잠수함 침몰 시 승조원 구조는 어떻게 이루어지나

(1)맨몸·비상복 입고 탈출 (2) SRC 등 외부장비 이용 (3)잠수함 구명구로 구조

<21> 잠수함 침몰 시 승조원 구조는 어떻게 이루어지나 <상>

1 맨몸·비상복 입고 탈출

2 SRC 등 외부 장비 이용

3 잠수함 구명구로 구조

 

 

선 승조원 구조·후 선체 인양

레스큐·샐비지 작전 순차적 진행

 

수중사고시 막대한 재원·시간소요

인접국과 연합해 구조 추세

한국 ‘서태평양 훈련’ 2번째 지휘

잠수함 운용국 높은 위상 과시

 

 

 

기사사진과 설명

잠수함 침몰 심도에 따른 승조원 탈출 및 구조 개념도.

 

잠수함 침몰 시 승조원 먼저 구조한 뒤 선체는 나중에 인양

잠수함 승조원 생활을 대표적인 3D( Difficult, Dirty, Dangerous) 직종으로 분류하는 사람들이 있다. 그러나 우리 잠수함 승조원들에게 물어보면 ‘위험하다(Dangerous)’는 말에는 대체로 수긍하나 다른 두 가지에는 동의하기 어렵다고 한다. 역시 잠수함 승조원들의 눈에는 힘들고 더러운 것은 보이지 않는 것 같아 천만다행이다.

잠수함은 일단 물속에 들어감과 동시에 높은 수압을 받으면서 눈은 감고 ‘소나(음파탐지기)’라는 귀로만 듣는 장님의 상태로 항해하기 때문에 위험한 것은 사실이다. 이렇게 높은 수압을 받기 때문에 물속에서는 조그만 사고도 승조원 전체의 운명을 결정짓는 대형 사고로 확대될 가능성이 많다.

이런 사고에 대비해 잠수함 승조원들이 가장 많이 숙달하는 훈련이 화재가 났을 때 불을 끄는 ‘소화훈련’과 선체가 파손돼 물이 들어올 때 막아내는 ‘방수훈련’이다.

잠수함이 물속에서 사고가 나면 일단 신속하게 수면 가까이 올라와 수압을 줄이고 수면 위로 부상해 대형 사고를 면하는 것이 최선이다. 그러나 장비 고장으로 수면 위로 올라오지 못할 때는 얕은 수심에서는 맨몸으로 탈출하고 깊은 수심에서는 외부로부터의 구조를 기다릴 수밖에 없다.

1900년 초 군함으로서 잠수함이 탄생한 이후 발생한 200여 회의 사고 중에서 침수 또는 침몰 사고의 80% 정도가 100m 이하의 얕은 수심에서 발생했다. 이 중 침몰사고의 경우 승조원 구조에 성공한 사례는 그리 많지 않다. 바다에서 인명사고가 발생했을 때 가장 어려운 점은 체온을 적절하게 유지하는 것이다. 통계적으로 사람이 바다에 빠졌을 때 수온 섭씨 5도 이하에서는 1시간 이내에 사망할 수 있다고 한다.

 

기사사진과 설명

잠수함 구조함에서 심해 구조정인 DSRV를 진수시켜 사고 잠수함 선체에 접합시키고 있는 장면.

수중에서 잠수함 운용 중 사고가 발생해 스스로 물 위로 올라오지 못할 경우에는 외부에서 구조해 줄 때까지 안전한 상태를 유지해야 한다. 이를 위해서는 압력 선체가 수압에 의해 파괴되지 않아야 하고, 승조원들이 생명을 유지할 수 있도록 식료품이 있어야 하며, 생명 유지를 위한 필수적인 계통들(산소 공급, 탄산가스 제거, 청수 공급, 오수처리 및 냉난방 등)이 정상적으로 작동해야 한다. 잠수함이 침몰하면 두 가지 구조작전이 순차적으로 진행되는데 이는 레스큐(Rescue)와 샐비지(salvage)다. 먼저 진행되는 ‘레스큐’의 사전적 의미는 위험이나 어려움에 빠진 승조원을 구하는 것이고, 다음에 시도되는 ‘샐비지’는 조난·화재 등으로 인해 난파하거나 침몰한 선박의 선체를 인양(구조)하는 것이다. 이번 회부터 3회에 걸쳐 잠수함이 해저에 침몰했을 때 1차적으로 시도되는 승조원 구조(Rescue) 작전에 대하여 알아보고자 한다. 승조원 구조 방법으로는 ①맨몸으로 탈출하거나 비상탈출복을 입고 스스로 탈출하는 방법 ②SRC(Submarine Rescue Chamber)나 DSRV(Deep Submergence Rescue Vehicle) 등 외부 장비를 이용해 구조하는 방법 ③잠수함에 특별히 설치된 구명구(救命球: Rescue Sphere)를 이용하는 방법이 있다.



