잠수함 킬러 '해상초계기'(하) [밀리터리 동서남북]

[파이낸셜뉴스]

P-8A 포세이돈은 B737을 기반으로 현대화된 기체로 개발됐다. P-8A는 터보팬 엔진을 사용, P-3C의 최대속도는 380노트(시속 703km)에 비해 490노트(시속 907km)에 달한다. 공격능력도 크게 향상됐다. 적 함정 공격을 위한 하푼(Harpoon) 대함 미사일과 육상표적 공격이 가능한 SLAM-ER 최신형 대함·대지 미사일도 탑재될 예정이다. ⦁개발사 Boeing Defence, Space & Security ⦁제조사 Boeing Defence, Space & Security ⦁초도비행 2009년 4월 25일 ⦁생산기간 2009년 ~ 현재 ⦁생산댓수 100기 이상 ⦁총 160기 이상 생산 예정 ⦁실전배치 2013년 11월 ~ 현재 ⦁전장 39.47m ⦁전폭 37.64m ⦁전고 12.83m ⦁공허중량 6만2730kg ⦁적재중량 9000kg+ ⦁최대이륙중량 8만5820kg ⦁엔진 CFMI CFM56-7B 터보팬 엔진 x 2기 ⦁엔진출력 CFM56-7B 추력 2만7000파운드, 120KN ⦁순항속력 815km/h ⦁최대속력 907km/h ⦁전투행동반경 2222km ⦁페리항속거리 8300km ⦁실용상승한도 1만2496m ⦁항전장비 레이더 AN/APY-10 다중 임무 레이더 ⦁APS-154 AAS[3] 다기능 레이더 ⦁광학 탐지/추적장비 L-2 Wescam MX-20HD 디지털 EO/IR 센서 ⦁전자전 AN/ALQ-240 ESM ⦁AN/AAQ-24 DIRCM ⦁APR-39B(V)2 RWR ⦁AN/ALQ-213(V) EWMS ⦁AN/ALE-47(V) ACDS ⦁AN/ALE-55 FOTD ⦁하드포인트 현재 내장 5개소, 외장 6개소 ⦁무장 어뢰 Mk.54 MAKO LHT 경어뢰 ⦁폭탄 LGB or JDAM 미사일 ⦁GM-84D/G 하푼 or AGM-84H/K 슬램-ER, ⦁LRASM HAAWC ⦁ALA + 어뢰·통상 재래식 폭탄·LGB 탑재 ⦁승무원 조종사 2명 + 초계임무 오퍼레이터 7명. 사진= 미 해군(US Navy)

■압도적 P-8A 포세이돈(Poseidon)의 등장, 장거리대함미사일(LRASM) 탑재...우리 해군도 올 상반기부터 순차적으로 6대 도입
P-8A의 개발 목적은 미 해군이 구상중인 '시 파워(Sea Power) 21 해상방어' 개념에서 높은 신뢰성과 신속성, 그리고 현대화된 기체에 우수한 해상탐색 능력과 공격능력을 갖춤으로써 보다 적은 전력으로 보다 넓은 범위의 해상을 효과적으로 방어하는 임무를 수행하기 위해서다. P-8A는 이러한 미 해군의 요구사항을 충족했다는 평가를 받는다.

모든 무장은 최신 무장관리시스템에 의해 제어된다. 기체 내부에 탑재되는 장비 또한 첨단이다. 가시광선과 적외선 대역의 영상을 동시에 획득할 수 있는 전자광학/적외선센서(EO/IR, Electro-Optical/Infra-Red)와 적외선 유도미사일의 추적을 차단할 수 있는 지향성적외선대항책(DIRCM, Directional Infra-Red Counter-Measure)과 탐색성능이 향상된 해상탐색레이더와 각종 신호를 분석하고 처리하는 신호정보처리장비 등이 탑재되는 등 잠수함 및 함정, 그리고 육상 표적에 대한 공격 능력뿐 아니라 감시 및 정찰, 정보수집 등 다양한 임무를 동시에 수행할 수 있도록 했다.

우리 해군도 2011년 P-3의 16대 수량 부족을 인식하고 차기 초계기 도입사업에 착수, 2018년도에 P-8 포세이돈을 도입하기로 결정했다. 2024년 중반기, 한국 해군 항공대는 차세대 해상초계기 P-8A 포세이돈 6대를 도입한다.

해군이 2011년 소요 제기한 ‘해상초계기-II’ 사업에 다양한 경쟁 기종이 후보로 올랐지만, 성능이 압도적인 P-8A가 수의계약으로 선정된다.

