1. 소나(Sonar)의 분류

(1) 능동소나(Active Sonar)

능동소나(Active Sonar)는 음원을 발사한 후 되돌아오는 반향음(Echo)을 분석하여 잠수함 혹은 수상함을 탐지하는 기능입니다. 잠수함과 수상함 탐지용 소나는 1KHz~50KHz 주파수를, 기뢰 탐지를 위한 소나는 50KHz~900KHz 주파수를 사용합니다. 주파수가 커지면 해상도(분해능)는 좋아지지만 에너지 소모가 커 탐지거리는 줄어듭니다. 우리가 흔히 잠수함 관련 영화를 볼 때 ‘핑~ 핑~’하는 소리가 바로 능동소나의 발신음입니다. 능동소나의 가장 큰 단점은 군사작전 중에 능동소나를 사용할 경우 적함에게 ‘나 여기있소~’ 광고하는 꼴이 되어 자칫 치명적일 수 있다는 점입니다. 

(2) 수동소나(Passive Sonar)

수동소나(Passive Sonar)는 신호를 발신하지 않고 상대방에서 보내는 음파를 그냥 듣기만 합니다. 높은 주파수 대역과 넓은 범위로 쏘는 능동소나가 에너지 소모가 큰 데 비해 수동소나는 낮은 주파수 대역을 사용하므로 능동소나보다 3~5배 멀리 떨어진 곳에서 다른 함정이나 잠수함의 소음을 탐지할 수 있습니다. 잡음이 큰 타겟의 경우 성능 좋은 수동소나는 무려 수백km 거리에서도 탐지가능하며 무음 잠항하는 잠수함은 5~30km 정도 거리에서 탐지가능한 것으로 알려져 있습니다. 하지만 디젤-전기식 잠수함은 소음발생 요소가 매우 작아 탐지가 어려우므로 이런 경우 능동소나로 핑(Ping)을 쏘아 반향음을 탐지하는 것이 유효합니다. 

2. 소나(Sonar) 설치방식에 따른 분류

(1) Bow-Mounted Sonar (함수소나)

대형 수상함의 경우 함수 하부 구상선수(bulbous bow)에 소나돔을 설치하고 그 안에 소나시스템을 장착하는 경우입니다. 우리나라 군함 세종대왕급에 장착된 Atlas DSQS-21 BZ-M 함수소나가 이에 해당합니다.

(2) Hull-Mounted Sonar (선저소나) : 천안함의 소나

중소형 수상함은 구상선수가 없거나 있더라도 그 부피가 소나돔을 설치하기엔 작아서 용골아래에 소나돔을 설치하게 되는데 이런 경우를 Hull-Mounted Sonar라고 합니다. 오른쪽 사진은 인천급 호위함의 SQS-240 소나를 장착한 모습이며 초계함인 천안함 역시 이러한 형태의 소나돔을 장착하고 있습니다.

(3) Towed Array Sonar (예인소나)

정밀한 소형 음파탐지기들이 설치된 두꺼운 와이어를 함미에 길게 내려서 끌고 다니면서 탐지하는 것이 예인소나(Towed Array Sonar)입니다.

(4) Dipping Sonar (디핑소나)

대잠헬기에서 케이블에 매달고 다니다가 수면 아래로 내려 보내 사용합니다.

3. 천안함 소나돔

국방부가 천안함 침몰 사고와 관련하여 진실을 호도하고 있는 것 가운데 대단히 큰 비중을 차지하고 있는 것이 바로 <천안함 소나돔>입니다.

위의 사진은 매우 중요한 사진입니다. 천안함 함수가 처음으로 수면 밖으로 모습을 드러낼 때의 영상이기 때문이며 특히 오른쪽 하단 소나돔을 확대한 영상 속에는 많은 진실이 담겨 있습니다.

○ 소나돔의 재질은 ?