잠수함 구조 작전은 인접국과 연합작전 추세로 발전

잠수함 조난 상황은 개인뿐만 아니라 국가의 재난 상황으로 이를 사전에 방지하기 위한 안전대책을 마련하는 것은 대단히 중요하다.

수중에서 발생하는 잠수함 사고에 대비하는 안전대책은 잠수함 구조함·구조정 등 구조 전력·장비를 갖추는 하드웨어 분야와 이를 사용하기 위해 교리를 발전시키고 구조 조직을 구축하며 필요 시 인접국과 연합구조작전 절차를 숙달하는 소프트웨어 분야로 구분해 설명할 수 있다. 수중에서 발생한 사고를 수습하기 위해서는 잠수함 구조함, 구조 장비, 구조전문 인력 등 막대한 재원과 시간이 소요되기 때문에 어느 국가도 대응책과 구조전력을 완벽하게 보유하고 있지는 않다. 심지어는 막강 수중전력을 보유하고 있는 미국·러시아 등도 마찬가지다.



한국해군은 2004년에 이어 두 번째로 서태평양 잠수함 탈출 및 구조훈련 지휘

한 국가의 능력만으로는 해결하기 어려운 문제들을 극복하기 위해 잠수함 보유 국가들 간의 연합구조훈련이 진행되고 있다. 그중 하나가 서태평양 잠수함 탈출 및 구조훈련(Pacific Reach Exercise)이다. 서태평양 잠수함 탈출 및 구조훈련은 지난 2000년 시작됐으며, 일곱 번째인 2016년 훈련은 지난 5월 25일부터 6월 3일까지 제주 동방해역에서 실시됐다.

한국 해군은 이번에 두 번째(첫 번째는 2004년)로 훈련 주관국을 맡아 참가 전력을 지휘했으며 잠수함 운용국으로서의 높은 위상을 보여줬다.

이번 훈련 참가국은 한국·미국·일본·호주·말레이시아·싱가포르 등 6개국이고 참관국은 영국·캐나다 등 12개국이다. 이 구조 훈련은 잠수함 조난 상황이 발생했을 때 인접국가 간 공조를 강화하기 위해 2∼3년 주기로 실시하고 있는데 갈수록 잠수함 보유국들의 관심이 높아지고 있으며 향후 중국·러시아 등 많은 국가가 훈련에 참가할 것으로 예상된다.



선진국에서는 주기적으로 조난 잠수함 탐색 및 구조훈련 집행

미국 등 선진국과 나토(NATO) 해군에서는 주기적으로 침몰 잠수함 구조 훈련을 집행하는데 코드명(Code Name)은 ‘Exercise Subsmash’다. 잠수함사령부에서는 작전임무 중인 잠수함이 ○○시간 통신이 두절되면 국제 조난 주파수로 서브룩(Sublook)을 전파하게 되고 이를 접수한 인근 해역의 모든 선박과 항공기는 잠수함 탐색 및 구조장비를 탑재하고 현장으로 출동 준비를 하며 잠수함을 찾기 위해 모든 노력을 한다. 그래도 잠수함이 통신으로 접촉되지 않고 위치를 알 수 없을 경우 ○○시간이 경과되면 서브성크(Subsunk)를 전파하게 되며 이는 잠수함이 침몰했음을 의미한다. 이때부터는 잠수함 탐색 및 구조를 위해 모든 세력이 투입돼 항공기의 소노부이, 수상전투함의 소나, 잠수함의 소나 등을 활용하면서 침몰 잠수함을 탐색해 위치를 확인한다. 잠수함의 위치가 확인되면 위치 표시 부이를 설치하고 각종 구조장비를 이용해 승조원 구조와 선체인양을 위한 작전계획을 집행한다.

40명까지 탈출 구명구, 조난 승조원엔 ‘구세주’

<22> 잠수함 침몰 시 승조원 구조는 어떻게 이루어지나?(중)

2016. 06. 19   12:52 입력 | 2016. 06. 19   15:22 수정

독일서 설계…자체 부력 탱크 장착

공기 공급 없이 8~9시간 생존 가능

맨몸 탈출은 기압차로 감압병 우려

 

 

기사사진과 설명

한국 해군의 잠수함 구조함인 청해진함의 항해 장면.

