▲ 완성형에 가까운  FFX 2차 기본설계안을 바탕으로 밀리터리 리뷰가 구현한 컴퓨터 그래픽이다. 일부 장비에 소폭적인 차이가 있을 수 있지만, 전체적으로 2011년에 모습을 드러낼 울산-I Barch1의 형상을 보여주고 있다.

 2008년 10월로 한국형 차기호위함(FFX)의 설계가 마무리되어, 내년부터 본격적인 건조작업에 들어가게 된다. 이에 밀리터리 리뷰는 완성형과 가까운 2차 설계안을 바탕으로 독자들의 이해를 돕고자 컴퓨터 그래픽 기술을 적용해 차기호위함의 형태를 구현해 보았다. 이들 컴퓨터 그래픽을 통하여 차기호위함에 대한 자세한 분석과 함께, <차기호위함의 심각한 한계점>과 함께, 탑재기인 <슈퍼링스 Mk 99 A/U 개량 프로그램>등의 총괄적인 분석을 수행해 보고자 한다.   

시작하면서...
 오랜 시간동안 말고 많고 탈도 많았던 차기호위함(FFX)의 설계가 드디어 완성되었다. 차기호위함은 한국해군이 이순신급과 세종대왕급이라는 정상급 구축함의 건조를 통한 기술축적, 덧붙여 비교적 작은 선체를 채용한 만큼 실패 부담이 적어 다양한 신기술의 실험대로 사용될 것이라 기대 받았다. 하지만 이어지는 분석을 보면 아시겠지만, 본격적인 사업 진행을 앞두고 공개된 자료나 관계자들의 증언에 의하면, <울산-I Batch 1>으로 명명된 FFX 사업의 초기함들은 그 구조나 장비, 확장성 면에서 어느정도 문제를 지니고 있다고 한다.

현대중공업의 초기 FFX-2000급의 구상도 이다. 기존 울산급을 바탕으로 함대공 미사일을 장착하고 헬리콥터 갑판을 확보한 형태로 보인다. 현재 FFX의 배치가 구현되어 있다.

 덕분에 혹자는 차기호위함(FFX)을 한국해군의 <서자(庶子)>라고 호칭하거나, 일부 독설가들은 <대령직위 보장용 전투함>이라는 독설까지 내뱉고 있는 실정이다. 지금부터 오랜 시행착오 끝에 완성된 차기호위함, 혹은 울산-I급 전투함의 <설계 후퇴과정>을 분석함으로써, 차기호위함에 대한 문제점을 분석하는 시간을 가져보고자 한다.

 동시에 완성된 차기호위함(울산-I Batch1)의 전체적인 분석을 수행함은 물론, 세계적인 신형 함포추세인 <155mm 함포체계>를 분석해 보고 국내의 기술수준을 알아보고자 한다. 이어지는 글은 차기호위함의 성능 향상점이라고 할 수 있는 슈퍼링스 Mk 99 A/U를 통한 <한국해군 대고속정 작전>과 , <신형 ES장비> 및 <슈퍼링스용 데이터 링크시스템>에 걸친 전체 FFX 시스템을 총괄적으로 분석해 보는 기회를 가져보고자 한다.

첫 번째, 울산-I Batch1 어떻게 설계되고 있는가?
 세계적으로도 그 비교대상을 찾아보기 어려울 정도로 강력한 수상 및 수중 위?廈?노출될 예정인 차기호위함(지금부터 FFX로 통칭한다.)의 작전능력은 그리 신통치 않은 편이다. 방위사업청 공개자료를 통해 FFX의 발전과정을 보면, 1998년 10월에 소요가 제기된 FFX는 2001년 7월부터 2002년 2월까지 개념설계를 거쳐 동년 7월 ROC를 확정하고, 2006년 10월부터 현대중공업과 기본 설계계약을 채결하여 1차 기본설계에 착수하였다.

▲ 공개된 FFX 1차 기본설계안을 구현한 영상을 캡쳐한 것이다. 새로운 제 2차 설계안과 비교해 차이나는 스텔스를 위해 선수갑판 기준 1층 지점에서 역경사를 주는 독일의 MEKO A 시리즈와 유사한 설계를 볼 수 있다.