P-8A의 가장 큰 장점은 탁월한 센서 융합 능력이다. 레이더와 광학·적외선·전자 탐지 장비로 수집한 정보를 하나로 융합해 적 잠수함을 찾는다. P-A는 다양한 탐지 장비를 탑재했다. AN/APY-10 X밴드 레이더로 최대 470㎞ 거리의 해상 표적을 탐지할 수 있다. L-2 MX-20HD 디지털 전자광학/적외선(EO/IR) 센서는 수십㎞ 거리에서 고해상도로 영상 정보와 열원을 탐지할 수 있다. AN/ALQ-213(V) 전자전 시스템은 잠수함이 수면에 부상해 방사하는 모든 종류의 전파를 수집해 적 잠수함을 찾아낸다. 이런 정보를 종합해 적함을 적시에 탐지·타격할 수 있다.

최근 미 해군 항공시스템 사령부(NAVAIR)는 보잉과 7300만달러(약 812억4900만원) 규모의 P-8A 개량 프로젝트를 계약했다고 밝혔다. 2024년 10월까지 보잉이 제작한 P-8A 해상초계기에 록히드마틴의 AGM-158C 장거리대함미사일(LRASM)을 탑재하는 것이 핵심이다. 미 해군이 P-8A LRASM 시스템 통합 작업을 마치는 것은 2024년 10월이다. 2025~2030년 본격적으로 P-8A 기체의 성능을 개량한다. P-8A를 도입 후 미국 측에 개량 패키지 판매를 요청한다면 한국 해군 P-8A도 가공할 대함 타격 능력을 갖출 수 있을 전망이다.

LRASM은 현존 대공 방어 시스템으론 대응할 수 없는 최강의 장거리대함미사일로 스텔스 설계로 레이더에 탐지되지 않는다. 미사일을 미사일·기관포로 물리적 파괴(hard kill)를 할 수 없을 때 실시하는 전자전도 LRASM에는 통하지 않는다고 알려져 있다.

LRASM은 인공지능이 적용된 소프트웨어 탑재로 적함과 민간 선박을 구분 탐지하고 사전에 입력된 데이터와 대조해 목표 해역의 수십 척 적함 가운데 타깃 함정을 약점을 파악, 기존 대함미사일의 1.5배에 달하는 450㎏의 강력한 탄두로 정확히 타격한다.

⦁미 해군의 SH-60/MH-60 시호크(1). 2013년 1차 해상작전헬기 사업에서는 시호크의 가격이 너무 비싸 AW159 와일드캣을 선택한 바 있다. 하지만 2020년 2차 해상작전헬기 기종으로 선정돼 2025년까지 12기가 도입될 예정이다. ⦁MAD(Magnetic Anomaly Detector, 자기 변화 탐지기) 센서(2)는 항공기 동체 자체에 있는 전기 장비 또는 금속의 자기 효과로부터 간섭을 줄이기 위해 항공기 앞이나 뒤에 있는 붐이나 긴 프로브에 장착되거나 견인된 공기 역학적 장치에 배치된다. 자기장은 거리의 역 세제곱에 따라 감소하기 때문에 이상 탐지를 위해선 해상초계기의 위치에서 잠수함이 해수면에 가까워야 한다. 일단 MAD에 탐지되면 정확한 표적일 확률이 매우 높아 표적확인 최종 단계에서 사용한다. ⦁디핑소나(Dipping Sonar)를 투하하는 MH-60R 시호크 헬기(3). 현재 한국해군에서는 링스헬기에 AN/AQS-18V 디핑소나를 사용하고 있다. 와이어 길이는 325m이고 최대 457m까지 수심에서 잠수함을 찾을 수 있다. 액티브 소나로 미 해군이나 일본 해상자위대 등에서 사용하고 있는 플래시 디핑소나보다는 탐지가 약하다는 평가다. 저주파 소나인 헬라스(HELRAS, The Helicopter Long-Range Active Sonar)의 경우 1.4KHz 대역의 음파 사용으로 지중해 연안에서 74km 거리의 잠수함과 남중국해 해남도 부근에서 29km의 거리에서 잠수함을 탐지한 사례가 전해진다. ⦁항공기에서 소노부이Sonobuoy)를 투하하고 있다(4). 항공기와 수상함에서 모두 떨어뜨리거나 발사할 수 있는 소모성 소나 시스템이다. 대잠전·수색 및 구조·수중 음향 연구와 같은 다양한 목적으로 사용한다. 제2차 세계 대전 중에 공중에서 잠수함 위협을 탐지하기 위해 처음 개발된 소노부이는 무선 통신과 수중 음향 영역을 효과적으로 결합해 항공기를 위한 저비용 고효율의 수중 표적 탐지 시스템으로 부상하고 있다. 디핑소나와 어뢰를 탑재하고 비행하면서 잠수함을 탐지, 공격할 수 있어 대잠전에 효과적인 전력이다. 사진= 미 해군·내셔널 인터레스트(national interest)