 

 

잠수함 구조함(ARS: Submarine Rescue Ship)의 역할

잠수함 구조함은 침몰 잠수함 발생 시 현장에 투입돼 제반 구조 작전을 지휘하는 역할을 한다. 침몰 잠수함 인근 해역의 항공기, 수상함의 소나와 소나부이로 침몰 잠수함의 위치가 개략적으로 파악되면 잠수함 구조함은 자체 보유하고 있는 소나와 ROV를 이용해 침몰 잠수함의 위치를 최종 확인하고 위치 표시 부이를 설치하며 이후 현장에서 구조작전을 지휘한다.

미국·영국·일본·중국·러시아·프랑스·이탈리아·스웨덴 해군 등이 잠수함 구조함 또는 구조정을 운용하고 있다. 한국 해군도 1996년 말 청해진함을 건조, 1998년 6월 동해에 침몰한 북한 유고급 잠수정을 공기백(Air Bag)을 이용해 성공적으로 인양했다. 미국 해군은 2척의 잠수함 구조함을 운용하다가 이미 퇴역시켰으며, 심해구조정(DSRV: Deep Submergence Rescue Vehicle)을 운용했으나 이들도 취역한 지 오래돼 모두 퇴역했다.

잠수함 구조함은 심해 구조용으로 레스큐 챔버(SRC: Submarine Rescue Chamber)나 DSRV를 적재하고 있으며, 탈출 시 고압에 노출된 승조원을 치료하기 위한 감압 챔버(Depression Chamber)도 보유하고 있다. 잠수함 구조함이나 구조정을 보유하지 않은 국가의 해군은 민간 회사에서 운용하는 구조함에 구조를 의뢰하며 인접 국가 해군들과 협력체계를 구축하고 있다.

 

 

 

 

잠수함 침몰 시 승조원 탈출 및 구조 방법

맨몸(Escape)탈출/비상 탈출복 착용 후 자유상승(Free Ascent)

침몰한 잠수함에서 승조원들이 외부 장비를 사용하지 않고 수면까지 탈출하는 방법에는 두 가지가 있는데 하나는 맨몸으로 올라오는 것이며 다른 하나는 비상 탈출복을 착용하고 올라오는 것이다.

아무리 작은 잠수함일지라도 유사시 승조원이 탈출할 수 있는 탈출실(Escape Trunk/Tower)이 있다. 탈출할 때는 탈출실의 압력을 외부 수압과 동일하게 유지하고 탈출실 해치(수직통로)를 열어서 탈출한다. 탈출실을 통한 탈출이 불가능하고 함 내 압력의 증가 속도가 빠를 경우 잠수함 해치를 열고 바로 탈출하기도 한다. 잠수함 탈출 해치에는 스커트(Skirt)가 설치돼 있어서 해치 내부로 해수가 유입되는 것을 막아주므로 호흡을 하면서 탈출할 수 있다.

맨몸 자유상승은 1851년 2월 1일 독일 발트해의 킬 만에서 최초로 성공했다. 브란트타우허(Brandtaucher)란 잠수정을 개발한 빌헬름 바우어(Whilhelm Bauer)와 동승 승조원 2명이 수중시험 도중 수심 18m에 침몰했는데 이들은 맨몸으로 무사히 탈출했다.

맨몸 탈출 시 가장 큰 장해 요인은 몸이 잠수함의 침몰 심도에 해당하는 수압을 받다가 수면으로 갑자기 올라오면서 급격하게 압력이 감소해 감압병(Decompression sickness)에 걸리기 쉽다는 것이다. 감압병은 잠수병이라고도 하는데 잠수 중 인체에 과다하게 축적된 질소가 수면으로 급상승하거나 짧은 시간에 반복 잠수를 할 경우 잠수부의 몸속에서 질소 방울로 변해 신경세포를 압박하거나 혈액순환을 방해함으로써 발생하는 질병이다. 국내에는 감압병 치료 설비가 몇 군데밖에 없는데

그중 하나가 진해 해군해양의료원에 있다. 한국에서는 1979년 3월 5일 최초로 감압병 치료를 시작했다.

승조원들이 수면으로 올라올 때 수압으로부터 신체를 보호하면서 신속하게 부상하기 위해 특별히 제작한 비상 탈출복을 사용하기도 한다. 그렇게 해도 수심 30m 이상에서는 상당히 위험하지만 훈련을 잘 받은 경우 180m 정도에서도 탈출할 수 있다.

