앙 제어기(자원 관리자)는 데이터 프로세서(DP)에 있다. DBR은 중앙 제어기와 서로 다른 주파수로 작동하는 2개의 능동 어레이 레이더를 사용하는 최초의 레이더 시스템이다. DBR은 전력 변환 장치(PCU)와 전력 분배 장치(PDU)로 구성된 공통 어레이 전력 시스템(CAPS)에서 전력을 공급받는다. DBR은 공통 어레이 냉각 시스템(CACS)이라는 폐쇄 루프 냉각 시스템을 통해 냉각된다.[44]
엔터프라이즈 공중 감시 레이더(EASR)는 이중 대역 레이더 대신 두 번째 '''제럴드 R. 포드'''급 항공모함인 존 F. 케네디에 설치될 새로운 설계의 감시 레이더이다. EASR 제품군의 초기 단위당 비용은 약 5억 달러로 추산되는 DBR보다 약 1억 8천만 달러 저렴할 것이다.[46]
1번함인 제럴드 R. 포드는 탐색용 레이더로 AN/SPY-4(Volume Search Radar, VSR)와 다기능형 AN/SPY-3(Multi-Function Radar, MFR)를 탑재하고 있으며, 3면의 AESA는 모두 아일랜드에 고정 장착된다. 이들 레이더는 이중 대역 레이더로 통합되어 운용된다. SPY-4는 S밴드를 사용하여 장거리 탐색 능력에 뛰어나 원거리 탐색 및 탐지 역할을 담당한다. SPY-4의 정보를 바탕으로 SPY-3는 X밴드를 사용하여 정밀 스캔 능력에 뛰어나 목표물을 탐지·추적하고 함대공 미사일 유도까지 담당한다.
하지만 이들은 비용 및 신뢰성 측면에서 문제가 있어 2번함 이후에는 기종이 변경되었다. VSR 대체 기종으로는 이지스함용 AN/SPY-6(AMDR)를 기반으로 한 SPY-6(V)3 EASR(Enterprise Air Surveillance Radar), MFR 대체 기종으로는 AN/SPQ-9B와 Mk.9 추적 조명 장치의 조합이 도입되었다.
무장은 니미츠급과 거의 동일하며, ESSM의 8연장 발사기 2기, RAM의 21연장 발사기 2기, 20mm CIWS 3기를 장비하는 것으로 알려져 있다. 하지만 2번함 이후에는 ESSM은 블록 II(능동 레이더 호밍 대응), RAM도 블록 IIA/B로 업데이트될 예정이다.
4. 4. 가능한 업그레이드
자유 전자 레이저, 유도 에너지 무기, 전기 장갑과 같은 미래 방어 시스템은 더 많은 전력을 필요로 한다. 제럴드 R. 포드급 항공모함은 전자기식 항공기 발진 시스템(EMALS)을 포함한 현재 계획된 시스템을 운영하는 데 필요한 전력 외에도, 레이저와 전기 장갑을 운영하는 데 필요한 예비 전력을 보유할 것이다.[40]해군은 순항 미사일과 소형 보트 무리를 방어하기 위해 자유 전자 레이저(FEL)를 개발하고 있다.[49][50][51]

4. 5. 3D 컴퓨터 지원 설계
뉴포트 뉴스 조선소는 다쏘 시스템(Dassault Systèmes)의 카티아(CATIA) V5를 사용하여 ''제럴드 R. 포드''급 항공모함의 설계 및 건조 계획을 수립했다.[52] 3D 설계 기술을 통해 함선 내 수평 이동을 대폭 줄여 무기 이동 경로를 개선하고, 고급 무기 승강기 배치를 효율적으로 할 수 있었다.[53]
4. 6. 계획된 항공기 구성
제럴드 R. 포드급 항공모함에 탑재될 항공모함 항공단은 니미츠급과 유사한 구성으로 예상되며, 다음과 같다.비행대 종류 | 기종 | 수량 | 비고 |
---|---|---|---|
전투 공격 비행대(VFA) | F/A-18E/F 슈퍼호넷 | 24기 | |
