윤영하급 유도탄 고속함 2부 (국방TV 2016년): 형상과 초도함 시운전

무기체계의 개발은 국가에서 진행하는 것이기 때문에,
공개할 것은 공개하니까 어떤 "기계"에 대해 관심있는 사람들이 보기 좋습니다.
약 7년 전에 나온 영상이므로, 지금은 관련 제도가 바뀌었을 수 있으니까 그 부분은 궁금하면 따로 알아보세요.

보면서 적은 것인데, 영상에서 빼먹은 부분도 많습니다. 그 부분 보충은, 각자 시청하세요. 

뒷이야기를 들려주는 방송.
ㅡ 박균영 예비역 해군대령/ 방위사업청 함정사업부 PKX사업추진장 역임
ㅡ 정재수 충남대학교 함정시스템센터장/ 해군조함병과장 역임
ㅡ 이정관 한진중공업 상무

 

[첨단국가의 초석, 방위산업] 영웅의 부활, 윤영하급 고속함 2부

https://youtu.be/SKtHynOsEsk

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ㅡ 어망 등에 걸리지 않아 연안작전에 좋은 워터젯(펌프젯) 추진체계 첫 탑재.

ㅡ 첫 국산 전투체계 개발 탑재. 이 기술을 발전시켜 대형함에도 적용하게 된다

 

워터젯 추진체계(water-jet, pump-jet)

ㅡ 어망은 타고넘을지 몰라도 입수공으로 자잘한 이물질이 빨려들어가서 그것이 내부 스크류를 고장냄. 이것을 막아주는 필터를 그릴이라 하는데 그것의 적절한 설계가 필요했다.

 

배 갑판 밑에 남는 공간이 없이 동력계통으로 꽉꽉 들어차있네요.

 

전투함 설계 전 작전운용개념을 설정하고, 그것을 실현할 수 있는 무장과 전투체계를 개발해 그 전투함에 최적화

ㅡ 무장과 전투체계는 함 건조 전에 개발완료되는 것이 바람직하다.

ㅡ 우리나라 연구개발의 현실은 주전력인 함정 증강계획에 맞춰 무장과 전투체계 개발을 진행해 개발기간 부족

ㅡ 촉박한 일정 안에 탑재(조선소)와 시험평가(개발기간)까지 해야 한다.

ㅡ 기획단계부터 전투체계개발 필요

 

ㅡ 해군은 KD시리즈 구축함을 개발하며 시스템 자체에 대한 이해는 쌓았다. 국내에서 개발한 새로운 장비들을 통합시키는 부분이 큰 과제. 함정이 건조 중이므로, 개발 장비는 지상시험을 해보고 잠정 전투용 사용 가(可) 판정을 받아 함정에 탑재해 함정을 시험.

 

 

선체 형상

ㅡ 윤영하함의 만재배수량은 약 570톤인데, 이것으로 40노트 이상을 내야 한다. 일반 고속정보다는 배수량이 많아서, 여러 선형을 고려해 분석, 모의시험. 결국 DEEP V 반활주 선형으로 개발. 시운전때 43노트 기록.

ㅡ 통상 수중익선은 물속에 날개가 있어 고속을 내면 날개가 양력을 받아 선체를 들어올린다. 윤영하함은 날개는 없지만 선체 바닥 형상과 함미의 트랜섬(함미 끝 외판)에 웨지(wedge;쐐기)를 설치해 함 자체가 양력을 받도록 함. 30노트 이상 고속에서 선체의 일부가 수면 위로 뜨면서 항력을 줄이도록 설계. 

그리고, 통상 활주형 선형은 고속에서 선체가 뜨면서 기동성이 나빠지는데, 함미의 웨지는 함미를 조금 띄워 함수가 들리는 것을 경감하는 설계의도도 있었다.

ㅡ 그런 윤영하함은 시운전할 때, 고속을 내면 30노트 중반까지는 선체가 뜨고 그보다 빨라지면 선수가 조금 숙여지는 현상이 발생해 직진성이 나빠졌다. 이는 설계단계에서 예측할 수 없었던 부분이었고, 그래서 2개의 고정핀을 달아 이 문제를 해결.

 

 

추진기관

ㅡ 구 참수리급은 디젤엔진만 사용. 윤영하급은 더 큰 배가 더 빨리 달려야 해서 필요한 엔진출력이 훨씬 커. 그런데 디젤엔진만으로 그 출력을 얻으려면 엔진이 과도하게 커지고, 엔진의 무게로 함안정성 저해.

ㅡ 27노트 아래에서는 디젤만, 그 위에서는 가스터빈을 같이 사용하는 추진체계.

ㅡ 함정개발때, 중량(배수량), 속력, 운용성, 보수유지, 가격 등 종합검토해 추진시스템을 결정. 윤영하함의 경우 초기(300톤, 34노트일 때?)에는 디젤엔진만으로 구성하려고 했다. 하지만 배가 커지고 더 빠른 속력이 요구되면서, 필요한 출려을 디젤엔진만으로 뽑아내려면 엔진이 너무 커서 탑재불가, 가스터빈만으로 할 수는 있는데 연료비와 운용성면에서 감당불가. 그 결과가 CODAG. 하지만 편의상 그렇게 부르는 것이지, 윤영하함의 추진체계는 가스터빈과 디젤엔진이 하나의 감속기에 물려 있는 경우는 아니다. 가스터빈은 가스터빈대로, 디젤엔진은 디젤엔진대로 별도의 축을 사용한다고. 