 1차 기본설계는 2007년 3월부터 4월까지, 수정안인 2차 기본설계는 2007년 5월부터 6월까지 해군과 업체에서 설계검토 과정을 거쳤으며, 이를 바탕으로 2008년 7월 31일까지 수정설계 작업이 진행되었다.이 기본설계를 바탕으로 한 상세설계작업 및 건조계약은 오는 2008년 12월 중에 체결될 전망으로 있다.일정대로 설계가 완료될 경우, FFX는 2011년 11월부터 2015년까지 총 6척이 <울산-I Batch 1>이라는 이름으로 현대중공업에서 건조되어 일선에 배치될 계획으로 있다.

◆ FFX의 설계목표점
 기본적인 건조시기와 특성을 고려할 때, FFX 사업자체는 배치시기를 기준으로 선령이 30년을 초과한 울산급을 대체하는 것이 1차적 목적이었다. 발표시점을 기준으로 볼 때, 개념정립 및 ROC의 출시기인 2002년에는 이미 중국의 단계적 제해권 확보 계획이나 일본의 중기 건함계획이 공식적으로 가시화 절차를 밟는 시점이었으므로 이에 대한 대비도 요구되었다.

 여기에다 한국해군의 입장에서는 잊을 수 없는 사건인 <2차 연평해전>까지 겹쳐 있던 시점이므로, 한국해군은 이들 다양한 위협을 상정한 우수한 전투함 개념을 요구하였다. 그러나 한국해군은 정확한 전략적 목적이 부재된 상태에서 건설되고 있는 기동함대 건설에 지나친 비용을 소모하기 시작하였다. 동시에 9척의 214급과 9척의 SSX와 같은 잠수함 전력증강, 제주도 군항과 같은 전략 인프라 확보 등을 추진하고 있어, 이와 병행한 우수한 연안(沿岸)용 수상전투함을 건조할 만한 자원이 없었다.

▲ 위의 그래픽이 FFX의 1차 기본 설계안이고, 하부의 그래픽이 2차 기본 설계안을 동일축적으로 비교한 것이다. 2차 기본 설계안은 1차 기본설계안과 비교해 선체의 전장이 10m 가량 줄어들어 114x14x4m로 축소되었고, 이에 따라 RAM 발사기 하부에 있는 대공무장 추가장착을 위해 확보된 이 없어지게 되었다.

 추가해서 울산급과 포항급의 임무를 승계해야 한다는 사업의 태생적 성격상, 척수를 줄여서 성능을 강화하는 방안도 선택하기 어려운 처지였다. 실제로 FFX는 24척 이상을 건조하여 기존의 1, 2, 3함대에 배치하여 해역함대의 중추로 EEZ 영역 내에서 초계 및 대함/대잠 임무 수행할 것을 요구받았으므로 아무리 못해도 최소 12~15척을 건조해야만 한다. 결국 FFX는 처음부터 예산부족과 절대수량이라는 두 개의 말뚝에 묶인 채, 제한된 범주 내에서 기본적인 요구사항만을 충족시키는 최적의 조합을 찾아 나가야 하는 어려운 처지에서 출발해야만 했다.

◆ 한정된 FFX 건조예산
 FFX 건조예산 역시 크게 제한받고 있다. 설계 및 개발비용을 제외한 전투함의 획득비용은 무장을 포함해도 3,000억에 미치지 못하는 선에 묶여버린 상태이다. 이마저도 가급적 추가적인 절감방안을 강구하도록 해군으로부터 요구받았던 것으로 알려진다. 따라서 전투함의 구성요소는 성능이 부족하더라도 가급적 국산화하거나, 현용장비와 호환성을 갖출 것이 요구되었다.

 상황을 더 악화시킨 것은 한국해군의 강화된 전략목표, 즉 상륙작전 지원과 대 수상사격을 위한 127mm급 대구경 함포의 탑재, 기존의 울산급 보다 강화된 대공방어능력, 호위함/구축함에 상당하는 표준적 대함공격능력, 기본적인 대잠임무를 위한 발전된 헐 마운트 소나와 해상작전 헬리콥터 탑재능력 등이 요구되었다는 점이다. 당연히 설계 및 건조를 맡은 업체의 입장에서는 요구에 비해 너무 예산하락이 지나치며, 과연 이런 전투함을 건조해서 채산성이 나오겠느냐는 볼멘 목소리까지 터져 나왔다.

