수평발사체계 국산화

수평발사체계는 잠대함유도탄, 순항유도탄, 자항기뢰, 중어뢰와 같은 무장을 잠수함 내부에서 수중으로 사출시키는 발사체계다. 발사관에 장입된 무장은 유체의 압력에 의해 사출력을 제공받아 발사관으로부터 사출되며, 사출 압력을 형성하는 방식에 따라 압축공기를 이용하는 방식(Direct Air)과 압축수를 이용하는 방식(ATP, Water-Ram), 그리고 기계적으로 발사관 내부에서 피스톤을 구동하여 사출하는 방식으로 구분된다. 장보고급/손원일급 잠수함은 독일 209급과 214급 잠수함에 적용된 압축공기 사출 방식의 수평발사체계를 도입하여 적용했는데, 구조가 간단하지만 공기로 인해 기포가 발생하여 피탐성이 증가한다는 단점이 있었다. 이후 개발된 도산안창호급 잠수함은 영국 Babcock社에서 개발한 공기터빈펌프(ATP) 방식의 수평발사체계를 도입했다.

ATP 수평발사체계는 고압 압축공기를 동력원으로 하여 터빈과 펌프를 회전시키고, 이를 통해 압축수를 생성하여 무장을 사출하는 방식이다. 압축공기 발사관보다 체적이 크고 발사장치 전용 구역을 필요로 하지만, 사출 소음이 작고 무장 사출 이후 피스톤의 복귀 과정이 없어 연속발사에 유리하다. 또, 소나가 설치되는 함수부 내부 배치 구조를 효율적으로 설계할 수 있다. 국내에서는 엠에이텍社에서 "고압 압축공기를 이용한 터보펌프 설계기술('23.02~'26.02)" 과제를 통해 핵심기술을 개발했으며, 터보펌프 시제품을 제작하여 육상에서 각 구성품 및 조립체에 대한 성능을 검증하였다. 지난해 국방핵심기술 기획·성과 컨퍼런스(DCTC) 2025에서는 해당 과제를 통해 개발한 공기터빈펌프의 목업이 전시되기도 했다.

국산 ATP 수평발사체계와 관련한 자료로는, "발사관 연장 튜브 조립체 및 이를 포함하는 발사관 장치(출원번호 10-2024-0135447)"를 참조할 수 있다. 이 특허는 앞서 언급한 "고압 압축공기를 이용한 터보펌프 설계기술('23.02~'26.02)" 과제의 연구 성과물인데, 기존 발사관의 개폐 구조를 유지하면서, 가동식 연결 튜브를 이용해 수압 사출 구간을 함수 외판까지 확장하는 구조에 대해 설명하고 있다. 이를 통해 사출 유체의 압력을 효율적으로 전달하여 무장이 잠수함으로부터 이탈할 때까지 사출력을 제공할 수 있으며, 동일한 사출 압력에서 함수 이탈 속도를 증가시킬 수 있다고 한다. 이외에도 "3D CFD 압축수 방출 시뮬레이션을 고려한 잠수함 발사체의 발사 성능에 대한 시스템 해석 및 검증(한국유체기계학회 논문집, 제28권 제6호, 2025.12)"에서는 1D 시스템 모델 및 3D 연계 시뮬레이션 결과로부터 얻은 무장 사출 성능을 압축공기 공급시스템, 터보펌프 시스템, 해수유입시스템을 통합한 육상시험환경에서의 시험결과와 비교하며 무장 사출 성능을 평가한 내용을 소개하고 있다.

한편, 향후 차기 중·대형 잠수함은 최대 속도에서도 사출이 가능하며 발사 소음을 최소화할 수 있는 Water-Ram 방식의 수평발사체계를 적용할 예정이다. 국방과학연구소와 한화오션은 선도형 핵심기술 프로그램인 "잠수함용 차세대 무장처리장치 개발('16.09~'19.07)" 응용연구 과제를 통해 Water-Ram 수평발사체계 핵심기술을 확보하였고, "잠수함용 강제사출방식 수평발사장치 개발('21.11~'26.10)" 시험개발 과제를 통해 실제 잠수함에 적용 가능한 수준의 탑재장비 개발을 완료하였다. 그간 잠수함용 수평발사체계는 수입에 의존해야 했으나, 국산화를 통해 비용 절감과 납기 단축이 가능해지며 향후 해외 시장에서의 수출 경쟁력 향상에도 기여할 것으로 기대된다.

참고자료