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해군관 - 잠수함의 역사
잠수함은 기원전 330년에 아리스토텔레스가 커다란 종같이 생긴 기구를 물속에 넣고 그안의 갇혀있는 공기로 호흡할 수 있는 것을 생각해 낸 것이 그 시초 입니다. 중세에 와서 잠수함에 대한 개념이 구체화 되어 최초의 잠수함 설계는 15세기 발명가인 레오나르도 다빈치에 의해 이루어졌습니다. 그는 수중에서 추진되는 기계를 설계하였으나 "악한 사람이 이것을 이용하게 되면 무서운 결과가 초래될 것이며, 나 자신은 파괴자로 남을 것이다."라는 이유로 끝내 설계도를 공표하지 않았다고 합니다. 영국 엘리자베스 여왕 시대 철학자이자 문학가이며 과학자이고 정치가였던 프란시스 베이컨은 '잠수하는 주전자'로 명명한 기구의 잠수 실험을 한 뒤 "장차 우리는 바람의 영향을 받지 않고 수중 깊숙히 잠항한 뒤 빨리 달릴 수 있는 기구를 볼 수 있을 것이다." 라고 기록하였습니다.
1580년 영국인 윌리엄 본(William Bourne)은 선체 중앙에 외부 공기가 들어올 수 있는 기다란 통을 세우고 내부를 2층으로 나누어 하부에는 무거운 물체를 넣고 상부에는 사람이 활동할 수있는 공간을 만들었습니다. 그리고 선체 좌우현에 가죽 백을 부착하여 잠항할 때는 가죽 백에 있는 구멍을 통해 해수를 유입시켜 물속으로 가라앉게 하고, 다시 수면으로 부상할 때는 스크류로 가죽 백을 압축하여 해수를 배출하는 잠수 선박을 만들었는데 이는 오늘날 잠수함이 주 부력 탱크(Main Ballast Tank) 내에 해수를 유입하고 배출함으로써 잠항 및 부상하는 원리의 시초라고 볼 수 있습니다.
1623년 네델란드인 드레벨(Cornelius Van Drebbel)이 처음으로 수중에서 움직이는 배를 만들었는데, 이는 12개의 노가 달린 배 위를 기름 묻힌 가죽으로 덮어 물의 유입을 막은 잠수노선이었습니다. 그 잠수 노선은 수면밑 15피트까지 잠항해서 2마일을 항진하였고 하며, 그의 수중 항해가 성공적이어서 영국 왕 제임스 1세가 시승하고 템스강 속을 항주했다는 기록이 있습니다. 그의 잠수 노선에는 성분이 알려지지 않은 비밀 화학 액체를 사용했다고 합니다.이는 산소 성분이 포함된 화학 물질이었을 것으로 추측하고 있습니다.

나무로 만든 반 잠수정 Rotterdam, 1654
1654년 프랑스인 드송(De Son)에 의해 적함을 공격할 수 있는 반잠항 함정이 최초로 설계되었습니다. 선체는 목재이며 다이아몬드형으로 중앙부에 커다란 페달 바퀴가 장착되어 이것을 동력원으로 하였고, 드송의 설계는 함수와 함미에서 적함을 공격하는 선박으로 독일의 U-Boat가 함수·함미 어뢰 발사관으로 공격하는 개념과 일치하였습니다. 1774년에는 John Day라는 미국인이 Plymouth 항에서 자신이 제작한 잠수체를 타고 잠수를 시도했으나 다시 부상하는데 실패하여, 역사상 최초의 잠수함 사고의 희생자가 되었습니다.
