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윤영하급의 엔진 문제에 관한 기사를 하나 보고

http://skywork.tistory.com/1654
■ 주의: 아래 글은 웹서핑하며 읽은 이야기를 바탕으로 정리한 내용과 생각입니다. 틀린 이야기를 인용했을 수 있으며, 잘못 알아들었을 수도 있고, 제가 무지해 잘못 쓴 내용도 있을 것입니다. 방위산업이나 군사에 문외한인 일반인 생각인 만큼 그런 게 더 많을 것이라 생각합니다. ■

저 프로젝트가 여러 가지로 구리다는 의견에 동감이지만
그걸 조함단이 손대지 않고 업체가 만들어 그렇다는 주장에 대해서 저는 해군의 밥그릇챙기기라고 생각합니다.

 

1. 조함단?

우선, 해군 조함단이 관여하지 않고 방사청이 주관해서 배가 저 꼴이란 비난은 온전히 받아들이기엔 찜찜합니다. PKX-A급의 "선체 기본설계는 2002년 12월에 계약, 한진중공업에서 18.5개월동안 수행, 2005년 8월에 건조, 1년 뒤 시험평가 시작"했다고 하며, 여러 가지 문제가 다발해 인도는 2010년. 그럼에도 문제는 해결되지 않은 채 후속함까지 총 18척 건조 중 및 건조 예정. .. 해군 조함단에서 "건조"단계에 직접 관여하지 않은 건 사실인 모양입니다. 그런데, 방위사업청은 설계랑은 상관없는 2006년에 개청했거든요..

만약 방위사업청으로 업무가 이관돼서 일이 이렇게 꼬였다는 주장을 받아들이자면, 한진중공업의 기본설계과정, 그리고 기본설계가 끝난 2004년 여름부터 2005년 여름 건조시작할 때까지 (방사청이 존재하지 않던 그 시기에) 당시 해군 조함단은 뭐하고 있었는지 해명해야 할 겁니다. 또한 시험평가에서 갖은 문제가 생겼는데 왜 해군은 12번함까지 발주하면서 초도함에 문제가 생긴 시점에 공정을 제동걸지 않았는지도 해명해야 할 겁니다.

다만, 아예 업체가 설계하지 않고 해군이 선체를 설계했다면? 그랬으면 융통성이 있었을거란 생각은 듭니다. 안 되겠다 싶으면 처음으로 돌아가서 다시 설계하는 게 좀 더 쉽지 않았을까 하는 기대감. (그런데, 업체설계로 간 건 해군조직이 해봐야 이젠 적어도 선체설계는 민간보다 기술이 떨어지는 게 자명하니 그리 하기로 한 게 아니겠습니까. 그럼에도 이 꼴이니 한진중공업의 설계 능력은 이걸로 증명됐다고 봐야죠)

둘째, 해군 조함단이 부실한 품질관리와 검증은 올해도 도마에 올랐습니다. 조직이 아주 없어진 것은 아닌지 이 뉴스에서도 "해군 조함단"이라고 지칭하는데, 이것이 오보인 지 아니면 손원일급 건조년인 2006년 이후에도 계속 존재하는 지는 확인 필요. 기사는 규정보다 안 좋은 볼트를 사용했고, 214급 잠수함 시험항해때 파고가 잔잔할 시기만 택해서 검증이 부실했다는 이야기입니다. (알다시피 이 잠수함은 항해시 기우는 문제와 소음 등으로 그리스 해군이 인수거부한 일이 있습니다. 그리스의 경우 실은 재정문제때문이란 소문이 있었지만, 우리 해군도 시험항해때 문제가 발생했고 결국 고쳤다고 보도되었습니다. 그런데, 저 뉴스에 따르면 그 시험항해 조건이 엄격하지 못했던 모양입니다)

YTN 보도 스크린샷, 2011.5.18. "해군 잠수함 나사 100여 개 풀리고 부러지고..."

 

2. 엔진?

그래서 저는, 조함단이 했어도 마찬가지가 아니었을까 생각합니다. 그보다 엔진선택문제란 기사를 보니 저거 혹시 정의승 해군 뇌물 비리와 관련된 건 아닌가 하는 쓸데없는 의심이 들기까지 하네요. 어느 엔진이든 MTU계열이긴 하지만.. 하여간에, 디펜스타임즈의 보도는, 윤영하급이 체급에 비해 너무 마력이 크고 부피가 큰 디젤엔진을 단 것이 큰 문제라는 지적입니다. 전에 잘 나온 말은 흔히 엔진 4개의 출력을 모아 워터젯 3개로 나누는 복잡한 동력전달구조를 탓했더랬지요.