두 번째, FFX 1차 기본설계안 분석
 결국, 2006년 7월에 협상대상 및 우선순위업체로 지정된 현대중공업은 해군의 요구조건을 바탕으로 1차 기본설계안을 완성하였다. 방위사업청에 의해 공개된 자료에 따르면, FFX의 1차 설계안에서는 전장 124m, 전폭 14m, 흘수선 4m의 대형함이었다. 이는 광개토대왕급 구축함에 비해서도 길이만 10m 가량 짧을 뿐, 그이외의 선체규격은 사실상 대등한 수준이었으며, 전장 102m, 전폭 11m, 흘수 3m인 기존의 울산급 호위함과는 아예 한 체급 이상 차이가 있었다.

 당연히 배수량도 크기에 걸맞게 늘어났다. FFX의 배수량은 경하 2,500t, 만재 3,100t으로 경하 1,400t, 만재 2,300t급인 울산급에 비해 1,000톤 정도 대형화되었다. 이들 대형 선체확보는 이미 개념설계 당시부터 정립된 것으로, 호위함과 초계함의 후속함을 단일화시키고 임무수행능력 향상을 위해 선체를 대형화한다는 것이 기본구상이었다. 실제로 울산급과 포항급은 거주성과 내파성의 문제로 인해 연안작전조차도 크게 제한받곤 했으므로, 선체 확대를 통한 작전능력 확보는 사업 초기단계에서부터 상당한 지지를 받았다.

▲ 완성형에 해당하는 FFX 2차 기본설계안으로 구현된 울산-I Batch1의 모습이다. 전체적으로 함교 상부구조물 1층을 낮추??사라진 공간을, 함교 상부구조물을 함의 전방으로 확장시켜 확보했지만, 그 결과 대공무장 추가장착을 위해 확보된 이 상부구조물과 통합되어 사라졌고 덕분에 RIM-116 RAM 발사기가 함교 상부로 이동하였다.

◆ FFX 1차 기본설계안의 우수성
 FFX의 1차 기본설계안은 대형화된 함형에 발전된 스텔스 설계를 비롯한 각종 무장시스템 도입설계를 대폭적으로 적용한 것이었다. 선체는 스텔스성을 위해 현측통로를 내부에 수납하였고, 선체 상부구조물과 일체형으로 설계되었다. 그리고 함교부는 4층으로 구성되었으며, 함교 전방에는 차후 수직발사장치를 수납할 수 있는 8m가량의 이 위치하였다.

 1차 기본설계안 당시 탑재 대공무장은 정식으로 확정되지는 않았으나, 일단 이미 국내 주력무기로 자리를 굳히고, 채용 가능성이 높았던 RIM-116 RAM 21발을 탑재한 Mk 49 발사기를 설치하는 형태로 기획되었다. 다만 Mk 49 발사기 하부의 구조물 내부에는 안정화 구조와 내열벽, 냉각시스템, 완충공간 등을 위한 예비공간을 마련하여 차후 새로운 무장변화, 그러니까 ESSM과 같은 신형 함대공 무장용 수직발사기에 대비한 설계??반영되었다.

 선체를 보면, 선체 1개층과 상부구조물은 모두는 레이더 스텔스성을 고려해 3~5도의 경사를 지니도록 설계되었다. 다만 경사를 지속적으로 유지하는 사다리꼴 형상은 선체의 상부로 갈수록 가용공간을 협소하게 만들므로, 선수갑판을 기준해 1층 지점에서 역경사를 주는 독일의 MEKO-A 시리즈와 유사한 설계를 채택하게 되었다.  이들 형상은 전반적인 중량과 건조비용을 늘리며 악천후시 선박의 안전성을 해치는 등의 문제가 있긴 했지만, 전반적인 스텔스성과 내부공간 활용측면에서 긍정적이었다. 정리하면, 기존 한국형 구축함 시리즈 전투함에 비해 1차 기본설계안은 스텔스 설계를 적극적으로 도입하여, 독일의 MEKO-A 시리즈에 근접한 우수한 전투함정이었다.

