미국 버지니아급 잠수함
기존 로스엔젤레스급 잠수함을 대체할 미 해군의 신형 원자력 추진 공격 잠수함. 2019년 현재 16번 함까지 취역했으며, 건조 중인 것과 계획된 것을 합해 총 48척을 예정하고 있다.
냉전 당시 주력 로스엔젤레스급의 후계함으로 시울프급이 취역했으나 1991년 구 소련의 붕괴는 작전 개념에 큰 변화를 가져왔다. 더 이상 대양에서 미 해군을 상대할 수 있는 적국은 없으므로, 상대국의 연안에서 작전을 전개하는 방향으로 개념이 수정됐는데, 즉 구 소련의 잠수함과 수상함을 상대로 전면전을 벌이는 역할에서, 육상공격을 위한 미사일 플랫폼 및 특작조 운용 등의 역할로 우선순위가 전환된 것이다. 또한 시울프급이 지나치게 비쌌기 때문에 냉전이 끝난 상황에서는 보다 저렴한 잠수함이 요구되었다. 이런 배경에서 연안에서의 작전에 특화되면서도 시울프급보다 저렴하게 나온 것이 버지니아급이다.
연안작전에서 특히 중요하다고 할 수 있는 최대전술속도는 20노트로써 시울프급에 비해 5노트밖에 떨어지지 않는다. 또 조류가 몰아치는 상황에서도 호버링을 유지할 수 있고, 인치 단위로 잠수함을 이동시키는 것이 가능하다. 뻑 하면 충돌이나 일으키는 본국의 구식 잠수함과는 다르다!
이처럼 충분한 성능을 내면서도 비용이 절감된 함을 만들기 위해 다양한 최신 기술이 적용되었다. 그 중 대표적인 것은 CATIA를 비롯한 컴퓨터 설계 기술의 도입인데, 잠수함으로서는 최초였기 때문에 도박적인 결정처럼 보였으나 결과적으로는 옳은 판단으로 증명되었다. 이를 통해 종이 설계의 비용을 절약함은 물론 목업 제작도 생략할 수 있었고, 함내 각 부분을 모듈화 함으로써 정비 비용을 절감하는 한편, 함정 내부의 전자장비들은 군용으로 특수 제작된 것이 아닌 일반 상용제품을 최대한 사용해서 비용을 줄이고, 모듈 형태로 건조된 만큼 업그레이드시에도 함 전체를 뜯는 재설계를 피하고 해당 부분만 교체할 수 있도록 하였다. 특히 기존에는 초도항해로 드러난 결점을 도크에서 1년여간 보완하는 것이 일반적이었으나 버지니아급은 높은 완성도로 즉시 전력에 합류함으로써 비용을 크게 줄였기에 미 해군이 큰 만족을 표시했다.
특징을 요약하자면 첫째. 잠수함의 정숙성을 최대로 끌어올리기 위해 온갖 신기술이 동원된 점과 둘째. 가격을 낮추기 위한 건조 공정이라 할 수 있겠다.
1) 시울프급 보다 저렴한 비용으로 다수의 버지니아급 잠수함을 생산/배치할 계획이었으나 동시에 적성국의 잠수함 탐지 기술 발전에 따라 시울프급과 동등한 수준의 정숙성을 요구 받았다. 버지니아급은 시울프급에 비해 1,300t 가량 배수량이 적은데 이는 잠수함의 정숙성에서 중요한 요소인 수중배수량이 적어짐을 의미하므로 더 많은 정숙성 기술이 요구/적용 되었다. 특히 MIDS와 ANC기술이 적용되었는데 MIDS는 선체의 모듈화 뿐 아니라 선내 기관부를 선체에서 모두 이격화 시킴으로서 정숙성을 한 차원 증대시켰고, ANC는 버지니아 급 잠수함에서 최초로 적용된 기술이다. 원리는 동일한 파형을 지닌 음파를 반대 위상으로 겹쳐버리게 하는 방식을 통해 서로 공진시키는 공진 현상을 이용하여 주변 소음 패턴을 분석한 후, 소음과 완전히 똑같은 패턴의 음향을 반대 위상으로 입력시켜 소음을 상쇄하는 원리이다. 또한 소음 및 진동을 효과적으로 제거하기 위한 전자기 유체 모터등으로 구성된 능동 액튜에이터를 적용하였고 이를 능동 마운트라 호칭한다. 그리고 선체 외부에 방음 타일 및 추진기 소음 억제 슈라우드 림과 유체 역학적 소음 억제 복합 재료를 적용하였다.