기사는 첫째, 디젤:가스터빈 비율이 대략 2:8인 다른 배들과 달리, 6:4 정도로 디젤출력이 더 크게 설계했다는 점, 둘째, 윤영하급의 디젤 엔진은 비슷한 출력인 다른 엔진보다 부피면에서 장점이 없다는 점을 말하고 있습니다. 그게 기사의 전부는 아니지만. 그런데, 딱히 어떤 근거를 대지는 못하고 있어요. 저게 어떤 법칙이라고 나온 것도 아닌 모양이고. (보통 디젤은 순항속력, 가스터빈은 최고속력에 맞추지 않나 상상해보는데) 그게 일리가 있나 한 번 찾아보았습니다.

※ 윤영하급의 국산 워터젯은 두산중공업이, 디젤엔진은 STX엔진.
비스비급은 디젤2:가스터빈4 = 15:85. 워터젯은 2기.

 

윤영하급의 엔진 구성은 8천마력짜리 디젤엔진 2기 + 6천마력짜리 가스터빈엔진 2기입니다. 합계 28000마력. 속력은 40노트대 중반 목표.
워터젯은 3기입니다. 엔진-미션-워터젯이라고. (혹은 디젤엔진 하나와 개스터빈 2개가 CODAG로 묶여 워터젯 2개로 가고, 나머지 디젤엔진 하나가 워터젯 하나에 연결되는 괴랄한 설계라는 뜬소문도)

디젤 8천마력, 4.7미터×2미터×3.5미터 (길이, 폭, 높이)
가스터빈 6천마력 LM500 약 3미터 x 직경 1미터

※ 참고, 해경 1500톤급 경비함은 엔진-워터젯 1:1직결입니다(엔진 4개 사용).
여기 달린 엔진은 1만 마력짜리로, 5.4미터 x 1.9미터 x 3.6미터. 물론, 배수량이 3배 가까운 대형함이 쓰는 엔진임을 일단 염두에 두어야. 이 엔진은 해경 3천톤급 경비함에도 들어갑니다.

※ PKX-A의 출력에서 디젤엔진 비율이 큰 것은 근거없이 이렇게 짐작해봅니다.
      첫째, 경제성을 목적으로 순항은 물론이고 약 30노트까지는 가스터빈을 안 쓰고 디젤엔진만으로 커버하려 한 것인가 하는 생각이 드네요. (FFX의 저출력쪽 디젤 엔진 출력이 총 4천 마력 정도입니다.)

      둘째, GE의 가스터빈 엔진 라인업을 보면, GE38은 모르니 빼고 LM500이 6천 마력, 그리고 바로 다음인 LM1600이 2만 마력입니다. 국내 선박용 디젤엔진은 출력별로 맞출 수 있는 모양이지만 군함용 가스터빈은 전부 LM시리즈인 걸 생각하면, 저 둘 사이 출력 가스터빈이 없었던 것이 문제가 아니었을까 생각해봅니다. 2만마력짜리 LM1600 1기 + 4천마력짜리 순항용 디젤 2기를 달아 2.8만 마력을 달성해도 되지 않았나 싶은데.. 어떤 이유로 LM1600을 제외하고 LM500 2기를 쓰는 대신 디젤을 키워 목적한 출력을 보충한 것이 아닌가하는 생각도 해봅니다. (PKX의 동력계통은 지상시험에선 정부 검사를 통과했다고 해요)

해경 500톤급 경비함은 어떤 구성일까 찾아보았습니다.. 이 배는 배수량면에서 윤영하급보다 작지는 않은 배로 보입니다. 모양은 거의 같습니다. 다만 엔진은, 초도함이 5900마력짜리 디젤 2 + 3100마력짜리 디젤 1기를 썼고 30노트선. 요즘 건조분은(작년 10월자)  6000마력짜리 디젤2 + 3600마력짜리 디젤 2기라고 합니다. 35노트 남짓. 합계 19000마력. 배수량도 약간은 는 모양.
워터젯은 엔진마다 1기씩 직결.

디젤 6000마력, 4미터 x 2미터 x 3.8미터
디젤 3600마력, 3.4미터 x 1.5미터 x 1.9미터 (이 엔진의 출력은 비스비급의 순항용 디젤의 약 두 배)

* 시험항해 조건은 진수한 다음 경하배수량에서 최적 해상조건일 때 하는 것이라 실전에선 스펙만큼 안 나온다는 얘기도 있는데(그러고 보니 비슷한 얘기를 다른 나라 배 이야기에서 읽은 적이), 윤영하급은 진수 후 시험평가에서 문제가 된 것이므로 그걸로 해명이 될 것 같지는 않고.. 그 글의 다른 지적은, 최대출력으로 달리면 해경함도 윤영하급과 같은 문제가 나올 수도 있다는 좀 불안한 이야기.