잠수함을 군사적 목적으로 이용할려고 한 사람은 미국인 David Bushnell이었습니다.그는 그가 만든 터틀(Turtle)호라는 1인승잠수정으로 외부는 오크나무로 만들었으며, 코코넛과 같은 모양으로 길이 7.5피트, 높이 6피트인이엿습니다. 가라앉을 때에는 물을 넣어 채우고, 부상할 때에는 펌프로 물을 빼는 부력 탱크가 있어 이를 통해 떠올랐으며, 외부에 폭탄도 한 발 장전했습니다. 그는 이 잠수함을 이용하여 미국의 독립전쟁 당시인 1776년 허드슨강에서 영국 군함 '이글(HMS Eagle)'을 공격하려 했으나 실패하고 돌아오는 도중 화약 상자가 이탈되어 갑작스런 수중 폭발로 적을 놀라게 하였으며, 이것은 잠수함에 의한 최초의 공격 사례로기록이 되어져있습니다. 이듬해 뉴런던(New London)에서 영국 군함 '셀빌러스(HMS Celvelas)'를 공격하였으나 폭발 전에 화약 상자의 밧줄이 영국군에게 발견되어 갑판상으로 끌어올려 조사하던 중 폭발하여 상당한 손상을 입혔습니다. 터틀은 나중에 뉴욕항에서 발견되어 격침당하였습니다. 이후 1800년대의 초기 잠수함들은 군사적 목적으로 제작되었으며, 사람이 패달을 돌려 추진하였고, 앞에 긴 막대기와 폭약을 달거나, 선체 밖으로 장갑을 내어 물속에서 적함 하부에 폭약을 설치할 수 있게한 것들도 있었습니다. 물고기 같은 모양, 잠수함을 위아래 방향으로 향하게 하는 수평타, 압축 공기의 공급은 1800년에 미국의 로버트 푸턴(Robert Fulton)이 만든 노틸러스호가 처음으로 갖추었습니다.
증기선 발명가인 로버트 풀턴(Robert Fulton)이 나폴레옹으로부터 1만 프랑을 지원받아 길이는 21피트, 폭이 7피트이고 외부를 구리판으로 덮고 내부에는 철제 늑골을 가진 타원형이고, 또한 상부에 바깥을 관찰할 수 있는 함교탑이 있는 '노틸러스(Nautilus)'를 건조하였습니다. 노틸러스는 수상에서는 연 모양의 돛을 펴서 바람을 이용하였으며 잠항시에는 접어서 선체에 부착시켰습니다. 그리고 수중 추진력은 프로펠러에 연결된 축을 손으로 돌려서 얻었습니다. 풀턴의 노틸러스로 최고 7시간의 잠항 기록을 세웠으나 폭발에 의한 영향이 자함에 더욱 크게 미치는 반작용이 발견되어 프랑스에서 채택이 되지 않았습니다. 풀턴은 다시 영국으로 건너가서 잠수함을 제작하였으나 영국의 전쟁 방식으로는 불명예라고 판단하여 채택되지 않았다고 합니다.
1863년 설계자의 이름을 딴 H.L.헌리호는 8명이 크랭크축을 돌려 움직였는데, 다른 배를 침몰시킨 역사상 최초의 잠수함으로 기록되었습니다. 이물 쪽 마스트에 달려 있던 폭탄으로 미국 선박 호사토닉호를 격침시켰으나, 불행하게도 잠수함이 미처 피하지 못하는 바람에 함께 침몰하고 말았습니다. 이후에 인간의 힘을 이용한 추진 방법은 마침내 배터리를 이용한 전기 모터로 대체되었으나, 초기에는 배터리를 항구에서만 재충전할 수 있었습니다.

1846년 프랑스인 빠이에른(Payerne) 박사에 의해 최초의 동력 잠수함인 증기추진 잠수함 '바또 끌로쉬(Bateau Cloche)'가 만들어졌습니다. 바또 끌로쉬는 길이 53피트, 직경 10피트인 포탄형이었으며 처음에는 공기를 저장하는 전부 격실과 기계를 장치한 후부격실 2개의 격실을 갖춘 잠수함이었으나 나중에 증기를 만드는 엔진실, 인부들의 작업실, 공기 저장실 등 세 개의 격실을 가진 잠수함으로 발전했습니다.
