오늘은 전 세대의 항공모함인 니미츠급 항공모함의 기본적인 설계와 함체 대부분을 같이하지만 신기술로 망라된 새로운 장비를 탑재하는 제럴드 R. 포드급 항공모함에 적용될 5가지 신기술에 대하여 알아보겠습니다. 러시아의 객관적인 군사 전문지에서는 제럴드 R. 포드급 항공모함 1대를 격침시키기 위해서는 중국 해군력의 40%를 희생시켜야 한다는 평가를 내리기도 할만큼 현존하는 최강의 전력을 갖춘 최첨단 항공모함입니다. 이 제럴드 R포드급 항공모함 1대면 어지간한 중소국가는 전멸시킬만한 위력을 지니고 있습니다.

원래 계획은 올해 취역 될 예정이였으나 예산문제로 2021년 취역으로 연기되었습니다. 최강의 위력을 가진 항모답게 그 건조 비용도 만만치 않은데요, F-35B 1개 비행대대가 탑재되는 45,700톤급 차기상륙함인 아메리카급 강습상륙함 건조비가 대략 20억 달러가 들지만, 이 신형 CVNX는 연구 개발비 50억 달러를 포함한 140억 달러가 예상되고, 연구개발비는 더 늘어날 가능성도 있다고 합니다. 참고로 니미츠급 후기형의 건조비는 62억 달러.

일단 예정된 건조분중에서 3척을 2021년까지 건조하고, 나머지 분량은 다른 니미츠급 항공모함의 퇴역과 주변 사항에 따라 탄력적으로 조절할 예정이라고 합니다.

제럴드 R. 포드급 항공모함에 적용될 신기술 5가지

<제럴드 포드급의 비행갑판>

<제럴드 포드급의 비행갑판>

<니미츠급 항공모함의 비행갑판>

1. 비행갑판

니미츠급과 비교하여 항공기 통제, 보관 및 이동을 개선하기 위해 여러가지 형상의 변화를 주었는데 주요 변화로는 캐터펄트의 발사체계 개선이나 항공기 리프트(함재기를 격납고에서 갑판으로 이동시키는 엘리베이터)를 4개에서 3개로 감소시키는 등등의 변화를 주었으며 그 중 가장 눈에 띄는 변화로는 아일랜드의 위치변경입니다. 니미츠급과 비교해 사진과 같이 아일랜드를 함미쪽으로 이동시킴으로써 중간갑판의 연료 재보급 위치 및 항공기 재무장 가능위치가 쉽게 확보되었으며 항공기를 재출격시키기 위해 함미쪽으로 이동시키는 시간역시 단축될 것으로 예상됩니다. 항공기 이동시간이 단축됨에 따라 항공기를 이동시키기 위한 갑판 정비 작업시간이 줄어들게 되고 이는 곧 항공모함 승조원을 줄이는 효과로 이어지게 될것입니다.

▲애스튜드급 원잠의 원자로.

A1B의 사진을 대체하는

비슷한 방식의 개략도

2. 동력 체계​

본 항모의 신형 A1B 원자로는 니미츠급에 탑재된 A4W와 비교하여 소형이면서 3배 이상의 동력을 생산할 수 있는 효율적인 설계로 개발되었습니다. 원자력 추진체계는 동력 생산과 함내 전력 공급으로 나눌 수 있는데 동력 생산은 원자로에서 냉각을 위해 유입되는 냉각수에서 발생한 증기를 압축하여 증기터빈 및 터빈 발전기에 보내면 증기터빈이 회전하면서 추진 동력과 함내 필요 전력을 생산하게 됩니다. 함내 전력 공급은 점차 기술이 발달함에 따라 여러가지 센서 및 고출력 장비들의 탑재가 늘어났고 인원 감소를 위한 자동화 체계 역시 많은 전력을 필요로 하며 무엇보다 전자기 캐터펄트의 채용으로 인해 엄청난 전력이 소요됨에 따라 원자로의 전력 생산량 및 전력 분재는 중대한 문제가 되었고 현존하는 모든 엔진 및 전력 생산 기술을 적용, 모든 체계에 대해 충분한 전력 공급을 이뤄낼 수 있었습니다. ​