전투 공격 비행대(VFA) | F-35C 라이트닝 II | 20기 | 2개 비행대 |
전자전 비행대(VAQ) | EA-18G 그라울러 | 5기 | 1개 비행대 |
조기경보 비행대(VAW) | E-2D 호크아이 | 4기 | 1개 비행대 |
헬리콥터 해양 타격 비행대(HSM) | MH-60R 시호크 | 3기 | 1개 비행대 |
헬리콥터 해상 전투 비행대(HSC) | MH-60S 나이트호크 | 3기 | 1개 비행대 |
함대 보급 지원 비행대(VRC) | C-2A 그레이하운드 | 2기 |
제럴드 R. 포드급은 F-35C를 수용하도록 설계되었으나, 항공기 개발 및 시험 지연으로 인해 CVN-78(제럴드 R. 포드함)에서의 통합 작업에 영향을 미쳤다.[54] CVN-78의 전자기식 항공기 발진 시스템(EMALS)을 사용한 F-35C 시험과 F-35C의 리튬이온 배터리, 타이어 및 바퀴에 대한 함선 저장 용량 시험이 진행될 예정이었으나, F-35C 개발 지연으로 인해 미국 해군은 CVN-78 인도 1년 후인 2018년 이후까지는 해당 항공기를 운용하지 않을 예정이었다. 이는 함선 인도 후 시스템 비호환성 및 값비싼 개조의 위험을 초래하는 중요한 F-35C 통합 활동이 연기되었음을 의미한다.[54]
제럴드 R. 포드급은 항공 장비 개량을 통해 니미츠급의 1일 120소티를 30% 증가한 160소티, 전시에는 240소티까지 늘려 실질적인 전투 능력을 향상시켰다.
4. 7. 승조원 편의 시설

''제럴드 R. 포드''급 항공모함은 승조원 작업량을 줄이는 시스템 덕분에 ''니미츠''급 항공모함보다 약 700명 적은 2,600명의 함정 승조원만으로 운용 가능하다.[56] ''니미츠''급의 180명 수용 병영은 40개 침상으로 대체되어 더 조용하고, 다른 공간을 통과하는 통행량을 줄였다.[56] 침상은 3단으로, 각자 사물함이 제공되지만, 머리 공간이 넓은 "앉아서 사용하는" 침상은 없고, 아래쪽과 중간 침상은 누워서만 사용 가능하다. 각 병영에는 샤워 시설, 진공식 정화조 변기(성별 중립적이므로 소변기 없음)[55], 세면대가 포함된 화장실이 있어 이동과 통행량을 줄인다. Wi-Fi가 가능한 라운지는 병영과 분리되어 있다.[56]
취역 후 처음 두 척의 항공모함은 폐기물 시스템 배관 문제로 잦은 고장과 막힘이 발생했다.[57] 특수 산성 세척액으로 해결했지만, 매번 약 400000USD가 들고, 미국 정부 감찰원은 예상치 못한 수명주기 비용 증가를 지적했다. 이 문제는 함선의 수명 동안 계속될 것이다.[57]
''제럴드 R. 포드''함에는 완비된 실험실, 약국, 수술실, 3병상 중환자실, 2병상 응급실, 41병상 병동을 갖춘 함상 병원이 있으며, 11명의 의무장교와 30명의 병원 부사관이 근무한다.[58]
5. 건조
노스롭 그루먼은 2005년 8월 11일, 포드급 항공모함 1번함인 CVN-78 ''제럴드 R. 포드''의 측면 외판 일부를 구성할 15톤짜리 강판의 상징적인 절단식을 거행하면서 건조를 공식적으로 시작했다.[59] 하지만, 본격적인 건조는 2007년 초에 시작되었다.[60] ''제럴드 R. 포드''는 버지니아주 뉴포트 뉴스에 있는 헌팅턴 잉걸스 인더스트리스(구 노스롭 그루먼 조선)의 뉴포트 뉴스 조선소에서 조립되었으며, 이곳은 미국에서 유일하게 핵추진 항공모함을 건조할 수 있는 조선소이다.