■대잠수함 전력의 또 다른 플랫폼 대잠헬기 '디핑소나' 수온약층 암영대 뚫고 잠수함 탐지... 한국 해군 '시호크' 도입
대잠헬기는 대잠수함 전력을 이루는 큰 축으로 대잠전과 대함전, 탐색 및 구조, 병력수송 등 다양한 임무 수행이 가능해 호위함과 구축함에 탑재 운용된다. 대잠헬기의 백미는 대잠전(ASW: Anti Submarine Warfare). 그중에서도 핵심이 바로 탑재하고 다니는 디핑소나(Dipping Sonar)다. 디핑소나는 말 그대로 바닷속에 담글 수 있도록 줄에 매달아 놓은 소나로 소위 잠수함 사냥을 위한 눈과 귀가 되는 예민한 감각기관인 셈이다.

이 디핑소나는 잠수함 탐지에 탁월한 장비로 평가받고 있는데, 그 이유는 원하는 심도에 직접소나를 투하할 수 있기 때문이다. 이는 곧 심도(수온) 깊이를 조절할 수 있는 소나의 기능과 관계된다.

바다의 깊이에 따른 단면을 보면 수온이 급격하게 감소하는 층이 있는데 이를 수온약층이라고 한다. 이 수온약층 위로는 태양 복사에너지로 데워진 표층과 아래로는 차가운 심층으로 나눠진다. 이 수온약층은 계절에 따라 위치가 다른데, 우리나라 동해의 경우 여름철에는 표면부근, 겨울철에는 수심 50~70m 부근, 봄∙가을에는 10~30m 부근으로 변화한다.

그런데 주로 수온약층에 형성되는 암영대(shadow zone)는 어떤 음파도 통과되지 않고 반사되는 특성을 보이는데. 일반적인 소나로는 적 잠수함이 수온약층 암영대 아래로 잠항할 경우 잠수함 탐지가 어렵지만 디핑소나를 암염대 아래로 내리면 탐지가 정확해진다.

대한민국 해군은 1990년부터 1991년까지 대잠헬기, 슈퍼링스 Mk99(한국수출형 Mk8) 12대를 들여와 영국을 제외한 첫 슈퍼링스 운용국이 됐으며, 1999년부터 2차분으로 성능이 향상된 슈퍼링스 Mk99A 13대를 도입, 모두 25대를 도입했다. 이 가운데 수퍼링스 Mk99A 헬기는 국내에서 개발된 전자전 지원장비와 전방적외선 감시장비를 장착하고 있다.

2013년 1차 해상작전헬기 도입 사업에서 대한민국 해군은 시호크의 도입을 원했지만, 시호크의 가격이 너무 비싸 2016년 AW159 와일드캣 8대를 도입하게 된다. 이후 2020년 2차 해상작전헬기 기종으로 시호크를 선정해 2025년까지 12기를 도입할 예정이다.

