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원자력 잠수함

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버지니아급 잠수함
1. 개요2. 특징3. 형식별 분류4. 문제점5. 대한민국의 원자력 잠수함 계획6. 각국의 원자력 잠수함7. 기타8. 관련 문서

1. 개요

원자력 잠수함 또는 핵잠수함(nuclear submarine)은 원자력 추진을 사용하는 잠수함이다.

탑재 무기에 따라 공격 원자력 잠수함, 탄도 미사일 원자력 잠수함, 순항 미사일 원자력 잠수함 등으로 구분된다.

2. 특징

핵연료봉 교체시기 및 식량 등을 보급해야 하는 경우를 제외하면 매우 오랫동안 작전을 수행할 수 있다. 대부분의 원잠은 짧게는 6년, 길게는 14년 주기의 핵연료 교체 시기가 올 때까지 무제한 잠항이 가능하고, 2000년대 후반에 등장한 아스튜트급 / 뱅가드급의 PWR-1 원자로나 시울프급의 S6W 원자로는 30년이나 돌아간다. 두 달 가량 항해하면 연료가 떨어지는 재래식 잠수함에 비해 거의 무제한이나 다름없다. 물론 식량과 같은 보급품 소모와 승조원들의 피로, 정비 문제 등으로 실제 작전 기간을 무한정 늘릴 수는 없고, 90~110일 정도를 1주기로 해서 운용한다. 넘치는 동력으로 해수 담수화 장비를 돌려서 식수와 위생 등에 필요한 생활용수 등 청수를, 바닷물을 전기분해해서 산소를 잔뜩 얻어 마음껏 쓸 수 있어서 거주성 면에선 재래식 잠수함이 절대 따라갈 수가 없다. 재래식 잠수함은 연료, 정수, 산소 공급이 훨씬 한정적이라 위생문제가 터지는데 핵잠은 에어컨은 물론 매일 위생 유지도 가능하다.

원자로를 싣고 있기 때문에 선체가 크다. 미국 최초의 원자력 잠수함인 노틸러스의 개발 당시 천연 우라늄을 사용하는 원자로 'CP-1'[1]을 탑재하려고 했으나, 그 크기가 너무 커서 당시 목표로 했던 3,500톤급 잠수함에는 도저히 넣을 수가 없는 상황이었다. 그런데 여기서 해군 연구소 소속 필립 아벨슨이라는 과학자가 핵연료 농축이라는 카드를 꺼내들면서 원자로 크기를 3,500톤급에 맞출 수 있었고, 그렇게 해서 노틸러스 함이 탄생하게 된 것이다. 이후 프랑스의 루비급 잠수함은 소형 원자로를 탑재해 2,400톤이라는 크기에 도전한 바 있으나, 오히려 소형화로 원자력 잠수함의 장점이 제한되는 탓에 널리 양산되지 못했다.

소련 해군마이크급 잠수함 같은 경우에는 1,000 m의 잠항심도를 자랑하는데, 209급/212급/214급의 2배에 달한다. 다만 이 잠수함이 티타늄으로 도배를 한 탓이 크다. 잠항심도가 너무 깊으면 에너지 낭비가 심하고 티타늄 선체는 유지 비용이 많이 발생한다. 원자로의 출력이 좋아서 평균 속력이 재래식에 비해 월등히 좋다.[2]

재래식 잠수함은 전기를 다 사용하기 전 수면 위로 부상해서 디젤 엔진을 가동해 배터리를 충전시켜야 한다. 이 작업을 스노클링이라고 하는데 수면 가까이 부상해야 하는 데다 디젤 엔진 가동에 필요한 산소를 공급받고 배출되는 탄소를 방출하기 위해 굴뚝을 수면 위로 드러내야 하며, 충전을 위해 디젤 엔진을 가동하는데 이때 소음을 발생시키기 때문에 적에게 탐지되기 쉽다.[3] 원자로는 이런 과정이 필요 없으므로 생존성이 더 높다. 단, 동력원이 원자로이기 때문에 저속 추진시 소음은 디젤엔진과 전기 모터를 쓰는 재래식 잠수함보다 큰 편이다. 원자로의 냉각수 순환을 위한 펌프나 추진기인 증기 터빈 등으로 인해 기본적인 소음 발생원이 재래식보다 많기 때문이다. 미국의 최신 원자력 잠수함용 원자로는 저속 항행 시 자연대류로 냉각되도록 설계되어 냉각수 순환 펌프 소음을 발생시키지 않도록 돼 있다. 재래식 잠수함은 완전 정지시 완전한 무음 상태가 가능하지만 원자력 잠수함은 엔진을 끌 수 없어서 소리를 완전히 없애는 것이 불가능하고 과거에는 이 소음 때문에 스텔스성은 재래식을 한수 위로 봤다.

그렇지만 원자력 기관은 크기에 비해 출력이 높고 선체를 대형화할 수 있기 때문에 추진 기관의 소음 방사를 감쇄시키는 방음 설비를 갖추기가 용이하다. 따라서 최신 핵잠수함들은 중속 이상의 속도에서는 재래식 잠수함보다 더 조용한 경우도 있다. 재래식 잠수함은 20노트 이상의 속력을 내게 되면 캐비테이션 노이즈로 인해 바다의 경운기가 돼 버리기에, 재래식 잠수함의 정숙함은 4노트~8노트대 속도 영역에서는 재래식 잠수함이 비교적 소음이 적다는 걸로 이해하는 것이 바람직하다.

