잠수함·항공모함, 그 숨겨진 비밀
잠 수 함 : 파도 저항 적어 수중에서 더 빨라
항공모함 : 이륙·착함장치 공기총 원리와 같아

미국 핵추진 잠수함 '오하이오'.
미국 항공모함 '니미츠'.
세계 최강의 핵추진 항공모함과 잠수함이 잇따라 부산을 방문, 관심을 끌고 있다. 바로 미국 핵추진 잠수함 '오하이오'와 항공모함 '니미츠'가 화제의 주인공. 잠수함 항공모함은 일반인이나 학생들의 호기심 대상이다.

핵잠수함 오하이오는 수중에서 최고 25노트를 내고 수상에서는 18노트의 속력을 내는 것으로 알려졌다. 의외다. 수상보다 물속에서 더 빠르다. 왜 그럴까.

저항의 차이 때문이다. 선박이나 수영선수가 물을 헤치고 전진할 때 생기는 저항은 마찰저항과 파도저항 두 가지다. 일반적으로 마찰저항은 80~90%를, 파도저항은 10~20%를 차지한다. 오하이오 핵잠수함이 수중에서 움직이면 파도저항이 거의 사라져 물 위보다 더 빨리 나아갈 수 있는 것이다.

이 원리는 세계적인 수영선수도 활용하고 있다. 수영선수들은 출발할 때와 50m 턴을 할 때마다 물속에서 오랫동안 잠영해 파도저항을 최소화시킨다.

잠수함은 추진체계에 따라 핵잠수함과 디젤잠수함으로 나눠진다.

디젤잠수함은 배터리로 잠항하기 때문에 레이더 탐지를 어렵게 하는 '스텔스' 성능이 월등하다. 그러나 배터리가 모두 소모되면 수면으로 부상해 공기를 흡입해 엔진을 돌려 다시 충전해야 하기 때문에 물속에 오래 숨지 못하는 단점이 있다.

최근에는 연료전지 AIP(Air independant Propulsion)시스템이 개발돼 공기를 흡입하지 않은 채 재충전이 가능하다. 하지만 한계는 있다.

핵잠수함은 원자로의 증기를 활용해 추진할 뿐 아니라 바닷물을 전기분해해 산소도 얻고 깨끗한 물도 얻을 수 있어 이론상 무한정 잠항을 할 수 있다. 그러나 소음 발생의 단점이 있다. 물론 미국 핵잠수함은 첨단기술을 활용, 디젤 잠수함 못지않은 스텔스 능력을 가진 것으로 알려져 있다.

가장 큰 항모인 니미츠의 비행갑판 길이도 대략 300m 정도. 함재기가 이·착륙하기엔 너무나 짧다. 이 때문에 항모에는 특별한 이륙장치와 착함장치가 있다.

부산대 최정열(항공우주공학과) 교수는 "공기총이 총알을 날리듯 항모의 사출장치(캐터필터)가 함재기를 쏴 급가속시킨다"며 "내릴 때에도 갑판에 설치된 철선에 함재기 끝에 달려 있는 갈고리를 걸어 급제동한다"고 설명했다.

강제적인 급제동이기 때문에 함재기와 조종사에겐 엄청난 충격이 가해진다. 이 때문에 조종사를 보호하기 위해 각종 충격 완충장치도 설치하고 함재기도 일반 공군기에 비해 몇 배 이상의 강도에 견딜 수 있게 설계된다.

최 교수는 "최근에는 인공섬과 같은 거대한 콘크리트 구조물 형태의 항공모함과 콘크리트 잠수함, 핵잠수함에서 무인기 발사 등의 연구도 진행되고 있다"고 설명했다. 임원철기자
/ 입력시간: 2008. 03.03. 10:38