연구 배경

항공은 안전성 확보를 위해 감항인증을 법적(군용항공기 비행안전성 인증에 관한 법률)으로 의무화하고 있으나, 함정은 안전 관련 법률과 제도, 기준 등이 정립되어 있지 않습니다. 함정의 안전 수준을 정의하고 관리하기 위한 국제기준에 맞는 감항인증 제도 마련이라는 시대적 요구가 있었으며, 특히 함정 수출 시 수입국에서는 함정 안전 수준 확인을 위하여 감항인증을 요구하고 있으나, 국내에서는 관련 제도 및 조직이 미비합니다. 따라서, 함정 감항인증 체계 구축을 위한 적극적이고 상세한 연구가 필요하게 되었습니다.

위 그림 1같이 함정 감항인증 체계를 구축하기 위해서는 4가지 필수요소가 필요합니다. 첫 번째 함정 감항인증을 실시 위해서는 군용항공기 비행안전성 인증에 관한 법률과 같은 함정 감항인증을 위한 법령이 제정되어야 합니다. 인증이라는 것은 법적인 구속력이 있어야 하는 것으로 감항인증 체계 구축을 위한 가장 기초적인 기반이 되는 요소입니다. 두 번째 감항인증을 관련 함정 감항인증 기준이 필요합니다. 함정 안전성을 확보하기 위한 기준을 가지고 인증 여부를 판단해야 하기 때문입니다. 세 번째 함정 감항인증 업무를 수행하기 위한 업무절차가 필요합니다. 군용항공기 무기체계와 다르게 함정은 복합무기체로 선도함(시제품)이 전력화되는 독특한 무기체계입니다. 따라서, 함정 무기체계에 맞는 새로운 감함인증 절차가 필요합니다. 네 번째 함정 감항인증 업무를 수행할 조직이 필요합니다. 함정 무기체계의 경우 복합무기체계로 분야별 인증 및 형상/생산확인을 위한 분야별 인력이 필요합니다.

따라서, 위의 4가지 감항인증 체계 구성을 위한 필수요소에 대한 준비를 위해 국방기술품질원 함정센터는 ’21년 6월에 방위사업청 한국잠수함사업단 연구개발총괄계약팀으로부터 정책연구용역 과제 연구를 수행하여 감항인증 기준 및 대상, 감항인증 제도 및 조직에 관해서 연구를 수행하였습니다. 또한 ‘22년 10월에는 NATO 함정기준(ANEP-77 및 ANEP-102)을 기반한 한국형 표준감항인증 기준(안)을 연구하여 수상함 및 잠수함에 대한 한국형 함정 표준감항인증기준(안)을 제시하였습니다.

NATO 함정 감항인증기준은 그림 2와 같이 Part 1(Tier 0, 1, 2, 3), 표준계획(Standard Plan), Part 2(Tier 4) 및 Part 3(Tier 5)으로 구성되어 있으며, Part 1은 감항기준(Requirement)으로 함정에 대한 감항인증을 위한 기준을 제시합니다. 표준계획은 감항인증 기준에 대한 Solution을 결정 및 감항인증 기준 각 항목별 적용 여부를 결정하는 것으로 Part 1과 Part 2를 연결(Interface)하는 역할을 합니다. Part 2는 Part 1의 기준을 만족하는 다양한 기술표준(Solution)을 제공하며, Part 3은 기준의 정의나 안내를 포함하는 내용이 수록되어 있습니다. 하지만 수상함에 대비 잠수함은 Part 2가 존재하지 않으며, Part 3에 대한 내용확보에도 제한이 있습니다. 이에 실질적인 함정 감항인증 업무를 수행하기 위해서는 표준감항인증기준에 부합하는 Solution을 포함하는 표준계획(Standard Plan)이 필요하며, 그것은 함형별로 차이를 가지고 있으며, 이번 연구에서는 수출 가능성과 가장 최신 잠수함인 장보고-III Batch-II에 대해서 해당 연구를 진행하였습니다.