원자력 잠수함은 어디까지나 동력원을 원자력으로 한 잠수함 이므로 그 자체가 핵무기는 아니지만, 특성상 핵무기와 매우 깊은 관련을 맺고 있다. 원잠에 필요한 핵연료를 제조, 사용하는 과정에서 기술적으로 핵 개발과 맞물리는 점이 많고 SLBM(잠수함 발사 탄도 미사일)을 탑재한 원자력 잠수함인 SSBN은 아예 가장 중요한 핵무기 투발 수단으로 자리잡았으며, 핵무기를 탑재하지 않은 SSN(공격원잠) 역시 아군의 SSBN을 호위하고 적의 SSBN을 추적하는 등 전술, 전략적으로 핵무기 운용과 깊은 연관이 있다.

더 중요한 이유는, 원자력 잠수함은 핵무기급 고농축 핵연료를 사용한다. 저농축 핵연료는 효율도 안 날 뿐더러 자주 연료봉을 교체해야 하기 때문에 특히나 잠수함에 사용하는 것이 부적절하다. 이 때문에, 결국 핵무기급 고농축 핵연료를 자체적으로 구할 수 있는 기존의 핵무기 보유국이 원자력 잠수함도 굴릴 수 있는 것이다.

이러한 군사/정치적 요소와 기술적인 난이도 때문에 원자력 잠수함은 아직까진 공식 핵무기 보유국들만이 개발, 배치하고 있다. 핵무기 미보유국 중에선 호주 해군, 브라질 해군, 대한민국 해군만이 이 원자력 잠수함 도입 및 배치를 시도하는 상태이다. 참고로 이 세 국가들은 강대국이라 불리는 국가들[4] 다음 가는 군사/경제적 역량을 가진 지역강국이다. 그나마 이런 국력이라도 있어야 원자력 잠수함을 개발 계획이 겨우 가능한 걸 보면 난도가 얼마나 높은지 짐작할 수 있다.

3. 형식별 분류

4. 문제점

원자력 에너지를 쓰다 보니 몸체를 두꺼운 차폐체로 둘러싸야 하기 때문에 무게가 많이 나가고, 그 외에도 복잡한 안전 시설을 갖춰야 하기 때문에 값이 매우 비싸다.

잠수함용 원자로는 지상이나 수상함에 비해 제약 조건이 많다. 설비의 안정성이 낮아 사고 위험이 높으며, 사고 시 대처가 어렵다. 소련 최초의 원잠 K-19는 진수서부터 잦은 사고로 히로시마, 과부제조기 등의 별명을 얻었다. 사고가 나면 해수의 방사능 오염 위험성이 있다.

연료로 농축도가 낮은 우라늄을 사용할수록 수명이 짧고 원자로를 교체 또는 재처리하는 데 돈이 상당히 많이 든다. 미국 원잠의 우라늄 농축은 90%가 넘어서 원자로 교체 없이 20~30년 이상 쓰는 데 비해 프랑스의 루비급은 원자로 교체 주기가 10년이다.#

기술 발전의 영향으로 향후 잠수함이 그 효용성을 상실할 것이라는 의견도 존재한다. 탐지 기술과 수중 교신기술의 발전으로 해양의 투명성이 확보되고, 핵 추진 잠수함의 활동이 노출될 것이라는 전망이다. 그러나 핵 추진 잠수함에 대한 연구를 오랫동안 진행한 호주가 최근 핵 추진 잠수함 보유를 결정했다. 미래에도 핵 추진 잠수함의 전략적 효용성이 유지될 것이라는 방증이다.[5]

5. 대한민국의 원자력 잠수함 계획

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6. 각국의 원자력 잠수함

7. 기타


파일:attachment/아내/info.jpg

8. 관련 문서


[1] 맨해튼 계획 당시 만들어낸 세계 최초의 원자로다.[2] 잠수함 관련 소설 바라쿠다에서 원잠의 무제한 잠항 능력과 월등한 속력 덕에 수상 함대가 추적하는 원자력 잠수함에게서는 도망칠 수 없다는 내용이 있다.[3] 덤으로 배기통에서 나오는 매연으로도 티가 난다.[4] 상임이사국, 일본, 독일, 인도.[5] 지금까지 흘러온 현대 무기들의 역사를 봐도 알 수 있듯, 레이더나 음탐기가 발전하면 거기에 대응하는 기술들도 발전하기 마련이다.[6] 하지만 핵연료 재처리는 허용되지 않았고, 미국과 영국은 잠수함에 필요한 핵물질을 아예 용접된 형태로 제공하기로 했다. #[7] 수중에서 안 그래도 조용한 전략 원잠의 소리를 추적하기 위해 헌터 킬러 잠수함은 전략 원잠의 후미 매우 가까이에 붙어서 미행하는 경우가 많은데, 이럴 때 갑자기 적 잠수함이 한바퀴 돌아서면 발각되는 게 문제가 아니라 충돌할 위험이 크다. 물론 추격받는 쪽에서는 그걸 노리는 것이다.[8] "피잉-! 피잉-!" 하는 매우 큰 소리다. 들리는 순간 귀가 찢어질 정도로 아프다고 한다. 그래서 요즘에는 일정 소리 크기를 넘기면 기계가 알아서 소리를 차단한다.[9] 여담으로 함장의 가정 상황도 나왔는데 이미 아내와 이혼하고 가정이 파탄나 본인 혼자 독신자 숙소에서 쓸쓸히 머무는 모습으로 나왔다.[10] 출처는 타이푼급 잠수함다룬 다큐멘터리의 한 장면이다. 인터뷰 장면은 35분, 아내가 갈구는 장면은 42분 50초이다.