2005년 당시 ''제럴드 R. 포드''의 건조 비용은 최소 130억 달러(연구 개발 50억 달러, 건조 80억 달러)로 추산되었다.[16] 2009년 보고서에서는 건조비 90억 달러를 포함하여 140억 달러로 추산액이 상향 조정되었다.[61]
로버트 게이츠 국방장관은 2009년 4월 6일, 각 ''제럴드 R. 포드''급 항공모함을 5년에 걸쳐 건조하여 "재정적으로 더 지속 가능한 방식"을 확보하고 2040년 이후에는 10척의 항공모함 함대를 운용할 것이라고 발표했다.[63] 그러나 2016년 12월, 레이 마부스 해군장관이 항공모함 12척을 포함한 355척의 함대를 구성하는 병력구조평가에 서명하면서 이 계획은 변경되었다.[64][65] 이 정책이 시행되면 각 ''제럴드 R. 포드''급 항공모함은 3~4년 안에 건조되어야 한다.[66]
6. 동급 함정
함 번호 | 함명 | 기공 | 진수 | 취역 | 갱신 대상 | 현황 | 모항 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
CVN-78 | 제럴드 R. 포드 | 2009년 11월 13일 | 2013년 10월 11일 | 2017년 7월 22일 | CVN-65 | 취역 | 버지니아주 노퍽 해군기지 |
CVN-79 | 존 F. 케네디 | 2015년 8월 22일 | 2019년 10월 29일 | 2025년 예정 | CVN-68 | 건조 중 | |
CVN-80 | 엔터프라이즈 | 2022년 4월 5일 | 2025년 예정 | 2028년 예정 | CVN-69 | 건조 중 | |
CVN-81 | 도리스 밀러 | 2026년 예정 | 2029년 예정 | 2032년 예정 | CVN-70 | 계획 중 | |
CVN-82 | 함명 미정 | 2027년 예정 | 2032년 예정 | 2036년 예정 | CVN-71 | 계획 중 |
7. 비판 및 논란
제럴드 R. 포드급 항공모함은 개발 및 건조 과정에서 여러 비판과 논란에 직면했다.
1. 비용 증가:포드급 항공모함의 가장 큰 문제점 중 하나는 지속적인 비용 증가였다. 초기 예상 비용을 훨씬 초과하여 납세자들에게 큰 부담을 안겨주었다.
2. 기술적 문제:포드급 항공모함에는 전자식 사출 장치(EMALS), 첨단 착함 장치(AAG) 등 여러 신기술이 적용되었으나, 이러한 신기술들은 잦은 고장과 성능 미달 문제를 일으켰다. 특히 EMALS와 AAG는 함재기 이착함에 필수적인 장비이므로, 이 장비들의 문제는 항공모함의 작전 운용 능력을 심각하게 저해할 수 있다는 우려를 낳았다.
3. 성능 논란:일부 전문가들은 포드급 항공모함에 탑재된 신기술들의 효용성에 의문을 제기했다. 신기술들이 실제로 항공모함의 전투 능력을 향상시키는지, 아니면 오히려 비용만 증가시키고 신뢰성을 떨어뜨리는 요인이 되는지에 대한 논란이 있었다.
8. 대한민국 해군에 대한 시사점
제럴드 R. 포드급 항공모함의 개발 및 운용 경험은 대한민국 해군에게도 여러 시사점을 제공한다. 특히 차기 항공모함 건조 사업을 고려하고 있는 한국 해군의 입장에서, 포드급 항공모함의 사례는 기술적, 운용적 측면에서 중요한 참고 자료가 될 수 있다.
포드급은 A1B 원자로를 통해 완전 전기 추진 방식을 채택하여 기존의 증기 터빈 방식보다 효율성을 높였다. 이러한 기술적 진보는 대한민국 해군이 차기 항공모함에 적용할 수 있는 혁신적인 방안을 제시한다.
8. 1. 기술적 측면
벡텔 A1B 원자로 2기를 사용하여 소음을 줄였다. 이전의 니미츠급 항공모함은 열출력 550MWt, 전기출력 32MWe 웨스팅하우스 A4W 원자로 2기를 사용했는데, 원자로로 증기 터빈을 돌리는 방식이었다. 포드급은 원자로로 전기를 생산해 전기모터를 돌리는 방식인 완전한 전기추진만을 사용한다.열출력 700MWt, 전기출력 150MWe 벡텔 A1B 원자로는 한국의 열출력 330MWt, 전기출력 100MWe 스마트 원자로 보다 2배 고출력이다.
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