2) 당초 계획보다 선체가 보다 더 커지고 각종 신기술이 접목된 까닭에 획득 비용이 높아지는 것을 우려한 미 해군과 업체 측에서 성능과 수량은 유지하되 건조공정 과정의 단축을 통해 가격 상승을 억제하려 하였고 이는 성공하였다. 초도함인 SSN-774 버지니아 건조 당시 소요된 기간은 87개월에 달했으나 제너럴 다이나믹스 일렉트릭 보트사가 건조한 5번함 SSN-778 뉴햄프셔의 건조 당시 소요된 기간은 79개월로 기간을 단축하였고, 6번함 SSN-779 뉴멕시코 때는 75개월로 4개월 더 단축하였다.
뿐만 아니라 여유있는 원자로 출력으로 긴급한 상황에서는 35노트까지 가속시킬 수 있어 기존 적 잠수함과 교전도 충분하게 가능하며, 안전 잠항 심도는 450 m 가량으로 필요하면 대양작전 역시 충분히 가능하다. 원자로는 버지니아급을 위하여 제너럴 일렉트릭이 개발한 S9G 차세대 4만 마력 가압수형 원자로이며 기존 S6G 3만5천 마력 원자로에 비해 매우 작은 크기이며, 거의 핵폭탄에 가까운 90% 농축한 핵연료를 사용하여 예상수명 33년의 잠수함 취역기간 동안 연료의 교체 없이 운용이 가능하다. 한편, 시울프급과 마찬가지로 BAE에서 개발한 Shrouded Propeller 형태의 펌프제트 추진기를 이용한 1축 추진 방식으로 수중잡음과 캐비테이션 소음을 최소한으로 억제하였다. 이에 따라서 재래식 잠수함과 거의 동급의 정숙성을 발휘할 수 있다고 알려졌다.
6.2. 소나 시스템
버지니아급 잠수함의 소나 시스템은 함수 소나, 측면 어레이 소나, 견인식 소나 세 가지로 나뉜다.
함수 소나
• AN/BQQ-10(v)4 대형 스페리컬 패시브 소나와 하부의 액티브/패시브 겸용 소나로 구성.
• HFCA 저출력 고주파 능동 소나
측면 배열 소나
• LWWAA 중/저주파 탐지 소나 - 선체 양현 장착 광섬유 기반 음파 탐지기술인 FOAS적용.
견인식 소나
• TB-16, TB-34 fat line 전술 예인식 소나.
• TB-29, TB-33 thin line 장거리 탐지 예인식 소나.
• AN/WLY-1 - 음향 대응 수단 체계이며 적 잠수함이나 대잠 항공기에서 방출하는 소나 탐지 신호를 탐지하여 경고하는 시스템이다. 잠수함 세일 전/후방에 탑재되어 있다.
6.4. 전투/지휘 시스템
• AN/BYG-1 - 전투 시스템은 로스엔젤레스급의 AN/BSY-1을 대폭 개량한 시울프급의 AN/BSY-2 급에 기반한 AN/BYG-1을 탑재하고 있다. 사령실은 기존 공격원잠과 달리 분리되었던 소나실을 같이 설치하였으며, 사령실 내부에 잠수함 조종/전투/소나 시스템을 통합하여 효과적인 작전이 가능하다. 또한 기존의 잠수함처럼 함교를 관통하는 막대기 잠망경을 설치한 것이 아니라, 일종의 디지털 카메라와 같은 광학장치가 외부의 360도 화상을 24시간 내내 커다란 모니터 화면으로 시원하게 전송해준다. 야간에는 적외선 카메라가 그 역할을 대신하는데, 영상들은 모두 녹화/재생이 가능하며 외부로 전송하는데도 전혀 문제가 없다.