소나돔은 선저하부에 장착된 소나(Sonar) 장비를 보호하기 위해 제작되어 설치된 케이싱(Casing)입니다. 재질은 유리섬유강화플라스틱(Fiber-glass Reinforced Plastic)으로 비교적 강도가 높고 선체에 단단하게 고정되어 있으며 껍데기에 불과할 뿐 파손되는 손상을 입는다 하더라도 선체내부로 침수가 되거나 하지 않습니다.

4. 소나돔 손상 여부가 좌초를 결정하는가?

오른쪽 사진에서 소나돔 일부가 손상된 모습은 천안함 사고와 전혀 관계가 없습니다. 함수를 인양하는 과정에서 체인케이블이 걸려있던 곳으로 케이블에 의한 마찰로 발생한 손상입니다. 국방부 주장의 핵심은 <소나돔 손상이 없으므로 좌초가 아니다>입니다. 소나돔이 함수 최하단부에 설치되어 있고 1200톤 하중으로 짓누르므로 만약 천안함이 좌초할 경우 소나돔이 부서졌을 가능성이 크다고 생각하는 것은 일반적인 생각일 뿐입니다. 문제는 해저의 지질 성분이 무엇인가가 중요합니다. 

극단적인 예로, 만약 유리잔을 암초에 떨어뜨리면 박살이 나겠지만, 유리잔을 고운 모래나 뻘에 떨어뜨리면 깨지지 않고 푹 박히고 마는 것과 같은 원리입니다. 천안함이 좌초한 지점과 최종 침몰한 지접이 암초지대가 아니라 모래와 뻘로 구성된 곳이기에 선저 최하부의 소나돔이 부서지기는커녕 고운 모래와 뻘을 파고 들었던 것입니다. 그 증거는 천안함이 해저 지반과 직접 접촉하였던 것이 한 번이 아니라 두 번이나 반복되었다는 사실, 그리고 두 번의 접촉에도 소나돔이 부숴지지 않고 멀쩡했다는 사실로 입증됩니다.   

(1) 천안함 소나돔 - 해저와 ‘두 번’ 접촉

천안함 소나돔은 ‘한 번’이 아니라 ‘두 번’ 해저와 접촉합니다.

① 최초 해저 접촉 - 천안함이 <최초좌초> 하였을 때

천안함이 최초좌초 할 당시 함수부분이 해저를 파고 들면서 처음 해저와 접촉합니다. 그러나 천안함은 당시 저속항해 중이었고 부드러운 해저지형(Sand, 모래) 속으로 천천히 파고들었기 때문에 소나돔이 부서지는 손상은 입지 않았으며 단지 소나돔의 페인트가 벗겨지는 손상만 발생합니다. 

② 두 번째 해저 접촉 - 천안함 함수 <인양>할 때 

천안함 함수는 해저에 90도 옆으로 누워 있었습니다. 따라서 함수를 인양하려면 함수를 수중에서 직립으로 바로 세운 후 끌어올려야 합니다.

이때 함수의 최하부에 있는 소나돔은 해저 바닥에 닿을 수밖에 없습니다. 두 번의 해저 접촉에도 소나돔이 부서지지 않은 것은 부드러운 뻘과 모래로 구성된 지질 속으로 소나돔이 파고 들었기 때문입니다.

(2) 함수가 모래를 파고 들었던 증거

천안함 함수가 모래를 파고 들었다는 증거는 함수 사진만으로도 확인이 가능합니다. 함수 선저하부에 페인트가 벗겨져 나간 것이 그 증거입니다.

천안함 사건을 겪으며 가장 안타까운 것 중 하나가 선박에 대해 잘 알지 못하는 분들께서 ‘선저하부는 원래 저렇게 더러운 것인가 보다’라고 생각하고 있다는 것입니다. 더구나 사고 난 선박은 저렇게 되는가보다 생각하는 것 같아 매우 안타깝습니다.

위 군함은 연평해전 때 침몰하여 해저에 50일간 침몰해 있다가 인양된 <참수리 357호>입니다. 20일(함미), 30일(함수)만에 물 위로 올라온 천안함과 비교도 안될 만큼 선저 페인트 상태가 깨끗한 모습을 볼 수 있습니다. 