잠수함 표준계획 및 Solution 연구

잠수함 표준계획 연구 방법

기본적으로 표준계획은 신규 함정 획득 시 연구개발 주관기관이 제안하여 감항당국(Naval Administration)이 승인하는 문건으로 감항인증기준에 대해서 어떤 기준을 적용할지 각 기준에 대해서 어떤 Solution을 선정할지 제안하는 계획하는 것이다. 즉 해당 무기체계에 맞는 운용개념서 및 감항인증계획을 근거로 인증기준 항목에 대한 기술표준을 작성하는 문건입니다. 기술표준에는 안전과 관련된 산업 및 정부표준(Industry or government design standards for safety equipment), IMO 협약(IMO Conventions), 적용 가능한 선급 규정(The applicable rules of classification society) 및 기타 선택사항(Other Options)이 채택될 수 있다. 따라서, 표준계획은 함형 및 특성에 따라서 달라지며, 우선 이번 연구에서는 향후 수출 및 전략적 중요성을 고려하여 장보고-III급 잠수함 표준계획은 제시하고 합니다. 장보고-III급 잠수함은 현재 기본설계 및 상세설계 완료하고 선도함에 대해서 건조가 진행 중으로 ’25년 상반기에 잠수함 진수가 예정되어 있다. 특히, 국내 최초로 리튬이온 배터리가 적용되었고 수출에 대한 뉴스가 연일 언급되는 최신의 전략 무기 체계로 독자적 한국형 잠수함 설계를 통한 무기체계 안전성을 확보한 전략적 자산입니다.

이에 잠정 전투적합판정을 받은 장보고-III 기본설계 산출물을 가지고 표준계획 및 Solution을 제시하고 하였습니다. 기본설계 산출물의 검토대상 문건은 설계보고서 및 도면(계통도, 배치도)이 있으며, 설계보고서에는 구조중량 계산서, 압력선체 강도계산서 등이 있으며, 도면으로는 탱크 배치도, 압력격벽 구조도 및 추진기도면 등이 있습니다. 이 기본설계 산출물을 가지고 그 산출물에 적용된 Solution을 확인하고 각각의 잠수함 감항인증기준에 어디를 만족시키는지를 확인하여, 일단 NATO 감항기준에 적용되는 부분과 적용하지 않는 부분을 나누었습니다. 이에 따라 직관적으로 장보고-III 표준계획이 마지막으로 도출되게 된다. 그림. 3은 장보고-III 설계산출물을 가지고 역설계하는 방법을 도식화한 그림입니다.

잠수함 표준계획 구성

NATO 잠수함 감항기준 1부-요구사항(NSubC Requirements)은 총 12개의 부(Chapter)로 구성되며, 142개의 하위 규칙(Regulation)이 있다. 본 연구에서는 각 규칙별 기능요구조건(Tier 2, Functional Objective)과 성능요구조건(Tier 3, Performance Requirements)에 대하여 기술표준(Tier 4, Solution)과 정의(Tier 5, Justification & Guidance)를 연구하여 제시하였으며, 세부적으로 아래와 같이 구성됩니다.

기술표준 적용여부(Coverage)

본 잠수함 설계 시, NATO 잠수함 감항기준의 기능요구조건 및 성능요구조건이 설계 또는 건조(생산)단계 요구사항으로 반영 되었는지 여부를 검토합니다.

적용된 기술표준(Principal Standard) 검토

적용표준은 NATO 잠수함 감항기준의 기능요구조건 및 성능요구조건을 달성하기 위해 적용된 세부 기술사양(또는 표준)을 뜻하며, 해당 기술사양(또는 표준)의 따라 감항당국규격, 조선소 표준, 선급규칙으로 구분하였습니다. NATO 수상함 감항기준의 경우, NSC Part 2 Solution이 개발완료되어 적용표준으로써 직접 활용할 수 있으나, 잠수함 감항기준의 Part 2의 경우 아직 미 개발상태로 적용표준 범주에 포함 되지 못했습니다. 적용표준 작성 시에는 관련 문서 내 해당하는 최하위 장절번호를 식별하여 표기하였으며, 복수의 하위 장절번호가 연관된 경우 상위 장절번호를 대표로 표기하였습니다.