• CCS MK.2 - 지휘 시스템을 탑재하였다.
6.5. 무장 시스템
1) Mk.68 533mm 어뢰발사관 + Mk.21 ATP(Air Turbine Pump, 회전식 터빈 펌프를 이용한 수압식 램 발사기) X8기
- 최대 26발의 공통 규격의 무장을 탑재 할 수 있다.
ex) - Mk.48 중어뢰, UGM-109 토마호크 순항 미사일, UGM-84 대함 미사일, Mk.49/57/60 기뢰, AN/BLQ-11 LMRS UUV.
2) Mk.45 VLS x12기
- 최대 12발의 BGM-109 순항 미사일을 탑재 할 수 있다. 현재 버지니아급 Block I/II에서 사용 중.
2) VPM(Block III) x2기 (Block V) x4기
- Block III 부터 도입/사용 중이다.
기존의 로스엔젤레스급 잠수함은 맨홀뚜껑 크기의 토마호크 미사일 발사전용 뚜껑이 하나씩 열리면서 미사일을 날리고 있었는데, 가뜩이나 부족한 잠수함의 공간을 많이 차지하고 범용성이 부족한 단점을 지니고 있었다. 이런 모양새는 버지니아급 초기형에도 적용되어 있었던 것이나, 2003년 부터 오하이오급 SSBN을 SSGN으로 개조하며 습득한 노하우가 버지니아급 건조계획의 수정을 불러오게 된다. 그러나 버지니아급에 적용하는 개념연구도 상당한 시간이 소요되는 데다 이미 예산 승인받아 찍어내기 시작한 Block I∼II 까지는 어쩔 수 없었고, Block III 부터 VPM이라 칭하는 미사일 모듈을 설치하는 것으로 결정하여 Block III 초도함인 SSN-784 USS 노스 다코타가 2012년 5월 진수, 2014년 10월에 취역하기에 이른다. 한편 2019년 부터 기공할 예정인 Block V 함정부터는 전면부의 2개는 그냥 냅두고 선체를 쭉 잡아늘린 후 중간에 4개를 새로 때려박아 마치 SSBN과 비슷한 모양으로 나오게 될 가능성이 높다.
로스엔젤레스급이 지닌 12개의 뚜껑 대신에 커다란 2개의 뚜껑만 만들어놓고, 그 속에 마치 리볼버 탄창처럼 생긴 MAC가 뚜껑당 하나씩, 그 MAC 안에는 토마호크를 하나씩 지닌 VLS 6개가 탑재되는 형태로 구성된다. 이 MAC는 오하이오급 SSGN에 적용된 것에 약간의 개량을 거친 물건인데, 가운데 공간은 정비/유지보수를 위한 공간으로 남겨둬서 1발이 줄었다. 블록 V 부터는 VLS가 7개 들어간 것이 사용될 것이다. 오하이오급 블록 III 에는 이 MAC가 2개가 있고 여기에 6발씩 총 12발의 토마호크를 지니고 다닌다.
VPM의 장점은 무엇보다도 항구에서 토마호크 재장전을 할 때 시간과 노력이 훨씬 줄어들 것이고, MAC를 탈착한다면 그 공간에서 특수부대가 침투를 준비하거나 무인기를 수납하는 등의 다양한 용도로 사용될 수 있다는 점이다. 그러나 이 VPM도 여느 무기체계와 마찬가지로 워낙 무식한 가격을 자랑하고 있어서 앞으로의 사업전망은 약간 불투명한 상황이다.