순항속력 작전요구도 조정을 통한 함정 운용성능 개선 효과 연구

그림1) 연안함정(호위함) 운용 속력 누적그래프

평균적 으로 파고가 높게 유지되는 동절기에 1~10kts 운용 비율이 전체 운용 비율의 90% 이상을 차지하며, 하절기에는 5~15kts 운용 비율이 전체의 80% 이상을 차지한다.

 

해군 전투함정에 대한 작전요구성능(ROC,Requirement of Operational Capability) 중 순항속력은 약 15~18kts 가 요구되며 최대속력은 28~32kts 가 요구된다.

미 해군 호위함 운용 속력 패턴

이는 평균적인 미 해군의 호위함 설계를 따른것으로 보이는데, 조사된 전투함정이 주로 운전되는 속력 범위는 ROC 상 의 순항속력보다 낮은 5~15kts 사이라 할 수 있으며, 함정 의 실제 운용속력을 고려하여 디젤엔진에 국한하여 최적 선택할 경우, 디젤엔진의 성능은 5~15kts 사이에서 특히, 가장 많은 운전 비율을 보이는 평균 8~12kts 구간에 최적화될 필요가 있다고 판단된다.

 

 

실제 전투함정에 탑재된 추진용 원동기의 운전 시 속력에 따른 연료소비량(총 적재량 대비 소비량)

기존 전투함정은 20kts 까지 디젤엔진으로 운전하다가 20kts 이상의 속력이 요구될 때 추진용 원동기를 디젤엔진 에서 가스터빈으로 전환한다. 반면, 조정된 순항속력(18kts →12kts) 조건에서는 13kts에서 추진용 원동기를 가스터빈 으로 전환하여야 하며 기존 디젤엔진이 구동되는 13~20kts 구간은 가스터빈이 대신 구동된다.

따라서, 순항속력 ROC를 조정하게 되면 Figure 8의 A 영역에서는 연료가 소폭 절감되지만, B 영역에서는 오히려 가스터빈 구동에 따라 연료 소비량이 상당량 증가하게 된다.

그러나 2장에서 고찰한 바에 따르면 Figure 8의 A 영역 에 해당하는 13kts 이하의 속력 구간은 실제 함정 운전 시간의 약 80%를 차지하는 반면, B 영역의 속력 구간이 차지하는 운전시간 비율은 약 16% 에 불과하다는 점이 함께 고려되어야 한다.

변화된 연료소비 패턴과 각 속력별 운용 시간의 비율을 고려하여, 순항속력 ROC 개선 전과 후의 연료소비량 변화 를 계산한 결과, ROC 개선 시 연간 연료소비량의 약 13.8%(약 21만 리터)의 연료유 절감 효과가 있다

 

 

작전능력의 변화

함정의 연료소비량이 약 13.8% 절감된다는 점은 동시에 함정의 작전반경과 작전 지속시간이 약 13.8% 증가한다는 것을 의미한다.

또는 동일한 작전반경과 작전 지속시간 조건에서 총 연 료유 적재량의 13.8%에 해당하는 연료유 무게(약 70~75톤) 만큼의 선택 가능한 다른 화물의 적재가 가능하다는 것을 의미한다. 전투함정에서 화물은 곧 무기체계, 탄약 등 전투 에 사용되는 화물이다.

 

결과적으로, 연료소비량 의 절감은 함정의 작전반경과 작전 지속시간의 증가로 이어지며, 절감된 연료유 탑재 무게(약 70~75ton) 대신, 수직발사 대 3개 모듈(24cell)을 탑재 하여 미사일 운용 시 발사 불가구역을 제거하거나 다양한 목적의 무장(대함, 대잠, 대지) 운용 옵션을 확장할 수 있다. 그 외에도 선체 크기를 함께 증가시키는 설계를 통해 추가 공간을 확보하여 대함 미사일을 8~16기를 더 장착하거나 해상작전헬기를 추가 적재가 가능해진다. 단, 순항속력을 감소시키는 방법은 가스터빈에 대하여 높은 신뢰도와 정비성이 요구되며, 목적항해 시 경제성이 저하되고, 지휘관이 선택 가능한 속력 사용의 선택 옵션이 감소하게 할 수 있다는 제약이 있다.

 

 

 

출처

https://e-jamet.org/xml/21976/21976.pdf

 

개인적 감상

공간활용에 바로 미사일부터 나오는게 화력좋아하는 군대답다고 해야할지..