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[이정일 방위사업청 한국형잠수함사업단 체계개발1팀]지난 해 12월, 장보고-III 잠수함용 전투체계와 소나체계가 방위사업기획ㆍ관리 분과위원회의 심의를 거쳐 국방규격 제정이 완료되었다. 두 무기체계는 국내 자체 기술로 설계·건조하여 현재 시험평가 중인 3000톤급 장보고-III Batch-I 1번함 도산안창호함에 탑재되어 2021년 초에 해군으로 인도될 예정이다.

2005년 장보고-III Batch-I 잠수함을 국내 독자 설계, 건조하는 것으로 사업방법이 결정됨에 따라 “잠수함 핵심 무기체계인 전투체계와 소나체계를 어떻게 획득할 것인가?”에 대한 검토가 진행되었다. 기존 해군에서 운용 중인 장보고-I급(209급) 및 장보고-Ⅱ급(214급) 잠수함은 외국에서 만든 전투체계와 소나체계를 탑재하여 운용 중이었다. 그러나 “우리 해군의 잠수함 작전 및 운용전술을 반영하고, 정비 및 운용유지 비용을 절감 할 수 있는 체계를 획득”하기 위하여 장보고-III 전투체계와 소나체계를 국내 개발하는 것으로 결정하였다. 그래서 2009년부터 개발을 시작하여 2020년 체계개발을 종료하기까지 약 12년에 걸쳐 개발이 진행되었고, 이제 실전 배치를 목전에 두고 있다.

▲장보고-III 전투체계= 전투체계는 잠수함에 탑재된 각종 센서체계와 전술데이터링크체계를 통해 획득된 표적정보를 종합?처리하여 전장상황 감시, 지휘결심, 무장통제, 교전지원 및 잠수함의 항해지원을 수행하는 핵심 무기체계로써 “잠수함의 두뇌”를 담당하고 있다. 특히, 잠수함의 출항부터 입항까지 중단없이 운용이 될 수 있도록 높은 신뢰성과 체계 안정성이 확보됨과 동시에, 승조원이 24시간 지속 사용하는 장비인 만큼 사용자 편의성, 전시화면 구성 등 디자인 측면에서도 많은 관심을 기울여 개발해야한다. 그래서 개발기간 중 수시로 잠수함부대를 방문하여 실제 사용자인 잠수함 승조원들의 의견을 수렴하여 설계에 반영하였다.

또한, 잠수함 특성상 제한된 공간을 효율적으로 활용하기 위해 한국인 신체표준에 적합하면서 설치성 및 공간 활용성을 극대화할 수 있도록 다기능콘솔(전투·소나체계 통제 장치) 개발을 진행하였다. 이렇게 개발된 다기능콘솔은 이후 개발되는 모든 전투체계의 표준모형으로 활용되고 있다.

그리고 함정사업 최초로 상용 표준품의 확대사용 및 단종품 관리를 위한 소프트웨어 도구(‘SMART’)를 활용하여 부품 진부화 방지와 단종발생에 효과적으로 대응할 수 있는 최신의 정보통신 부품이 탑재되도록 하였다.

소프트웨어의 경우에는 국제 표준의 개방형 구조(OA; Open Architecture)를 채택하여 장비별 연동 소프트웨어 변경 시에도 유연하게 통합설계가 가능토록 하였다. 그리고 생존성 및 신뢰성 확보를 위하여 주요 구성장비들에 대해서는 이중화 설계를 하였으며, 다량의 정보를 실시간으로 처리토록 완전 분산식 구조(Fully Distributed System)로 설계하였다.

정비 용이성 측면에서는 최소 교체단위 장비까지 온라인 감시 기능을 설계에 반영하여 고장 즉시 인지 할 수 있도록 하였다. 그리고 캐비닛이나 콘솔은 장비 전체를 분해하지 않고 장비 전면 일부만 개방하여 정비가 가능토록 회전형 랙을 적용함으로 정비 용이성 및 수리 소요시간을 단축할 수 있도록 하였다.

