미 해군, 항공모함 '세대교체' 눈앞에…얼마나 강해졌나

미 해군, 항공모함 '세대교체' 눈앞에…얼마나 강해졌나

미 해군 차세대 항모 포드함 내달 취역 앞둬
트럼프도 찾아와, 미국 국력과 군사력의 상징
미국의 신화 엔터프라이즈 부활도 곧 이뤄져

니미츠 항모보다 훨씬 강력한 원자로 탑재해
전자기식 사출기 기존보다 소티수 29% 향상
착함장치 'AAG' 성능향상, 무인기 문제없어
문제는 역시 눈덩이처럼 불어나는 건조비용

헝틴턴 잉겔스에서 제조한 포드함이 지난달 31일 미 해군에 인도됐다. [사진 헝틴턴 잉겔스]

미국이 항공모함 세대교체에 나선다. 차세대 핵추진 항모 ‘제럴드 R. 포드함’(Ford, CVN-78)은 내달 22일 취역을 앞두고 있다. 미국이 해양전력을 키우는 이유는 팽창하는 중국을 의식하기 때문이다. 미ㆍ중 대결이 심화하는 가운데 미 해군의 차세대 항모가 성능을 얼마나 올렸는지에 관심이 모여진다.

미 해군이 전력화 준비에 들어간 포드함에 이어 동급의 항모가 추가로 만들어질 예정이다. 이들 함정은 포드급(Ford class)으로 불리게 된다. 해군에서는 같은 종류의 함정을 만들면 가장 먼저 건조된 함정을 그 종류의 기준 함정으로 분류한다.

포드함은 지난달 미 해군이 인수했고 내달 취역을 앞두고 있다. 본격적으로 전력화 준비에 착수할 것으로 보인다. [사진 포드함 페이스북]

미 해군은 지난 1975년 니미츠함을 건조했다. 현재  니미츠급 항모를 10척 운용하고 있다. 니미츠급의 마지막 항모는 2009년 취역한 ‘조지 H.W. 부시함’(CVN-77)이다. 니미츠급 항모는 새로 건조될 때마다 크기가 조금씩 커졌다.

만재 배수량을 보면 ▶1번 함 니미츠는 9만1400t ▶4번 함 루즈벨트는 9만 6400t ▶5번 함 에이브러햄 링컨은 10만t까지 올라갔다. 항모의 길이는 333m, 폭은 78m 수준을 유지했다.

미 해군은 38대 미국 대통령 제럴드 포드의 이름을 차세대 항모에 붙였다. [사진 중앙포토]

포드급 항모의 기본 골격은 니미츠급을 바탕으로 설계됐다. 그러나 규모면에서 일부 변화도 있다. 배수량은 1000t 증가했고 길이는 4m 늘렸다. 규모가 커진 만큼 함재기를 더 많이 탑재한다.

기존 항모보다 10대 많은 80대까지 싣고 이동할 수 있다. 비행 갑판의 면적도 확장됐다. 함장이 지휘하는 곳인 함교가 갑판에서 차지하던 면적을 축소해서다. 함교의 높이는 6m 키우고 차지하는 넓이 줄여서 가능했다.

단순히 크기만 늘린 건 아니다. 차세대 항모로 불릴 만큼 중요한 변화가 있다. 포드급 항모의 혁신은 원자로부터 시작됐다. 우선, 원자로의 출력이 커졌다.

니미츠급은 ▶열출력 550MWt ▶전기출력 32MWe 수준인 웨스팅하우스 ‘A4W’ 원자로 2개를 탑재했다. 포드급은 ▶열출력은 40% 늘린 700MWt ▶전기출력은 4배 키워 150MWe 에 달하는 백텔의 신형 원자로 ‘A1B’를 2개 달았다. 

포드함은 3D 가상 증강현실을 설계 작업에 도입했다. 전반적으로 건조 효율성도 올라갔고 항모 전체의 시스템 향상에도 기여했다. [사진 헌팅턴 잉겔스]

포드함에 탑재한 원자로는 간단한 연료 교환작업만 거치면 향후 50년 동안 사용할 수 있다. 그러나 원자로의 성능이 커졌다고 크기도 늘어난 건 아니다. 기존보다 단순하면서도 효율적인 설계가 적용된 효과다. 전자제어감시기술도 적용돼 원자로의 크기는 오히려 작아졌다. 

항모의 소음도 줄었다. 신형 원자로는 발전용 터빈을 돌려 전기를 만들어낸다. 여기서 만들어진 전기로 모터를 작동한다. 기존 항모는 가압경수로 증기터빈으로 추진했다.

증기(스팀)로 스크류를 돌려 배를 움직이는 구조다. 포드함은 전기모터를 사용하면서 소음이 줄어 잠수함에 발견되거나 공격받을 확률도 낮아졌다.

포드함이 원자로의 출력을 키운 이유는 더 많은 전기가 필요해서다. 항모는 ‘사출기(catapult)’ 를 달고 있는데 전투기의 속도를 순간적으로 시속 250㎞로 가속시켜 최대한 짧은 거리에서 이륙시키는 장치다.