P-1. 개발·제조사 가와사키 중공업 항공 우주 회사 ⦁첫비행 2007년 9월 28일 ⦁생산기간 2007년~현재 ⦁생산댓수 33기 ⦁생산 예정 총 80대가량 ⦁실전배치 2013년 ⦁전장 38.0m ⦁전폭 35.4m ⦁전고 12.1m ⦁공허중량 ⦁3만8100kg ⦁적재중량 9000kg+ ⦁최대이륙중량 7만9700kg ⦁엔진IHI F7-10 터보팬 엔진 x 4기⦁엔진출력 1만3500 Ibf, 60 KN (x4 54,000 Ibf, 240 KN) ⦁순항속력 833km/h ⦁최대속력 996km/h ⦁전투행동반경 2500km ⦁페리항속거리 8000km ⦁실용상승한도 1만3520m ⦁항전장비 레이더 HPS-106 AESA X밴드 다기능 레이더(3면 고정) ⦁추적장비 HAQ-2 EO/IR 디지털 센서 포드 ⦁탐지장비 HQA-7 음향처리장치, HSQ-102 자기이상탐지기, NEC 다중 소음 추적 시스템, 처리장비·경보·디코이 ACDS ⦁HYQ-3 정보처리장치 ⦁HLR-109B ESM ⦁HLQ-4 통합 MWS/RWR ⦁채프/플레어 ⦁하드포인트 내외장 각 8개소 ⦁무장 어뢰 Mk.46 경어뢰 or 97식 경어뢰 or 12식 경어뢰 ⦁미사일 AGM-65 매버릭 or AGM-84L 하푼 or 91식 공대함 미사일 ⦁기뢰· 소노부이 총 100여개 탑재 (30발은 미리 장전, 70발은 내부에 탑재) ⦁승무원 조종사 3명+초계임무 오퍼레이터 8명. 엔진 1만3000파운드급 IHI-F7-10 터보팬 고바이패스비 엔진 4발 장착. P-1은 P-3C에 대비해 순항속도 1.3배, 고도 1.3배, 항속거리 1.2배가 향상됐다. 엔진 분산으로 인한 소음 감소 효과도 커 제트기임에도 P-3C보다 더 낮고 더 느리게 비행할 수 있으며 엔진음도 더 조용하다. P-1은 저익 구조로 탑재한 엔진 4기는 이륙 시 70.6데시벨, 공회전 시 76데시벨이라는 높은 정숙성을 발휘한다. 이는 국제민간항공기구 기준치의 환경기준을 크게 뛰어넘는 수치다. 질소산화물은 기준치의 54%, 일산화탄소는 33%, 불완전연소 탄화수소는 0.5%, 매연은 74%밖에 배출하지 않는다. P-1은 전자기파에 의한 간섭을 막으려 플라이-바이-와이어(Fly-by-wire)가 아닌 플라이-바이-라이트(Fly-by-light), 즉 신호전달을 광섬유 케이블 방식으로 설계된다. P-1은 이 시스템을 채택한 최초의 양산형 항공기로 기록됐다. 사진=내셔널 인터레스트(national interest)

■일본 대잠헬기 시호크 라이선스 개량형 SH-60J 100대, 가와사키 P-1 해상초계기 독자 개발 33대 실전 배치 80대 양산 계획
일본은 시호크의 파생형인 S-70B-3을 해상자위대에서 SH-60J로 명명하고, 미쓰비시 중공업에서 SH-60B를 기초로 약 100대를 라이선스 생산했고 IHI에서 제작한 엔진을 탑재했다. SH-60B와는 달리 소노부이 25개와 디핑소나를 같이 탑재하고 있다.

일본 IHI(IHI Corporation)의 원래 회사명은 '이시카와지마하리마 중공업'으로 영문명 앞 약자를 줄여서 부르다가 2007년 회사명을 바꿨다.

일본 3대 중공업사 가운데 가장 오래된 기업으로 1853년 설립된 에도막부 직할의 이시카와지마조선소(石川島造船所)를 회사의 설립년으로 본다. 미쓰비시 중공업은 1884년, 가와사키 중공업은 1873년에 창설됐다.

조선, 항공기 엔진과 부품, 로켓과 인공위성을 비롯한 우주산업, 선박 및 자동차 엔진 터보 과급기, 산업용 기계, 발전소 보일러와 터빈 설비, 현수교와 같은 기계, 중장비들을 생산하는 일본의 대표적 중공업 기업이다.

일본은 '시호크'를 해상에서 수색·구조·수송의 다목적 임무 수행 활용을 위해 개발사인 시콜스키의 허가를 받고 미쓰비시가 10여년간 독자 개발, 로터 개량과 동체 체적을 늘리는 등 성능이 향상된 SH-60K를 탄생시킨다. 차세대 대잠 헬리콥터로 역시 SH-60K를 기반으로 멀티스태틱 소나 운용 능력을 부여하고 엔진 트랜스미션을 강화한 새로운 개량형 SH-60L을 개발 중이다.

일본 해상자위대는 'P-3C 후속기를 위한 미·일 공동연구' 등을 진행했으나 자국 기업들에 대한 충분한 분담율을 기대할 수 없다는 판단하에 결국 일본 정부 차원에서 독자개발이 확정, 차기 수송기 계획인 CX와 연계해 추진한다.

P-1 해상초계기는 2001년부터 가와사키 중공업을 주계약자로 미쓰비시 및 후지중공업이 참여해 기초 설계가 시작됐고 이후 2012년 첫 양산기 생산과 2013년 개발 완료돼 실전 배치했다.

레이더는 도시바에서 제조한 HPS-106 X밴드 다기능 레이더를 3면 고정하여 배치한다. 질화 갈륨(GaN) 기반 AESA 레이더로 수상 수색, 잠망경 탐지뿐만 아니라 대공 탐지 능력도 갖춘다. 일본 방위성에서는 레이더의 성능에 상당히 만족, 함재용으로도 전환하여 신형 호위함인 아사히급에 OPS-48이란 명칭으로 탑재했다.