수면으로 상승 시는 통상 2.4m/sec의 속도로 올라오는데 이때 계속 숨을 내쉬면서 올라와야 한다. 갑작스럽게 상승하면 심한 압력 차이로 잠수병에 걸릴 수 있으며 잘못하면 허파가 터져 즉사하는 경우도 있다. 예를 들면 수심 30m에서 탈출하는 경우 수면에 오르면 허파의 공기가 3배로 팽창한다. 그렇기 때문에 미리 숨을 내쉬어서 공기 양을 줄이지 않으면 허파 손상으로 생명을 잃게 될 수도 있다.

1916년 10월 9일 코펜하겐에서 덴마크 잠수함 디커렌(Dykkeren)이 적함과 충돌, 침몰했는데 9명의 승조원 중 3명이 비상 탈출복을 착용하고 수심 8.5m에서 무사히 탈출했다. 그러나 훨씬 뒤인 1927년 12월 17일 미 해군 잠수함 S-4는 함선과 충돌한 후 31m의 수심에 침몰했는데 승조원 모두가 사망했다. 이 사고를 교훈 삼아 미국은 개인탈출용 몸센 렁(Momsen Lung)과 여러 사람이 함께 탈출할 수 있는 매캔 레스큐 챔버(McCann Rescue Chamber)를 개발했다. 필자가 잠수함 탑재 무기어뢰 편에서 간단히 언급했듯 1944년 10월 24일 대만 해협에서 미 잠수함 탱(Tang: USS-306)이 자기가 쏜 어뢰에 맞아 수심 55m에 침몰했다. 이때 몸센 렁을 착용하고 전부 어뢰발사관에서 13명이 탈출했는데 그중 5명이 생존한 기록이 있다.



잠수함 선체 일부에 부착된 구명구(救命球·Rescue Sphere)로 탈출

독일 IKL(Ingenieeur Kontor Lueck)사가 설계하고 HDW(Howaldtswerke Deutshe Werft)사에서 건조해 인도 해군에 인도한 Type 209급 1500톤 잠수함에 구명구가 설치됐다. 독일이 1964년 이후 세계 각국에 140여 척의 잠수함을 수출했지만 구명구를 설치한 잠수함은 인도 외에는 없다. 이 구명구는 자체 부력 탱크를 가지고 있으며 한 번에 40명의 승조원을 탈출시킬 수 있고 외부 공기 공급 없이 8~9시간 동안 생존이 가능하다. 구명구가 수면으로 떠오르면 통풍 마스트를 올리고 해상 상태가 잔잔하면 상부 해치도 열 수 있다. 구조함이 도착해 4노트의 속력으로 예인하거나 크레인으로 구조함 갑판에 인양해 승조원을 구할 수 있는 아주 효과적인 구조 시스템이다.

신속 더한 신기술 SRDRS, 2000피트까지 ‘거뜬’

<23·끝> 잠수함 침몰 시 승조원 구조는 어떻게 이루어지나?(하)

2016. 06. 26   14:16 입력

구조챔버 - 압력에 노출 없이 대기상태서 구조

 

심해구조잠수정 - 자체 항해 능력…깊은 바닷속 전문

 

잠수함 구조 잠수 및 재가압 체계 - 상선·군함에 탑재 155명까지 구조

 

 

 

기사사진과 설명

심해구조잠수정(DSRV)이 해저에 좌초한 잠수함 해치에 접합하고 있는 장면.

 

 

 

 

외부 장비를 이용한 승조원 구조 방법

①구조챔버(SRC: Submarine Rescue Chamber)

구조챔버를 이용하면 조난 잠수함 승조원을 압력에 노출시키지 않고 대기압 상태에서 구조할 수 있다. 그러나 4점 계류 등 작업 절차가 필요하므로 사전 준비에 시간이 많이 소요되는 단점이 있다. 또한 구조작업을 하기 위해서는 조난 잠수함의 경사가 30도 이내, 조난 해역의 조류가 3.5kts 이하여야 하는 등 제약 조건이 많다.

1939년 5월 23일 미 잠수함 스퀄러스(Squalus· SS-192)함이 수중시험 도중 74m 깊이에 침몰했을 때 구조챔버를 이용해 구조한 사례가 있다. 당시 사고 현장에 파견된 잠수함구조함 팰컨(Falcon:ASR-2)함은 4차례에 걸친 구조작업으로 승조원 59명 중 33명을 구조했다. 하지만 안타깝게도 26명은 함 내에서 목숨을 잃었다. 이후 미 해군은 신형 개인 비상탈출복인 스타인케 후드(Steinke Hood)를 개발했다. 이 장구는 팽창식 구명의에 후드를 부착한 것으로 탈출자가 수면으로 올라오면서 후드 내의 공기를 사용할 수 있어 안정성이 향상됐고 수심 137m에서 탈출 시험에 성공했다.