포드함은 기존의 증기 사출기에서 발전된 전자기식 사출장치(EMALS)를 가동해 더 많은 전기가 필요하다. 기존의 니미츠급 항모는 원자로에서 생산된 에너지로 만든 고온ㆍ고압의 증기로 사출기를 작동한다.

포드함의 EMALS은 기존의 증기 사출기보다 힘이 더 강력하다. 기존 증기 사출기의 힘은 95MJ이지만 EMALS은 122MJ에 달한다.

이 덕분에 포드함이 니미츠급과 같이 4개의 사출기로 탑재하고도 전투기 이착륙 횟수가 30% 이상 늘어난다. EMALS은 구조가 단순해 정비가 쉽고 부피와 무게도 크게 줄어든 다. 니미츠급 항모의 증기 사출기는 무게가 1500t 수준이며 병력은 1200명이나 동원된다.

신형 항모는 보다 좋아진 어레스팅 기어(AAG: Advanced Arresting Gear)를 탑재했다. 어레스팅 기어는 항모에 착륙하는 함재기를 잡아주는 체인이다. 함재기는 매우 강한 힘과 속도로 항모에 착륙한다. 함재기가 착륙에 실패하면 다시 곧바로 이륙해야 하는데 속도를 낮추면 바다에 떨어질 수 있다.

AAG를 도입한 이유는 무인기 때문이다. 기존의 유압식 어레스팅 기어(Mk7)는 무인기 회수가 어려웠다. 힘이 부족해서다. AAG는 워터터빈으로 에너지를 흡수해 착함시키는 방식이다. 이런 원리로 더 강하게 착륙하는 전투기를 잡아 멈추게 한다. 

포드함은 신형 위상배열 레이더도 달아 감시능력도 키웠다. 위상배열 레이더를 항모에 탑재한 건 처음이다. SPY-4 S밴드 광역수색 레이더와 스텔스 구축함 줌왈트에 장착한 SPY-3 X밴드 다기능 레이더를 함께 묶어 설치했다.

포드함은 함교가 차지하는 갑판 면적이 대폭 축소돼 소티 증가에 기여했다. [사진 헝틴턴 잉겔스]
 

포드함은 아직 본격적인 활동을 시작하지는 않고 있다. 지난달 미 해군에 인도된 이후 성능 실험과 평가 작업을 하고 있다. 내달 취역한 뒤 작전 수행 능력을 나타내는 초도작전능력(IOC)을 확인하면 작전배치될 예정이다. 2020년께 전력화가 마무리될 것으로 보인다.

지난 3월 포드함을 찾은 트럼프, 항공모함은 미국의 군사력, 국력의 상징으로 여겨진다.[사진 중앙포토]

이런 뛰어난 성능에도 불구하고 불어난 비용때문에 미 해군이 고민에 빠졌다. 니미츠급의 최신형인 부시함을 건조하는데 62억 달러(7조4000억원)가 들어갔고 연간 운영유지비도 3000억원 이상 쓰인다.

그러나 포드함은 건조비만 135억 달러(14조원)까지 올라 니미츠급보다 2배나 비싸다. 두 번째 포드급 항모인 존 F. 케네디함의 건조비용은 다소 적은 114억 달러(12조 9000원)수준으로 예상되지만 미 의회 회계감사원(GAO)은 믿을 수 없다는 입장이다. 막상 건조를 하다 보면 예산이 늘어난다며 걱정하고 있다.
 
비용 상승의 주요 원인은 이번에 개발해 탑재하는 EMALS와 AGG의 비용이 자꾸 증가해서다. 이미 미 해군은 최초 계획보다 증가되는 개발예산까지도 모두 부담한다고 계약한 바 있다. 아직 원하는 수준의 성능에 도달하지 못했기 때문에 얼마나 더 많은 예산이 투입될지 미지수다. 다만, 포드함의 병력절감 효과는 고무적이다. 항모 운용에 투입되는 병력이 기존보다 25% 정도 줄어든 4600명 수준까지 내려갔다. 각종 시스템의 효율성을 높인 효과다.

엔터프라이즈는 미국인들에게 신화로 자리잡았다. 영화 '스타트랙'의 우주전함 엔터프라이즈는 항모의 이름에서 비롯됐다. 엔터프라이즈의 기원을 보여준 그림을 보면 2245년 우주전함 엔터프라이즈도 건조계획도 포함되어 있다. [사진 헌팅턴 잉겔스]

포드함에는 특별한 사연도 있다. 바로 엔터프라이즈의 부활이다. 제2차 세계대전 중 건조된 재래식 항모 엔터프라이즈(CV-6)는 핵추진 항모(CVN-65)로 명맥을 이어간 바 있지만 지난 2012년 퇴역해 역사속으로 사라졌다. 그러나 엔터프라이즈(CVN-80)는 세 번째 포드급 항모로 다시 태어날 예정이다.
 
박용한 통일문화연구소 연구위원 park.yonghan@joongang.co.kr

[중앙일보] 2017.06.29