◆ FFX 1차 기본설계안의 주요장비
 함교구조물 후방 상면에 일체형으로 설치된 마스트는 계단식 다층구조였으며, 확장 구조물에 목표추적레이더를, 상층구조물에 3차원 대공탐색 레이더와 SLQ-200K 소나타 전자전용 안테나를, 마스트 위에는 360도 회전하는 IRST를 배치하였다. 그리고 상대적으로 비중이 낮은 항법 레이더와 EOTS(전자광는 마스트에 설치되지 않고 함교상부에 장착되었다.

▲ 탈레스사가 FFX를 위해 제안한 스텔스 통합형 마스트이다. 모든 탐지레이더 및 통신장치를 일체화된 마스트에 집어넣은 것은 FREMM 급에 적용되었다. RCS를 1/1000 까지 줄이려면 이러한 고도의 기술이필요하다.

 선체를 기준으로 기관실이 위치하는 마스트 후방에는 배기가스 방출용 연돌이 설치되었다. 연돌은 레이더 스텔스를 위해 선체 상부구조물 및 마스트와 같은 <이중 굴절형상>이 적용되었으며, 내부에는 캐나다 DAVIS사의 적외선 신호차단기인 과 유사한 장비를 설치하여 배기를 통한 적외선신호 노출을 억제하였다. 다만 다목적 작전에 사용되는 내화정은 해외의 스텔스 전투함처럼 측면선체에 내장하고 스텔스 실드를 설치해 RCS를 저감하는 등의 복잡한 노력없이 단순히 연돌 측면에 3연장 경 어뢰 발사기와 함께 배치되었다. 연돌의 후방으로는 8발의 대함미사일을 위한 공간과 헬리콥터 격납고, 헬리콥터 갑판이 위치하며, 헬리콥터 격납고 상부에는 위성통신체계와 2세트의 SLQ-261K TACM(어뢰음향대항체계), 골키퍼 CIWS가 설치되었다.

 헬리콥터 착륙갑판은 광개토대왕급 구축함과 동등한 280m2급의 헬리콥터 갑판을 확보해 15t급 헬리콥터 이/착함이 가능한 수준으로 기획되었지만, (실제로 유사한 크기의 광개토대왕함급 갑판에 9t급 슈퍼 퓨마가 착륙한 사례는 있다.) 정작 헬기격납고는 길이가 20m에도 한참 미치지 못하며 그 폭도 좁은 편이어서 중급 헬리콥터급 조차도 수용이 어렵다. 하지만 이는 배수량 한계상 어쩔 수 없는 것으로 해군은 받아들였다. 전반적으로 현대중공업의 1차 기본설계안은 선체의 규모나 구성, 스텔스성 등에 있어 Blohm and Voss가 자랑하는 MEKO A-200 시리즈에 근접한 수준이었다. 하지만 높은 성능은 그 만큼 비용을 요구하고 있었다.

세 번째, 완성된 FFX 2차 기본설계안 분석
 현대중공업이 내놓은 FFX 1차 기본설계안에 대해 어느정도 비용증가가 필요함을 알게 된 한국해군은 건조비 절감을 위한 설계변경을 요구하게 된다. 참고로 FFX 2차 기본설계안은 일부 수정이 있기는 하겠지만, 설계완료시기가 얼마남지 않았으므로 일부 작은구조상의 차이가 있겠지만 사실상 FFX의 완성형 설계라고 할 수 있다. 2차 기본설계안은 기본적으로 Mk 45 Mod 4 127mm 함포, RIM-116 RAM 블록 2을 탑재한 Mk 49 함대공 미사일 발사기, SSM-700K 해성 대함미사일 8기, 2기의 324mm 어뢰발사관, 골키퍼 CIWS로 이어지는 5종의 주력 무장은 변화가 없었다. 하지만 밀리터리 리뷰가 구현한 그래픽과 같이 선체의 기본형상은 큰 폭으로 변경되었다

▲ FFX와 비슷한 만재배수량 갖는 싱가포르 해군의 포미더블급. 만재배수량이 3,200톤에 불과하지만 헤라클라스 위상배열레이더 시스템과 32연장 아스터-15 함대공 미사일을 통한 다목표 요격능력을 갖추고 있다.