1851년 독일인 빌헬름 바우어(Wilhelm Bauer)는 '브란타우체 (Brandtaucher)' 를 제작하였으나 덴마크로 부터 킬(Kiel)항을 방어하고있던 중 고장으로 부상치 못하고 바다밑에 가라앉아 버렸습니다. 1861년 바우어는 또 다시 해안 방어용 잠수함을 건조하였는데 선체는 철로 되어 있었고 100마력의 엔진으로 수상항해를 하고 30피트까지 잠항이 가능했습니다. 수상 항해시는 증기로, 잠항 항해시는 전기를 사용하여 이 잠수함이 최초로 전기 모터를 사용한 잠수함이 되었습니다.
1877년 미국인 John P. Holland는 유선형으로 날렵한 모양과 페달을 이용하여 추진할수 있는 1인승 잠수함을 설게하였습니다. 1878년 영국인 George Garrett는 수동으로 추진을 할수 있는 잠수함을 만들었습니다.
1888년 영국인 캠프벨(Campbell)과 애쉬(Ash)는 Nautilus호를 만들었습니다.이 잠수함은 물밑에서 베터리를 이용하여 운항한 최초의 잠수함입니다. 1876년 러시아인 드르제비키(Drzewicki), 1885년에 영국인 조지 가레트(George William Garret)와 와딩턴(Waddington)도 전기 추진식 잠수함을 제작하였습니다. 특히 와딩턴이 제작한 '포퍼즈(Porpoise)'는 저속으로 150마일을 항주했고, 최고 속력 8노트로 10시간을 항해하였습니다. 그리하여 각국의 잠수함 제작 경쟁에 뜨거운 열기가 일어나기 시작했습니다.
1886년 프랑스 해군은 귀스타브 제데(Gustave Zédé)를 통해 세계 최초의 해군 잠수함 '짐노트(Gymnote)'를 탄생시켰습니다. 짐노트는 철로 건조되었고 양끝이 뾰족하였으며 전장 60피트 폭 6피트, 배수량 30톤이었고 55마력의 전기 엔진이 장착되었으며 564개에 달하는 축전지를 보유하고 있었습니다. 1896년 프랑스 해군은 더 큰 잠수함 건조를 위하여 잠수함 설계를 공모하였는데 전세계에서 30여 명이 응모하였다. 그 중에서 프랑스인 로뵈프(Maxim Laubeuf)의 설계가 채택되어 전장 111피트, 전폭 12피트, 배수량 168톤, 80마력의 '나르발(Narval)'을 건조하였습니다.
1898년에 아일랜드 출신의 미국인 존 홀랜드(John P.Holland)가 만든 홀랜드 A-1호로 이 잠수함은 진짜 현대에서 말하는 첫번째 잠수함으로잠수중에는 배터리로 추진되었으나, 물위에서는 내연 기관을 사용해 잠수함을 추진하는 동시에 배터리를 충전했습니다.이 잠수함은 깊이에 따라 적응할 수 있도록 바닷물이나 공기를 채울 수 있는 바닥짐 탱크와 넣었다 뺐다 할 수 있는 잠망경,어뢰발사관도 갖추고 있었습니다. 홀랜드의 잠수함은 크게 성공을 거두어 홀랜드2호,3호등 연속적으로 만들어 졌으며 홀랜드가 만든 잠수함은 전세계의 해군들에게 잠수함전을 진지하게 고려하게 만들었으며,1895년 홀랜드 8호는 1914년까지 영국, 독일, 일본 등 여러 나라 해군에 채택되어 잠수함의 원형(Prototype)이 되었습니다. 그의 잠수함은 제1차 세계대전 때 그의 기본 설계에 외부에 대포를 장착하여 해군의 주력 무기로 1944년까지 계속 유지되었습니다.
1944년에 네델란드에서 발명된 스노클(잠수함의 환기관)이 널리 보급되었다. 이것은 수면 위로 올려 공기를 흡입하고 기관에서 나온 배기 가스를 배출할 수 있는 유연한 관이었습니다. 잠수함은 발전을 거듭하여 세계 제 1차대전 부터는 해군 전력에서 중요한 위치를 차지하였다. 1차대전시 독일군의 U-보트들은 연합군측의 공포의 대상이었으며, 1917년과 1918년의 두해 동안 격침당한 영국 상선은 2684척에 달하였다. 이후 세계 제 2차 대전이 발발할 때까지 열강들은 잠수함을 경쟁적으로 건조하였으며, 대전 초기에는 각국이 많은 잠수함 편대를 거느리고 있었습니다.