 

3.

만약 지금 8천마력짜리 디젤엔진이 문제라면,

3-1. 만약 선체에 비해 8천마력짜리 디젤엔진이 너무 커서 문제라면 이걸 해경함에 달린 6천마력짜리 엔진으로 바꾸면 어떻겠습니까. 그럼 4천마력이 줄어들므로 총 출력은 24000/28000 = 85%로 줄어들 텐데, 속력은 그래도 40노트는 되지 않을까요. 그리고, 이렇게 하는 김에 워터젯도 4기로 해서 동급 해경함처럼 각 엔진에 직결합니다. 그럼 출력 감소도 약간은 보상되겠죠.

3-2. 만약 8천마력짜리 엔진 자체가 잘못 만든 것이라 그렇고 큰 엔진 자체는 문제가 없다면, 해경 1500톤급에 다는 1만마력짜리 디젤 3기와 워터젯을 쓰고 엔진과 워터젯을 직결하면 어떨까요. [잘못된 내용으로 삭제한 부분] 이러면 출력은 충분한데 위에서 보았듯, 이 엔진 3기로 바꾸면 엔진 체적이 좀 많이 늘어납니다. 안 그래도 윤영하급은 공간이 부족하다고 알려져 있어서..

3-3 2만마력짜리 LM1600 개스터빈 엔진을 가운데에 달고, 나머지 필요 출력은 해경함에 사용된 3600마력짜리 디젤엔진을 2기 개스터빈 좌우에 답니다(이러면 총 27200마력. 디젤엔진은 기통수 늘리기 쉽다던데 개발비아끼고 검증된 기존 엔진을 쓰면 이렇게 하자는 이야기). 그리고
3-3-1. 변속기에 문제가 없으면 워터젯 노즐은 여전히 3개로 유지.
3-3-2. 아니면 워터젯은 각 엔진에 하나씩 직결해 총 3개로.
3-3-3. 다른 방법으로, 엔진 구성은 같되, 워터젯은 디젤엔진 2기에 직결해 2개만 하고, 개스터빈 출력을 나눠 디젤엔진 출력에 부가해주는 식으로(CODAG). 
    * 3-3-2와 3-3-3은 1만 마력을 넘는 출력을 감당하는 워터젯을 구입하거나 개발해야 하는 문제가 있음. 하긴 이것이 문제면

3-4. 2만 마력짜리 LM1600을 워터젯 2기에 연결. 그리고 6천마력짜리 해경함용 디젤엔진 2기를 개스터빈 양 옆에 배치. 디젤엔진에는 워터젯 하나씩 할당. 워터젯 갯수는 총 4기. 4기 모두 조향/추진 겸용으로 쓰거나, 개스터빈에 연결된 워터젯이 조향용으로 불안정하면 그건 추진전용으로 사용.

* LM1600을 이용하자는 얘기는 상상으로 적어본 것. 이 엔진은 LM500보다 훨씬 크고 무거움. 직경 두 배, 무게 네 배. 길이도 좀 더 길고. (하지만 디젤엔진과 비교하면 엔진 자체의 체적은 작은 편)


4.

만약 변속기(트랜스미션, 미션)이 문제라면

4-1.  배수량이 비슷한 해경함이 워터젯을 3기 달다가 4기 달기도 하는데, 그럼 윤영하급도 그냥 엔진당 1기씩 워터젯을 직결하면 어떨까요? 지금 건조분을 올스톱하고 한 척만 이렇게 개량해 시험항해를 해보는 게 어떨까요? 이를테면 선체 중앙에 가스터빈 엔진 2기와 워터젯을 배치하고 그 양 옆에 디젤엔진과 워터젯 2기를 배치합니다. 지금보다 훨씬 단순해지지 않을까요?

4-1-1. 8천마력짜리 디젤엔진 2개는 워터젯 하나씩 할당해 주고, 함 가운데에 6천마력짜리 개스터빈 2개를 묶어 1만 2천마력짜리 출력을 워터젯 하나에 할당하기.. 4-1과 같지만 워터젯은 여전히 3기. 대신 개스터빈이 달린 워터젯이 1만 마력을 넘는 출력을 감당해야 함. 이게 부담이라면 개스터빈을 중앙에 모아 중앙 워터젯에 직결하고 이건 추진 전용으로만 쓰기. 그리고 좌우에 디젤엔진에 직결된 워터젯은 추진/조향 양용으로 사용.