◆ 줄어든 FFX의 선체구조물
 2007년 5월부터 6월에 나온 FFX 2차 기본설계안의 특징은 1차 기본설계안과 비교해 선체의 전장이 10m가량 줄어들어114x14x4m로 축소되었고, 이에 따라 선체 각부의 위치가 조정되었다. 스텔스성을 위해 직선형으로 경사를 주어 설계되었던 선체는 이순신급 구축함과 같이 클리퍼가 추가된 방식?막?변경되었고, 선체의 함교 상부구조물은 최상층 1층이 삭제되어 3층 구조물이 되었다. 함교 상부구조물 1층을 낮춘 만큼 사라진 공간은, 함교 상부구조물을 함의 전방으로 확장시켜 확보했지만, 그 결과 대공무장 추가장착을 위해 확보된 이 상부구조물과 통합되어 사라졌고, 덕분에 RIM-116 RAM 발사기가 함교 상부로 이동하였다.

◆ 악화된 선체 구조설계
 상부구조물 위치를 옮기면서 RIM-116 RAM의 직접 대응범위는 확대되었지만, 추가적인 대공/대잠 무장을 위시한 VLS(수직발사장치)를 장착할 공간은 사실상 완전히 삭제되었다. 상부구조물과 함포 사이는 공간은 10m미만으로 매우 협소하고, 선체자체의 깊이도 7.2m에 불과하여 정상적인 방법으로는 국내 개발형 순항미사일이나 홍상어 탑재를 위한 KVLS(한국형 수직발사장치)이나 대형 무장운용이 가능한 Mk 41 Strike Pac형 수직발사기 등을 장착하는 것은 불가능하다. 물론, 오스트레일리아의 아데레이드 프리깃에서 보듯 연장구조물을 전방 선체에 설치하여 반 삽입형태로 마무리하는 것도 가능하지만, 이것은 RIM-162 ESSM와 같은 소형 함대공 미사일 정도만을 탑재시킬 수 있다

▲ 영국해군의 Type45 데어링급으로, 초저고도로 다가오는 대공목표 탐지거리를 높이고자 무려 30m높이의 마스트에 SAMPSON 다목적 레이더를 장착하고 있다.

 문제는 대잠을 중점목표로 하는 FFX는 홍상어와 같은 대형의 함대잠 유도무기를 운용??수 있어야하나, 현재의 설계안으로는 이들 대형무장의 운용은 거의 불가능하다는 점이다. 더욱이 상부구조물 전방에 화력을 지나치게 집중시켜, 일격에 지휘능력과 화력 대부분을 함께 잃을 가능성도 배제할 수 없게 되었다. 그리고 선체의 배치구조상 상부구조물 앞의 전방 선체내에 대형 공동사용구역이 들어가는 것으로 알려지고 있어, 해당설비의 없애지 않는 한 VLS(수직발사장치)의 장비의 추가장착은 사실상 불가능하다고 보아야 할 것이다.

◆ 악화된 스텔스 성능
 레이더 스텔스 설계측면에서도 상당한 수정이 가해졌다. 앞서 거론한 선체전방의 클리퍼와 함께, 1차 설계안의 이중경사 구조 대신에 이순신급 구축함과 유사한 사다리꼴 단면이 채용되었다. 당연히 선체 건조비용은 저렴해 졌지만 스텔스성과 내부공간은 협소해 졌다. 특히나 함교 상부구조물 측방에 개방 통로를 증설한 것도 스텔스성에 악영향을 끼쳤다. 이들 개방통로는 외부관측이나 관함식을 위한 대함경례용으로는 좋지만, 개방통로와 함께 인명보호용 난간의 설치는 스텔스 성의 입장에서는 좋은 선택이 아니다. 

▲ 스웨덴의 비스비급 초계함. 적 레이더의 탐지거리를 줄일 정도의 레이더 스텔스성을 위해서는 모든 외부장착구조물을 배제하고, 여기에 세심한 내부설계까지 포함한 비스비급 정도의 설계가 필요하다.