1906년 독일에서는 U-1이라는 잠수함을 건조하였고, 전쟁사에 악명을 떨친 "U-BOAT"시리즈로 개량해 잠수함의 발전을 촉진 시켰습니다.
이 시기에 잠수함이 꼭 전쟁용으로만 만들어 발전 되어 진건 아닙니다. 1916년11월에는 화물운송용 잠수함"Deutschland"호가 만들어 졌습니다.하지만 3년후에 다시 개조되어 전쟁용으로 사용 되었습니다.
2차대전대으로 인하여 잠수함은 상당한 발전을 하였습니다.독일에서 만든 Type II 잠수함



1941년에 독일에서 만든 Type VIIC

1942년영국의 Chariot Mk I으로 두사람이 어뢰를 다루게 되었습니다.



1944년 독일에서 만든 Type 21
이 시기의 잠수함들은 수중항해보다 수상항해가 주가 되었고 낮에 적군의 비행기나 함정에 발각 되지 않도록 잠항하고, 밤에는 부상하여 활동했습니다. 따라서 갑판위에는 수상함과 같이 대포, 대공 기관포 등이 설치 되었고, 비행기를 싣고 다니던 것도 있었습니다. 디젤 전기 추진 방식이었기 때문에 축전지 용량의 한계상 오랜 시간 잠항이 불가능 하였고 충전을 위하여 반드시 부상하여야 했습니다.. 이는 물위에서 공기를 유입하는 Snorkel 장치의 개발로 개선되었습니다.


2차대전 이후 음향 탐지 장치와 레이더가 개발되어 잠수함이 발각될 확률이 높아지면서 잠수함은 점점 수중에서 더 오래 더 깊이 있을수 있도록 발전되었고, 결국 거의 무제한적으로 잠항할 수 있는 원자력 잠수함이 나오게 되었습니다.


세계 최초의 원자력 잠수함은 1954년에 완성된 미국의 노틸러스호이며, 첫번째로 북극의 빙하밑으로 통과 운행한 기록을 남겼습니다. 한편 최근에 디젤 전기 추진 잠수함에도 AIP(Air Independent Propulsion) 시스템을 탑재하여 잠항시간을 획기적으로 늘일 수 있게 되었습니다.
로스엔젤레스급 원자 공격형 잠수함
원자력 잠수함은 거의 항구적으로 잠수해 있을 수 있으며, 대륙간 탄도 미사일을 장착하면 보이지 않는 막강한 화력을 제공한다. 영국에서는 폴라리스 미사일을 탑재한 레절루션호가 1967년에 진수 되었고, 1994년에는 트라이던트 미사일을 탑재한 뱅커드호가 진수되었다. 프랑스에서는 1996년에 M5미사일을 탑재한 르 트리옹팡호가 진수되었다.
우리나라의 잠수함
우리나라는 1993년 독일의 HDW에서 건조된 1200톤급의 209급 SS 잠수함인 장보고함을 시작으로 이천,최무선,정운함등 현재까지 총 7척의 잠수함을 건조 보유하게 되었다.209급은 주동력이 디젤이며 수중에서는 디젤동력에 의해 충전된 전기로 모터로 운항한다.최고 21-22노트까지 속도로 운항가능하며,2개월간 보급없이 단독 작전이 가능하다. 한번잠수시 최대 5일정도의 잠수기동이 가능하다. 현재 최근에 나온 잠수함은 1800t급의214급(級) 잠수함인 ‘손원일함’으로 울산 현대중공업에서 진수됐다. 비록 미국, 러시아, 중국의 대형 핵잠수함에는 뒤떨어지지만 디젤·전지로 추진되는 재래식 잠수함 중 최정상 성능으로 평가된다. 손원일함의 등장으로 우리 해군의 수중(水中) 작전영역은 한반도 연안에서 필리핀, 중국 하이난섬(海南島) 등까지 넓어졌기에 연안 해군이 아닌 대양 해군의 발판을 마련 했다고 볼수 있다.