4-2. (디젤2 + 가스터빈 2)-(워터젯 3) 으로 쓰지 말고, 보통 CODAG군함들처럼 (디젤1 + 가스터빈1) - 워터젯 1 을 2묶음으로 하는 것, 그냥. 워터젯을 2개만 쓰자는 말입니다. 이 경우 문제는 워터젯이 1.4만 마력은 감당해야 하는 것인데, PKX와 해경함에 사용되는 워터젯은 1만 마력짜리 출력을 감당하는 것 같아서 비스비급에 들어가는 그런 걸 새로 사거나 개발해야 하지 않을까 하는 문제. 그리고 디젤과 개스터빈이 연결되므로 여전히 미션은 필요한 문제.


 

기타 검색결과

http://m.doosan.com/kr/insideDoosan.do?cmd=viewInsideDoosan&no=20090112112018078756&pageNo=&sort=TITLE

http://cafe396.daum.net/_c21_/bbs_search_read?grpid=SO0&fldid=51Tv&contentval=0009F0009Gzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz&nenc=&fenc=&q=%B1%BA%BB%E7%BC%BC%B0%E8&nil_profile=cafetop&nil_menu=sch_updw

기타

  • 해경 500톤급(만재 600톤대) 경비함: 엔진출력 19000마력, 속력은 최고 35노트. 단일선체. 디젤4, 워터젯 직결. 워터젯 총 4개. 작은 디젤엔진과 큰 디젤 엔진의 출력비는1:2
  • 윤영하급(만재 500톤급 중후반): 엔진출력 28000마력. 속력은 40노트대 목표. 단일선체. (디젤 2 + 가스터빈 2)->(워터젯 3). 워터젯 총 3개. 디젤엔진과 가스터빈 엔진의 출력비는 4:3
  • Visby급(640톤): 엔진출력 약 24000마력?. 속력은 35노트 이상(35+). 단일선체. (디젤1 + 가스터빈2) * 2  -> 한 묶음당 워터젯 1기. 워터젯 총 2개. 디젤엔진과 가스터빈 엔진의 출력비는 1.5:8.5
  • 하야부사급(만재 300톤 이하 200톤대): 엔진출력 18000마력. 속력은 46노트. 단일선체. 윤영하급에 사용된 LM500엔진 3기 워터젯 직결.

 

ps. 강판이 얇아서 그렇다는 썰은 못 들은 걸로 하고 싶음. ㅠ.ㅠ

ps2. 윤영하급(PKX-A)은 12척까지 건조중이고 18척까지 전투체계를 계약한 상태라는 말이 있음(확인 필요). 운용시험 중 발생한 문제가 전적으로 동력계에 있고 전투체계의 책임이 없다면, 전투체계 발주는 그대로 유지하고, 선체만 전부 건조 중지하고 개량하면 그나마 낫지 않을까요.. 그래서, 전기, 후기 건조분을 나눠 개선한 후기 건조분을 NLL에 배치하고 전기 건조분은 땜질한 다음 남해함대로 보내면?

그런데, PKX-A의 능력이 이렇게 제한적임이 밝혀진 이상, 그리고 pkx-a건조 당시와는 상황이 달라진 이상, 그리고 예산문제로 FFX가 원래의 기대에 못 미치는 배가 될 것으로 예상되는 만큼, pkx-B는 예상보다 많이 필요할 것 같죠? "PKX-A를 6척 줄인 대신 PKX-B몇 척 더 짓는 수준"을 넘어서 말입니다. 간첩선이 공기부양정과 잠수정으로 바뀐 것 말고는 80년대와 크게 달라진 게 없는 것 같은데, 조건이 그렇다면 호위함/초계함-고속정 체제가 앞으로 FFX/PKX-A - PKX-B 될 것처럼 보이는 것도 이해는 되는데(1500톤급 초계함같은 건 자칫 FFX의 후기 건조분을 대신하자는 불상사가 생길 지도 모르니까 아직은 없는 걸로 치고 이야기). 다만, 수중위협을 생각해 PKX-B라도 어군탐지기수준은 벗어나야 할 텐데..

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■ 주의: 이상의 글은 웹서핑하며 읽은 이야기를 바탕으로 정리한 내용과 생각입니다. 틀린 이야기를 인용했을 수 있으며, 잘못 알아들었을 수도 있고, 제가 무지해 잘못 쓴 내용도 있을 것입니다. 방위산업이나 군사에 문외한인 일반인 생각인 만큼 그런 게 더 많을 것이라 생각합니다. ■
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