 스텔스 형상의 마스트도 단순화되어 이순신급과 유사한 형태로 변경되었으며, 이로 인해 중량과 비용을 감소시키는 대신 스텔스성의 추가적 손실을 감수해야 했다. 특히 함교구조물이 1층 이상 낮아지면서 레이더의 감시높이에도 손실이 있었다. 중량물인 레이더의 높이가 낮아지는 것은 함의 안정성에 영향을 끼치는 Top heavy를 피할 수 있지만, 레이더의 감시면적(Radar horizon)을 좁혀 저고도 위협 탐지범위를 축소시킨다는 문제점이 있다. 현대해군의 추세는 가급적 높은 위치에 레이더를 장착해 저고도 탐지영역을 확장하는 것으로, 영국해군의 Type 45 데어링급은 다목적 대공레이더인 SAMPSON을 위해 마스트의 높이를 30m까지 늘리기도 하였다.

◆ 완성된 FFX 설계안 정리
 전체적으로 FFX 2차 기본설계안은 선체의 전장을 단축시켜 구조와 공정이 단순화시켜 건조비용을 어느 정도 낮추는 효과가 있었다. 대신 차후의 무장확장 능력이나 생존성에 직결되는 스텔스성은 상당부분 퇴색하였다. 하청업체나 관계자 등에 따르면, 내부적으로도 한국형 구축함 급의 표준에 맞춰 설계된 넓어진 거주공간이나 침대와 같은 편의시설, 넓어진 통로 등이 구형 울산급 호위함(FFK)규격까지 다시 하향된 것으로 알려지고 있다.

▲ FFX의 최대 혁신점인 슈퍼링스 Mk 99 헬기에서 발사되는 청상어 경어뢰의 모습이다. FFX는 슈퍼링스의 운용을 통해 목표에 대한 탐지범위 및 대함미사일 공격범위를 2배 이상 향상시키게 될 것이다. 그리고 대고속정 공격능력에서 큰 향상을 가져올 것이다.

 승무원 숫자
역시 1차 기본 설계안은 WICS(Wireless Internal Communication System : 무선내부통신시스템)와 같은 자동화 설비를 통해 최대한 감소시키려 했지만, 지금은 다시 145명 선으로 책정되어 울산급과 사실상 동일하다. 이들 선택은 건조원가 측면에서는 이득이 되지만 증가된 승무원 숫자만큼 내부 활용면적이 줄어들어 전투능력 유지를 위한 <인간공학적 편의성>에 대한 장점은 포기해야만 한다.

 이렇게 FFX의 성능이 악화된 것은 처음부터 성능을 규정하고 그에 맞춰 개발하는 의 사업구조가 아닌, 제한된 예산과 사업규모 하에서 요구 성능을 충족하는 의 사업구조를 채용했기 때문이었다. 문제는 현대 수상전투함에서 선체의 건조비용이 전체 획득비용에 차지하는 비율이 일부분에 불과하다는 점이다. 다시 말해 설계변경을 통한 건조비용의 절약은 약 100억이 되지 않을 것으로 판단된다. 본 비용은 분명히 작은 비용은 아니나, 향후 무장시스템 강화 등을 위한 후속함 건조나 개량사업 시의 재설계/개조비용 등을 감안한다면 궁극적으로는 선체건조 규격변화로 인한 절약은 앞으로 보다 많은 비용증가를 발생시킬 확률이 높다
고 본다.

정리하며...
 결국, 한국해군은 이상적인 성능보다는 현실을 반영한 설계를 이용하여 FFX함을 건조할 것이며, 이것의 옳고 그름은 미래세대의 몫으로 남겨지게 되었다. 다만 실제로 함정을 운용하는 운용자들이 진정 아쉬워하는 부분은 눈에 보이지 않는 스텔스나 미래형 무장가능성 보다는, 워터제트와 같이 연안에 효과적인 추진체계가 도입되지 않았다는 점이었다. 추가하여 무장시스템을 줄이더라도 되도록 선체의 공간을 키워서 악천후 상황에서의 작전능력을 향상시키고, 만성적인 피로에 시달리는 함내 근무자의 거주성을 향상시켜 스트레스를 줄임으로써 작업능률을 높이는 선진국형의 설계시스템이 반드시 필요하다고 관계자는 언급하였다.