핵잠수함은 이론상 수개월까지도 물속에서 숨어서 작전할 수 있지만 디젤·전지로 복합 추진되는 재래식 잠수함은 하루에 한 번 이상 수면 가까이까지 올라와 공기를 공급받는 ‘스노클링’을 해야 한다. 디젤 엔진을 가동, 잠수함을 움직이는 동력원인 전지를 충전하기 위해서다. 이때 적 해상초계기나 함정의 레이더 등에 걸릴 수 있는 게 재래식 잠수함의 가장 큰 약점이었다. 214급 잠수함은 2~3주가량 스노클링이 필요 없다. 물속에서 공기 없이도 가동할 수 있는 ‘공기불요(不要)장치’(AIPS·Air Independent Propulsion System)에 의해서다. 기존 209급이나 북한의 로미오급, 일본의 오야시오·하루시오급, 중국의 송(宋)급 등 재래식 잠수함들이 하루에 한 번가량은 상대방에 노출될 수 있는 반면 214급은 적어도 2주가량은 비교적 안전하게 작전할 수 있다. 때문에 214급은 기존 209급에 비해 6배 이상의 전투력을 갖는 것으로 평가된다. 해군의 한 잠수함 전문가는 “214급이 일본의 오야시오·하루시오급, 중국의 송·명(明)급 등에 비해 비록 크기는 작지만 실제 전투력은 앞설 수 있다”고 말했다. AIPS 잠수함의 공식 진수는 동북아에서 우리가 처음이다. 잠수함 강국인 일본에선 AIPS와 비슷한 ‘스털링 엔진’을 장착한 16SS라 불리는 4200t급(수중배수량) 잠수함을 건조 중이며 오는 2008년쯤 취역할 것으로 알려졌다. 세계적으로는 독일, 스웨덴, 프랑스, 그리스, 이탈리아, 러시아, 일본 등이 이 같은 형태의 잠수함을 보유했거나 개발 중이다. 우리나라는 2018년쯤까지 총 9척의 214급 잠수함을 보유할 계획이다.2014-01-26
■ 잠수함의 구조
어뢰 발사관(Torpedo tube)
선체의 앞쪽에 주로 설치 한다. 예전에는 선체의 뒤에 설치하는 경우도 있었으나 요즈음은 채택되지 않는다. 어뢰 발사관의 뒤에는 추가로 발사할 여분의 어뢰와 기뢰등을 적재한다. 예전에는 어뢰의 부정확성 때문에 1개 목표에 3발의 어뢰를 발사하는것이 통상적이었으나, 요즈음은 어뢰의 발달로 2발씩의 발사로 가능하게 되어 발사관이 많아야 할 필요성이 줄어들었다.
추진 구역
함 뒤쪽에 위치하고 있으며 프로펠러를 구동시키기 위한 추진 전동기(Propulsion motor), 충전용 발전기(Diesel Engine), 축전지 등이 있으며, 원자력 잠수함에는 원자로와 터어빈이 위치하고 있다. 최근에는 디젤 전기 추진 잠수함에 외부 공기의 유입없이 발전을 가능하게 해주는 AIP 계통이 개발되어 탑재되기도 한다.
거주 구역(Accommodation)
승조원의 거주를 위한 침실, 식당, 화장실등이 있으며, 협소한 공간임에도 불구하고 사병과 장교의 구분은 엄격하다. 식탁이나 침대 등은 필요시 떼어낼 수도 있도록 되어있다. 함내의 전 승조원이 동시에 잠을 자는 경우가 없기 때문에 예전에는 승선 인원수의 2/3 정도의 침대를 갖추었으나, 요즈음은 사생활의 보호를 위해 개인별로 침대를 갖추고 있다. 장기간의 항해를 하는 핵 잠수함에는 사우나, 헬스클럽, 세탁소등 승조원의 편의 시설이 비교적 잘 갖추어져 있다.