▲​전자기 캐터펄트의 원리

3. 이착륙 체계​

​기존의 니미츠급은 증기식 캐터펄트를 이용하는데 본 이륙체계는 50년대에 개발되었고 신뢰성 역시 입증되어 현재까지 사용되고 있지만 주요 결점으론 피드백 제어 없이 작동된다는 점입니다. 피드백이 없기 때문에 기체 수명 단축 및 기체 손상이 발생할 수 있는 예인 현상(toe force)이 종종 발생하고 체계 자체가 대형이고 굉장히 복잡한지라 효율적인 운용 및 제어에 많은 인력이 필요로 합니다.이러한 문제점들을 해결하기 위한 대안으로 전자기 캐터펄트 체계가 적용되었습니다. 본 체계는 증기식과 비교해 경량이고 강력하면서도 효과적이며 중량에 제약을 받지 않고 제어하기 쉽다는 장점을 가지고 있어 기체 수명 보장과 정비 시간이 절감되는 효과를 가져왔습니다. 또한 어레스팅 기어 역시 전자기식으로 대체되어 전기 터보 엔진에 의해 충격이 흡수돼 함재기를 부드럽게 착함시킬 수 있습니다. ​

4. 목표 탐지 체계​ ​ ​

기존 니미츠급 항모의 아일랜드는 수많은 대역과 주파수의 레이다가 탑재되어 있어 부피가 커질 수 밖에 없었지만 제럴드 R. 포드급 항모는 DBR로 호칭되는 탐색/추적 체계를 사용하여 부피의 최소화가 가능케 되었습니다. DBR은 듀얼 밴드 레이다의 줄임말로 X밴드 대역의 AN/SPY-3와 S밴드 대역의 AN/SPY-1E를 각각 페이즈 어레이 안테나에 전면, 후면 좌우 합계 3면을 탑재하여 전방위를 커버합니다. SPY-3 레이다는 액티브 전자주사식 레이다로 기존 SPY-1D는 패시브 형태로써 수십개의 변위기가 하나의 고출력 레이다빔을 전자적으로 조향하는 방식에 비해 TRM 소자를 적용시켜 각각의 소자가 레이다 빔을 조사시키는 방식을 사용합니다. ​또한 소자는 질화갈륨으로 되어있어 고출력 빔을 발생시킬 수 있으며 주파수를 변조시켜 대공 탐색/추적 이외에도 대수상, 전자전 임무 역시 수행할 수 있습니다.

▲CEC 구상도

5. ​네트워크​ ​

세계에서 가장 진보하고 발달된 전투 네트워크인 CEC를 비롯해 고정익기 운용함선들의 항공기 운용 관련 데이터를 관리/공유/통제하는 ACDS, 본 항모에 탑재되어 있는 갖가지 개함방어무장의 통합전투체계인 SSDS로 이뤄진 최첨단 네트워크로 구성된 연결체계는 이지스함들로 구성된 미 항모전단에서 그 효과를 극대화하여 ​현존하는 어떠한 격침수단도 효과적으로 무력화 할 수 있는 위력을 자랑합니다. 적의 위협체(대함미사일)가 본 항모를 향해 시스키밍으로 접근하며 스텔스 형상을 띄고 있어 전면에서의 요격이 곤란하다는 상황을 가정하여 본 네트워크들을 적용시키면 스텔스라도 측면의 RCS는 전면의 수십배 수준으로써 측면에서 위협체를 탐지한 방공함이 근방에 있는 요격 가능한 모든 전투함에게 위협체에 대한 정보(속도, 고도, 방위등)를 1초 이하의 단위로 신속하게 분배하며 전면에 위치해 추적이 곤란하더라도 아군의 측면 정보를 바탕으로 하여 요격을 분배, 위협체의 무력화를 시도할 것입니다.

마지막으로 함재기

탑재기는 F-35C를 기본으로 X-47 계열 UCAV와 E-2, 그루먼 X-47, SH-60 등의 함재기를 탑재 한다고 합니다. 이렇게 최첨단 항공모함에 적용될 신기술에 대하여 알아봤습니다. 부러운 한편입니다.