1 개요
Air Independent Propulsion
해석하면 공기 불필요 추진 시스템. 말 그대로 외부의 산소공급 없이 추진동력을 제공하는 여러 종류의 기관을 통틀어서 말한다. 다들 효율이 그저 그런 편이라 아직까지는 민간기술에서는 잘 쓰이지 않는다.
하지만 군사기술에서는 최근에 도입되어 이미 널리 쓰이고 있다. 바로 재래식 잠수함에서. 잠항기간 동안 산소공급이 없어서 작전기간에 대단히 큰 제약을 받았던 재래식 잠수함에게는 아까운 산소를 소모하지 않고 동력을 얻는 AIP가 커다란 메리트였고, 널리 퍼져나간다.
2 장점
상술했듯 재래식 잠수함은 잠항 상태에서는 산소 공급이 없는데, 이 때문에 수중에서 디젤엔진을 돌리는 것은 불가능하고 평소 미리 충전해 두었던 이차 전지(배터리)로 가동한다. 그러나 이차전지의 용량에 한계가 있어 자주 스노클링을 하기 위해 수면 가까이까지 부상해야만 한다. 바로 이 때가 재래식 잠수함이 가장 취약한 시기이다. 이 때문에 재래식 잠수함은 원자력 잠수함에 비해 항행기간이 대단히 짧다. 그런데 AIP는 수중에서 추가적인 산소공급 없이 동력을 공급할 수 있어서 더 오랫동안 스노클링을 하지 않아도 잠항을 할 수 있게 해준다. 이 덕분에 214급의 경우 209급에 비해 잠항기간이 3배정도 늘어났다.
3 한계
하지만 AIP에 저장된 에너지의 양은 한정되어 있고, 때문에 AIP를 탑재한 재래식 잠수함이라도 여전히 원자력 잠수함에 비해서는 훨씬 작전기간이 짧다. 또한 AIP의 경우 기존의 축전지와는 달리 스노클링을 통한 디젤엔진 가동으로는 재충전이 불가능하고 모항에서 정비시에만 재충전이 가능하다는 단점도 있다.
게다가 AIP는 시간당 출력 자체는 약해서 AIP의 동력만으로는 고속항행이 불가능하다. AIP의 장점으로 자주 인용되는 '최대 2~3주 잠항'은 시속 5노트 미만의 저속 항해를 전제로 한 것이며, 만약 최대 20노트의 고속으로 항해할 경우 2시간 정도밖에 잠수 못한다. 당장 출력을 보아도, 214급의 영구자석 모터는 최대 2.85MW의 출력을 갖고 있지만, 연료전지의 출력은 총합 240kW에 불과하다. 즉 AIP를 메인 전원으로 해서 잠수함을 제대로 굴릴 수는 없으며, AIP는 어디까지나 배터리의 보조장치이다. 배터리에 비해 총 에너지 충전량은 많지만 출력이 낮은 것.
이 때문에 현재 기술로는 AIP 탑재 잠수함이 원자력 잠수함[1]을 대신하는 것은 불가능하다.
4 종류
- 연료전지 - 대표적으로 독일연방군의 212급과 우리 해군도 보유한 214급 등이 사용하는 AIP. 화학반응에서 직접 전기를 만들어내기 떄문에 정숙성이 높고 에너지 효율이 좋은 편이다. 부산물로 순수 물이 발생하기 때문에 잠수함의 다른 곳에 쓰이기도 한다.
- 스털링 기관 - 가장 먼저 실용화된 AIP. 대표적으로 고틀란트급이 채용중이다. 에너지 효율은 높지만 실린더 구동음 때문에 정숙성이 떨어지고 크기가 크다는 단점이 있다. 소류급의 그 덩치에는 스털링 기관도 한몫 했다.
- 리튬전지 - 재래식 납축전지 대신 전력저장밀도가 높은 리튬전지를 이용하는 방식.(수중에서 별도의 방식으로 전력을 생성하는 방식은 아니다) 물에 닿았을 때 폭발위험 등 안전성 우려도 있지만 압도적 전력저장 밀도와 높은 출력, 빠른 스노클링 재충전과 저소음 등의 장점으로 216급 이나 바라쿠다급의 재래식 버전, 후기 소류급 등에 채용되며 가장 유망한 차세대 잠수함의 배터리 기술로 떠오르고 있다. 타 AIP 방식보다 출력이 높아 보조가 아니라 납축전지를 대체해 주된 전력 공급원으로 쓸수 있다.
- 폐쇄회로 디젤 - 디젤기관과 액체산소 공급장치를 같이 탑재한 기관. 배기가스를 채취하여 이산화탄소를 분리하고 액체산소를 추가하여 재투입하는 방식으로 우리나라에서도 한때 개발하였지만 소음이랄 게 아예 없는 연료전지가 도입된 이후 사장되었다.