잠수함은 놀라운 기술의 집약체이다. 불과 얼마 전까지만 해도 해군 전력은 전적으로 수면 위에서만 활동했지만, 표준 해군 무기에 잠수함이 추가되면서 수면 아래 세계 또한 전장이 되었다.

선원들이 전투를 수행할 뿐만 아니라 수개월 또는 수년 동안 수중에서 생활할 수 있게 해주는 적응 기술과 발명은 군사 역사상 가장 뛰어난 발전 중 하나이다.

이 글에서는 잠수함이 어떻게 잠수하고 부상하는지, 생명 유지가 어떻게 이루어지는지, 잠수함이 어떻게 동력을 얻는지, 깊은 바다에서 어떻게 방향을 찾는지, 그리고 잠수함이 어떻게 구조될 수 있는지를 살펴본다.

잠수와 부상 (Diving and Surfacing)

잠수함이나 선박이 뜰 수 있는 이유는 밀어낸 물의 무게가 선박의 무게와 같기 때문이다.

이 물의 배제는 부력이라 불리는 위쪽 힘을 만들어내며, 선박을 아래로 끌어당기는 중력과 반대 방향으로 작용한다. 선박과 달리 잠수함은 부력을 제어할 수 있으며, 이를 통해 원하는 때에 가라앉거나 떠오를 수 있다.

부력을 제어하기 위해 잠수함에는 밸러스트 탱크와 보조(트림) 탱크가 있으며, 이들은 물이나 공기로 번갈아 채워진다. 잠수함이 수면에 있을 때 밸러스트 탱크는 공기로 채워져 있고, 잠수함의 전체 밀도는 주변 물보다 낮다. 잠수할 때는 밸러스트 탱크에 물이 채워지고 탱크 안의 공기는 외부로 배출되어, 잠수함의 전체 밀도가 주변 물보다 커지면 잠수함은 가라앉기 시작한다(음의 부력).

잠수함에는 생명 유지와 밸러스트 탱크 사용을 위해 공기 저장통에 압축 공기가 저장되어 있다. 또한 선미에는 “하이드로플레인”이라 불리는 짧은 날개가 있어 잠수 각도를 제어한다. 하이드로플레인을 기울이면 물이 선미 위로 흐르며 선미를 위로 밀어 올리고, 그 결과 잠수함은 아래쪽으로 기울어진다.

잠수함이 특정 수심에서 수평을 유지하려면 트림 탱크 내 공기와 물의 균형을 맞춰 전체 밀도가 주변 물과 같도록 한다(중성 부력). 순항 수심에 도달하면 하이드로플레인은 수평이 되고 잠수함은 수평으로 이동한다. 또한 선수와 선미 트림 탱크 사이로 물을 이동시켜 잠수함의 수평을 유지한다.

잠수함은 선미 러더를 사용해 우현(오른쪽)이나 좌현(왼쪽)으로 회전하고, 하이드로플레인을 이용해 앞뒤 각도를 제어한다. 또한 일부 잠수함에는 360도 회전 가능한 보조 추진 모터가 장착되어 있다.

잠수함이 부상할 때는 압축 공기가 공기 저장통에서 밸러스트 탱크로 흘러 들어가며, 탱크 안의 물이 밖으로 밀려나 잠수함의 전체 밀도가 주변 물보다 낮아진다(양의 부력). 이때 하이드로플레인을 조정하면 물이 선미 위로 흐르며 선미를 아래로 밀고, 잠수함은 위쪽으로 기울어진다.

비상 상황에서는 밸러스트 탱크를 고압 공기로 빠르게 채워 잠수함을 매우 신속하게 수면으로 상승시킬 수 있다.