적용된 기술표준 검증대상 식별(Objective Identification)

검증대상은 적용 기술표준이 본 함 설계 및 건조에 반영되었는지 확인(Verification)할 수 있는 검토자료로써, 그 범위는 기본설계산출물(보고서, 계통도, 배치도), 구매요구사양서, 생산도면 및 계약업체 품질보증계획서(품질보증활동결과 포함)로 정하였습니다. 검증대상 문건은 목록화하여 부록에 나타내었으며(생산도면 제외), 작성상의 편의 및 가독성 향상을 위하여 본 문서의 검증대상 작성 시 ‘장보고-III Batch-II’ 문구를 생략하였습니다.

적용된 기술표준 검증방법(Verification Activities)&검증주체(Verification Authority)

검증방법(Verification Activities) & 검증주체(Verification Authority)는 각각 성능요구사항에 대한 적합성 검증방법(Method of Compliance)과 이 권한을 부여받은 기관을 의미하며, 표준계획 작성 시 포함되어야 할 사항입니다. 적합성 검증방법은 [표 3]과 같이 설계검토, 생산확인, 시험평가(또는 시운전확인) 등이 있으며, 감항당국 및 관련기관의 협의를 통해 결정되는 사항입니다. 단, 본 문서에서는 연구목적의 일환으로 「함정 표준 감항인증 기준 수립 및 사업 영향성 연구(국방기술품질원, 2023)에서 수행된 각 규칙별 적합성 검증방법 분석결과를 토대로 하여 하위 세부 규칙에 대한 적합성 검증방법을 작성하였으며, 이번 연구에서는 검증주체 작성은 생략하였습니다.

적용된 기술표준 검증결과(Verification Summary)

적용된 기술표준(Principal Standard) 검토, 적용된 기술표준 검증대상 식별 및 적용된 기술표준 검증방법에 대한 전체적인 기술검토 내용을 종합하여 주요 내용을 중심으로 검토결과를 정리하였습니다.

적용된 기술표준 정의(Justification & Guidance)

적용된 기술표준 정의는 기능요구조건 및 성능요구조건에 서술된 주요 용어 또는 문장을 분석하여 정량화, 구체화하여 나타내며, 이때, 나토 잠수함 기준 1부의 ‘용어의 정의’와 본 함 설계에 반영된 기준(Definition)을 참조(Reference)하였다. 이어서, 기능요구조건 및 성능요구조건에 대한 본 함 적용대상 및 범위를 설정하였습니다.

결론

본 연구는 방위사업청 훈령 「방위사업 관리규정」 제85조에 따른 잠수함 감항성 관리업무 수행을 위한 선행연구의 결과로써, 국방기술품질원 함정센터가 수행한 방위사업청 정책연구용역 「함정 표준 감항인증 기준 수립 및 사업 영향성 연구(국방기술품질원, 2023)」에 대한 후속 연구 산출물입니다.

이전 선행연구에서 한국형 잠수함감항성 관리기준으로 NATO 잠수함 감항기준(NATO Standard - ANEP 102 Naval Submarine Code, 이하 NSubC)이 고려됨에 따라, 본 연구에서는 나토 잠수함 감항기준(NSubC)의 구조(Structure) 및 프레임워크(Framework) 절차를 참고하여 장보고-III 잠수함의 표준계획(Standard Plan)을 제시하였습니다. 향후 한국형 감항인증 기준을 가지고 감항인증 업무를 하기 위한 실무적인 감항 업무를 추진하기 위해서 표준계획 및 해당 기술표준을 제시하였으며, 이번 연구가 잠수함 감항인증 제도를 구축하는데 초석이 되었으면 합니다.