 

 

워터제트

ㅡ 낮은 수심에서 우수한 기동력. 선회성능, 긴급 정지성능 등 조종성 탁월

ㅡ 프로펠러에 비해 고속에서 추진효율 우수. 소음, 진동 면에서 유리.

ㅡ 어망, 밧줄 등 해상 부유물로부터 어느 정도 보호되는 면

 

ㅡ 국산화 개발과정의 어려움. 배수량이 작은 군함에는 사용한 적이 있지만 5백톤급 이상에는 잘 쓰지 않던 것이었다.

ㅡ 1번함은 수입품 장착, 1번함 건조기간동안 이것을 국산화해 2번함부터 국산품 사용. 그 국산품을 개발하면서 예산부족으로 5백톤급 시험선을 건조해 성능시험을 하지 못했다. 그래서 이것도 전투시스템처럼, 육상 시험시설에서 공학적 해석, 성능시험을 거쳐 잠정 전투용 사용 가 판정을 받아 2번함에 탑재. 그리고 2번함 시험평가때 침로유지가 잘 안 되는 현상 발생. 이후 재설계를 통해 개량, 문제 해결.

 

 

함정건조 및 함정시험평가

ㅡ 윤영하함의 건조시기는, 해군 조함단에서 방위사업청으로 감독기관이 바뀔 때.

ㅡ 옛날에는 해군이 주도했고, 기술도 더 앞섰다. 하지만 지금은 역전돼있다.

ㅡ 윤영하함 초도함 사업은 2002~2008년인데, 2006년 방사청 개청 후, 조선소에서 해군조함단 감독관이 철수하고 협의체제로 바뀜. 이 부분에서 단점을 지적. 조선소에 상주하는 발주처/해군인원이 필요하다. (건축물과 비슷하게?) 함정은 설계단계 뿐 아니라 건조현장에서 협의할 것이 아주 많고, 진수한 다음에 고치려면 비용이 감당이 안 돼 수정을 포기하기 때문.

 

ㅡ 본래 "전투용 사용 가"는 실제 함정과 똑같은 시제함에서 각종 장비와 무기체계, 전투체계 등을 시험해야 받을 수 있다. 미국같은 나라는 사전검증에 많은 시간과 비용을 사용한다. 우리나라는 사업기간과 사업비가 다 적어 그렇게 하지 않고, 육상 시험시설에서 함정 구성요소를 시험하고 해버린다. .

ㅡ 따라서 항상 1번함이 시제함이 되고, 시제함에 실어 해상에서 시험평가하는 장비는 육상시험때까지 알 수 없었던 문제를 일으키는 경우가 다반사다. 즉, 1번함에서 문제가 많이 생기는 것이 자연스럽고, 그것을 해결해가는 것이 보통이다. 이것은 받아들여야 할 시행착오다.

ㅡ 그러므로 시제함 시험과정, 시운전 기간을 충분하게 주어 그 기간동안 문제를 해결해야 한다.  그리고 만약 부득이하게 시간이 부족하면 일단 인도하고 양산함에서 개선한 것을 1번함에 피드백해 개선하는 식으로 가야 한다. ^[각주:1]

ㅡ 중요한 것은, 시제함(1번함)에 문제가 많은 것만으로 비난해서는 안 된다. 초도함 문제의 대부분은 예산과 시간을 아낀 개발방식이 그래서 생긴 통과의례라는 것. 시운전 과정에서 발생하는 시행착오를 보다 유연하게 받아들여야 한다.

 

함정시험평가 과정
1) 육상에서 설치검사
2) 부두에서 계류시험
3) 해상에서 성능시험
4) 건조자 시운전, 인수자 시운전, 운용시험

다양한 시험평가를 통해 발견된 문제점을 바로잡아야 함. 체계공학 시스템으로 관리.

문제점을 해결할 수 있는 기간 필요.

 

한국 조선소의 배짓는 기술은 세계 최고라고 자부한다. 하지만 군함이라는 특수선은 경험이 부족하다. ADD에는 소형 시험선이 있는 것으로 아는데, 보다 전문적으로 연구할 수 있도록 전문 연구기관을 확대하고, 더 큰 연구목적용 시험선도 확보해 도와주면 좋겠다(연구개발투자).

 

 

장비국산화와 함정개발수준의 향상

우리나라 함정건조의 기술수준 변화

ㅡ 참수리급은 1970년대 말에 기본설계완료. 윤영하함은 2000년대 초.

ㅡ PKX사업에서, 함정 전투체계 국산화 실적은 큰 성과. 전투체계 국산화는 무장, 무기, 센서 등의 국산화를 견인. 함정 수출경쟁력 강화.^[각주:2]

ㅡ 전에는 함정의 기초성능(선형, 속력 등)을 연구하는 수준이었다면, 현재(2016)는 내충격성능, 스텔스성능, 손상통제성능 등 특수성능분야를 집중적으로 연구하는 수준으로 발전. 

 

1. 이 부분에 대해선는 더 찾아봐야 할 듯. 내가 제대로 이해했는지도 잘 모르겠고. [본문으로]
2. 필리핀에 군함수출할 때 국산 전투체계를 심어 보내는 데 성공했는데, 이후 현지평가가 좋아서 전투체계를 개발한 회사는 필리핀군의 다른 군함 개량도 수주한 적 있다. [본문으로]