또한 HLR-109B ESM 시스템과 HSQ-102 자기탐지장치(MAD), HAQ-2 전자 광학/적외선 센서(EO/IR) 터렛을 장착하며, 지식 기반 기술이 적용된 HYQ-3 정보처리장치를 통해 센서 데이터들을 융합, 최적의 공격 방식과 루트 등을 자동으로 산출해주어 즉응성을 향상 시키고 승무원들의 부하를 저감해 줄 수 있다고 한다.

일본 내각조사실 소속의 정찰 위성이나 해상보안청 소속의 군함 등과 실시간으로 정보 공유를 할 수 있고, 링크 16을 통해 육상자위대 혹은 해상자위대의 지·함대함미사일을 위한 초수평선 표적 획득 및 중간 유도 역시 가능하다.

또한 일본 방위성은 이지스함과 E-2D와 함께 P-1초계기에도 CEC 능력의 부여하는 것을 검토하고 있다고 한다. 그렇게 되면 P-1 초계기도 대공 목표를 레이더로 포착한 후 표적 정보를 함정이나 전투기와 교환해서 P-1이 제공하는 조준 정보에 따라 여러 미사일을 이지스함의 레이더 범위 밖과 지평선 너머로까지 유도가 가능한 합동교전능력을 갖게 된다.

소노부이에는 뛰어난 바이·멀티스태틱 송수신 기술까지 적용되어 더 정밀하게 잠수함을 탐지할 수 있다.

2020년 이후에는 센서의 탐지거리와 정밀도를 업그레이드하고, 전투 시스템에 SAR나 ISAR로 분석된 표적의 이미지를 자동으로 식별해주는 인공지능을 적용해 승무원수를 저감시키며, 도플러 LIDAR와 레이더 조합으로 해수면 파도의 움직임을 정밀 측정해 얕은 수심에서 항해하고 있거나 잠망경을 내놓고 있는 잠수함을 장거리에서 탐지할 수 있는 신기술을 채용하고, 기존 80식 공대함 미사일보다 크기가 큰 12식 지대함 미사일 파생형 대함미사일 탑재를 위해 비행 성능도 향상된 능력향상형이 도입되고 있다.

Q1W 토카이. 제2차 세계 대전 당시 일본군 해군의 육상대잠초계기. Q1이라는 이름이 나타내듯이 초계기로서 개발된 일본 최초의 기체. Ju 88의 설계를 기반으로 와타나베 철공소(이후 큐슈비행기로 개명)에서 개발되었다. 또 파생형인 병렬복좌조종식을 채용한 연습기타입(Q1W1-K)도 있었다. 연합국 코드명은 '로나(Lorna)'. 저마력의 엔진으로 저속으로(순항속도는 약 70노트 = 129.64km/h) 장시간 초계비행을 행하는 기체이다. 잠수함을 발견하면 동시에 급강하폭격을 가할 수 있도록 요구돼 250kg 폭탄 2발을 장비하고 있다. 예정되었던 신형 전파탐지기가 만들어지지 않았기 때문에 구식 H-6 전파탐지기의 성능을 보충할 목적으로 3식1호잠수함 자기탐지기 KMX를 탑재하고 넓은 시계를 얻기 위해 기수를 큰 유리로 씌운 독특한 형태를 하고 있다. 조종석은 정찰원과 병렬복좌로 되어 있다. 또 일부의 기체는 지상국에서 초장파를 발신하면 잠수함상공의 간섭파가 생기는 현상을 응용한 'C장비'를 장비하고 있었다. 토카이가 투입된 1944년 10월 시점에서 일본은 본토 인근 해역의 제공권을 잃어가는 상태였다. 거기에다 토카이의 느린 속도는 미군 전투기의 추격을 따돌리기 어려웠고, 153대 가운데 절반가량이 소모되어 종전 시에는 68대가 남아 있었다. ⦁대잠초계기 토카이 Q1W 'Lorna' ⦁전폭 16.00m ⦁주익면적 38.20m² ⦁전장 12.09m ⦁전폭 4.12m ⦁엔진 히타치 텐푸31형 출력610 PS×2 ⦁최대속도 320km/h(고도 1340m) ⦁항속거리 최대 2415km ⦁승무원 3명 ⦁실용상승한도 4500m ⦁전비중량 4800kg ⦁무장 : 전면 99식 20mm 기관포 1문 또는 2문 후면 7.7mm 기관총 1정, 250kg 폭탄×2. 사진=내셔널 인터레스트(national interest)

[e-mail] 이종윤 기자

※ 저작권자 ⓒ 파이낸셜뉴스, 무단전재-재배포 금지