함교(Bridgefin)
탐색용, 공격용 잠망경과 레이다및 통신 안테나들을 위한 마스트, 연소가스를 배출하는 장치와 외부공기를 유입하는 Snorkel 마스트등이 있으며, 수면에 부상하여 수상항해할 때를 위한 전망대가 있다.
조종실(Control room)
주로 함교(Bridgefin) 아래쪽의 잠망경과 각종 마스트 등을 조작하기 쉬운 곳에 위치한다. 함을 조종하고 상황을 분석하여 최적의 전투효율을 얻을 수 있도록 배치되어 있으며, Radar, Sonar, Radio등 항해, 통신, 탑지 장비들이 설치 된다.
보조 기기실 (Auxiliary Machinery Room)
함 운용에 필요한 유압장치, 온도 조절 장치, 배수를 위한 펌프 등이 설치된다.
탱크(Tank)
잠수함의 부력과 수평상태를 조정하기 위하여 물을 싣고 버릴수 있는 탱크들이 함의 곳곳에 설치되어 있다. Torpedo 보상 탱크, 압력 보상 탱크, Ballast 탱크, 트림 탱크등 여러 목적의 탱크가 있다.
소나(Sonar)
수동소나, 능동 소나, 거리를 측정하는 소나, 방위를 측정하는 소나 등등의 여러가지 소나가 함내의 여러 곳에 위치하고 있다.
추진기
주로 프로펠러가 쓰이고 있으며, 함의 가장 뒷부분에 위치한다. 잠수함의 주 소음 발생원이며, 이 소음을 줄이기 위하여 여러가지 방법이 사용되고 있다. 따라서 수상함에 쓰이는 프로펠러와는 형상이 상당히 다르다. 잠수함에 있어서 상당히 비밀스러운 부분이므로 잠수함의 진수식이나 기타 잠수함을 외부에 공개할 일이 있을 경우에도 위장막등으로 보이지 않게 한다. 이는 외부 형상만으로도 추진 성능이나 소음 특성을 어느 정도 추측이 가능하기 때문이다.
제어판
함을 조정하기 위하여 있는, 물고기의 지느러미와 같은 역할을 하는 것이다. 선미에는 선미 수평 제어판과 선미 수직타가 있고, 함의 앞부분 또는 함교(bridgefin)의 옆에 수평 제어판이 달린다. 함미 제어판에는 십자형과 X자 형등의 여러가지가 쓰이며, 함의 크기, 형상, 요구 성능에 따라 그 크기와 배치가 다르다.
■ 잠수함의 운항 원리
잠수함이 균형을 유지하고 항로를 변경하고, 부상하고, 잠항하는 등의 조종을 위해서 여러가지 탱크와 잠항타를 갖추고 있다. 조종은 정적인 방법과 동적인 방법으로 이루어질 수 있다. 정적인 방법은 함내 곳곳에 배치된 탱크를 이용하는 것이다. 탱크에 물을 채움으로써 가라앉고 물을 뽑아냄으로써 부상하는 것이다. 그리고 각 탱크들의 물의 양을 조절하여 잠수함이 수평을 유지할 수 있게 한다. 간단해 보이지만 어뢰 한발만 발사한다 하더라도, 그만큼의 중량이 빠져나 가므로 물을 받아 들여야 하고, 또 균형이 흐트러지므로 이를 다시 보정해야 한다. 한편 바닷물의 밀도변화나, 심해로 잠수하는 경우 압력의 변화에 따르는 선체의 미소한 변화에도 조정을 해 주어야 한다. 따라서 이 탱크들의 용량과 위치를 결정하는 것은 잠수함의 설계초기 단계에서 매우 중요한 일이다.
동적인 방법은 비행기를 조정하는 방법과 동일하다. 물속에서 잠항타와 제어판을 조작하여, 이에 따르는 양력의 변화를 이용하여 조종하는 것이다. 선수 수평타는 평소에는 저항을 작게하기 위하여 접거나 함내에 밀어 넣어 두는 잠수함도 있다.
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