▲장보고-III 소나체계= 소나체계는 전파가 미치지 못하는 수중에서 음파를 사용하여 갖가지 음원을 포착하고 분석하는 무기체계로써 “잠수함의 눈과 귀”가 되어 준다.

소나체계는 잠수함에서 발사한 음파가 표적에서 반사되어 되돌아오는 신호를 탐지하는 ‘능동소나’와 표적에서 발생한 음원을 수신해 탐지하는 ‘수동소나’로 이루져있다. 개발 착수 당시, 국방과학연구소는 수상함용 ‘수동소나’ 개발경험만을 보유하고 있었으며, 전 세계적으로 10여개 국가만이 잠수함용 소나체계를 자체 개발하여 운용 중이었다. 특히, 미국, 영국, 프랑스 등 잠수함 개발 선진국은 소나체계 관련 기술을 독점하며 관련 핵심기술의 수출을 제한하고 있었다. 그렇기에 국내 자체 독자개발로 총 8종에 달하는 능동·수동소나를 개발함은 물론, 함정에 탑재하여 요구하는 성능을 발휘하는 것은 매우 큰 기술적 도전이었다.

그래서 국내 함정사업 최초로 잠수함 외부에 설치되는 구성품에 대한 실제 수중폭발 충격시험을 수행하여 개발간 예상되는 위험요소를 사전 제거하였다. 그리고 별도의 잠수모형을 예인바지에 제작·설치하여 약 5개월간 해상시험 등을 수행하였고, 이를 통해 잠수함 탑재 신뢰성을 확보하였다.

그리고 디지털 목업(Mock-up, 실물 모형) 등을 수행하여 잠수함의 협소한 공간에 다종의 센서, 예인윈치 및 케비넷 등의 장비들이 다른 장비들과 상호 간섭 없이 설치될 수 있도록 개발하였다. 그럼에도 불구하고 실제 함 설치 시 예상하지 못한 문제점들은 함설치 지침서, 설치 후 검사목록 및 절차 등을 보완하여 향후 양산 사업에서 활용될 수 있도록 하였다.

성능 측면에서는 기존 운용 중인 체계와 비교해서 탐지성능 및 방위/거리 정확도가 향상되었으며, 탐지 주파수도 2배 이상 확대되었다. 또한 기뢰회피음탐기가 추가로 적용되어 수중 기뢰와 장애물 탐지, 항해지원 능력, 운용 편의성을 향상시켰다.

핵심 기능 소프트웨어의 경우 이중화 및 계통 분산 구조 설계로 시스템 고장을 최소화하였고, 장시간 수중작전 시에도 원활한 운용이 가능토록 개발하였다.

이러한 과정을 거쳐 2017년 장보고-III Batch-I 도산안창호함에 탑재된 전투 및 소나체계는 약 2년에 걸쳐 타 체계와의 연동시험, 해상 시험평가를 실시하였다. 평가 기간 중에도 운용자의 요구사항을 보다 더 만족시킬 수 있도록 개선작업이 병행되었다. 그리고 식별된 개선보완사항은 이후 양산용 생산에 반영되어 보다 진화된 체계가 소요군에 인도될 수 있도록 관리 중이다.

더욱이 전투체계와 소나체계의 국산화비율은 각각 95% 및 85% 이상으로 그동안 해외 도입에 의존해왔던 장비획득 및 운용유지 비용의 절감을 이루었다. 특히 코로나19 발생으로 시험평가 수행에 있어 많은 어려움이 있었으나, 다수의 구성장비가 국산화되어 해외업체의 지원 없이도 대부분의 문제를 해결할 수 있어서 핵심체계 국산화의 중요성을 다시한번 인식할 수 있었다.

금번 개발 성공은 국방과학연구소와 시제업체로 참여한 한화시스템 및 LIG 넥스원 등 많은 국내 협력업체들 기술 및 개발경험 축적할 수 있는 기회였다. 이를 통해 향후 국산 무기체계의 수출 확대에도 기여할 수 있을 것으로 기대한다.