기사사진과 설명

구조챔버(SRC)를 잠수함 선체에 접합시키는 장면.

 

 

 

②심해구조잠수정(DSRV: Deep Submergence Rescue Vehicle)

1963년 4월 10일 미국의 공격원자력잠수함 스레셔(Thresher·SSN-593)함은 해상 시운전 도중 수심 2560m에 침몰해 승조원 129명 전원이 목숨을 잃었다. 이 사건을 계기로 미국 해군은 구조챔버가 깊은 바다에서는 무용하다는 것을 느끼고 새로운 도전을 하게 된다. 이때 개발한 것이 심해구조잠수정이다.

두 척인데 1번함인 미스틱(Mystic)은 1971년, 2번함인 애벌론(Avalon)은 1972년에 각각 건조됐다. 심해구조잠수정은 외부 압력 선체에 HY140강을 사용해 최대 작전 심도가 1525m(5000피트)이며, 미국 및 영국 잠수함을 대상으로 1500m 수심에서 성공적으로 시험을 끝마쳤다. 내부에는 HY240강으로 제작된 3개의 고압 구명구(Pressure Capsule Sphere)가 있으며, 운용 요원 4명과 조난잠수함 승조원 24명을 수용할 수 있다. 심해구조잠수정은 저속이지만 자체 항해 능력이 있어서 해상 상태의 영향을 크게 받지 않고 작업을 할 수 있다. 하나의 주추진기와 전·후부에 각각 2개의 보조추진기(Thruster)를 보유하고 있어 최대 4kts의 속력을 낼 수 있으며, 조류 1kts에도 운용이 가능하다. 또한 수중에서 중층체류(Hovering)가 가능하며 45도 기울어져 있는 조난 잠수함에도 접합이 가능하다. 2008년 10월 1일 미 해군은 퇴역 시기를 맞은 심해구조잠수정을 잠수함 구조 잠수 및 재가압 체계(SRDRS)로 대체했다.

기사사진과 설명

SRDRS 4가지 구성 요소 중 가압구조모듈체계(PRMS)를 진수하는 장면.

 

 

 

③잠수함 구조 잠수 및 재가압 체계(SRDRS: Submarine Rescue Diving and Recompression System)

SRDRS는 미 해군이 2008년 도입한 조난 잠수함 승조원 구조 체계로 기존의 심해구조잠수정 및 구조챔버를 대체하기 위해 만들어졌다. 이 체계는 세계 어느 곳이든 지상이나 공중으로 이송 후 조난 상황이 발생한 인근 해역에서 상선 또는 군함에 탑재해 조난 잠수함 승조원 구조 작전에 투입된다. 기존 체계보다 대응 시간이 짧고 모잠수함(MOSUB) 또는 전용 수상 구조함이 불필요하며, 최신 기술을 적용했다는 장점을 가지고 있다. 압력에 노출된 조난 잠수함 승조원을 최대 155명까지 구조하는 개념으로 체계를 설계했다.

SRDRS는 크게 4가지 요소로 구성된다. 4가지 요소는 평가 및 수중작업체계(AUWS: Assessment/Underwater Work System), 감압체계(SDS: Submarine Decompression System), 가압구조모듈체계(PRMS: Pressurized Rescue Module System) 그리고 PRMS 임무지원장비(PRMS Mission Support Equipment)다. 평가 및 수중작업체계는 대기압 하에서 2000피트(606m)까지 수중작업을 할 수 있는 잠수복을 포함해 조난 잠수함의 위치를 확인하고 주변 환경을 평가하는 장비들이다. 감압체계는 2개의 대형 잠수함 감압챔버와 지원장비로 구성되며 압력에 노출된 승조원들에게 감압치료를 제공한다. 가압구조모듈체계는 원격으로 조종되는 일종의 잠수정으로 최대 2000피트까지 잠항해 경사 45도의 조난 잠수함까지 접합 가능하며, 1회 16명까지 구조할 수 있다. 갑판으로 회수된 PRMS는 감압챔버와 연결된다. 마지막으로 PRMS 임무지원장비는 크레인 등 진수 및 회수체계(LARS: Launch and Recovery System) 등으로 구성된다