참수리 357호는 연평해전 포격으로 침몰하였습니다. 저 선저하부의 차이가 좌초하여 해저를 긁은 배와 그렇지 않은 배의 차이점입니다. 

① 해저지형 - 암초인 경우

만약 위와 같이 천안함이 암초지대에서 좌초를 하였다면 소나돔이 박살나는 것은 물론 선저하부 외판들도 온전치 못하였을 것입니다.

② 해저지형 - 모래와 뻘인 경우

위의 사진과 같이 모래 혹은 고운 뻘에 좌초한 선박의 경우 선저하부에 손상이 거의 발생하지 않습니다. 천안함이 좌초한 곳 역시 모래(Sand)로 구성된 지형입니다. 따라서 좌초할 때와 인양할 때 두 번에 걸쳐 선저와 소나돔이 해저에 닿았지만 곱디고운 모래와 뻘로 구성된 백령도 인근 저수심대에서 천안함 소나돔은 부서지지 않았습니다.

(3) 속도의 영향 - 저속운항

천안함 사고 직전 조류는 동남 방향으로 약 3노트(2.89kts) 였으며, 당시 선속은 북서 방향 6.7노트였습니다. (아래 국방부 보고서 185쪽 발췌본)

따라서 조류의 영향으로 실제 Ground 대비 선박의 속도는 3.7노트에 불과합니다. 3.7노트의 속도는 대략 시속 6km에 해당하는 저속입니다. 

(4) 트림(Trim)의 영향 - 고유트림과 조파저항에 의한 트림

선박 운항시 추진력을 높일 수 있도록 프로펠러가 있는 함미 쪽이 함수에 비해 조금 더 깊어지는데 이것을 트림(Trim)이라고 합니다. 그리고 항해중 선수에 부딪치는 파도로 인한 조파저항에 의해 선수부분이 뜨는 현상까지 감안하면 천안함 함미쪽은 함수에 비해 통상 1~2m 정도 낮아지게 됩니다. 

그에 더하여 함미 하부로 1m 가량 돌출된 프로펠러를 감안할 때 천안함이 좌초할 당시 함미 프로펠러가 제일 먼저 해저에 닿아 파고들게 됩니다. 이때 선박의 속도는 점점 줄어들면서 서서히 함수 쪽이 해저에 닿아 해저를 파고 들게 되는 것입니다. 따라서 함수 하부에 설치된 소나돔의 경우 충격에 의한 파손손상은 발생하지 않았지만 선체 중량과 해저지반을 파고 들 때 모래와의 접촉마찰로 의하여 소나돔 외부 페인트가 벗겨지는 손상이 발생하였던 것입니다. 위의 사진은 천안함 소나돔이 처음으로 물 밖으로 나오는 순간의 모습이며 외부의 페인트가 손상된 모습을 명확하게 잘 보여주고 있습니다.

(5) 천안함이 <좌초사고>를 겪지 않았다면 깨끗했을 것

항해사 출신인 제가 누구에게 하소연 할 데 없이 가슴이 막막하고 답답한 것이 바로 이 부분인데, 만약 천안함이 <좌초사고>를 겪지 않았다면 아래 사진과 같거나 거의 유사한 정도의 깨끗함을 유지했을 것이란 사실입니다.

우리가 일상 생활에서 몰고 다니는 승용차는 매년 페인트를 칠하지 않아도 깨끗한 상태가 유지되듯이, 물 위에 떠 있을 뿐인 선박 또한 수리할 당시 새로이 페인트를 칠하면 특별한 사고가 없는 한 양호한 상태를 계속 유지하게 됩니다. 특히 군함은 보수유지에 철저한 것은 누구나 아는 사실입니다. 

연평해전에서 침몰한 위의 <참수리 357호> 역시 그것을 증명해주고 있습니다. 좌초사고를 당하지 않았기 때문에 침몰 후 50일만에 인양되었음에도 선저하부는 깨끗한 상태를 유지하고 있었던 것입니다.

(6) 완벽하게 벗겨진 함미 선저 페인트

천안함이 좌초했음을 명확하게 대변해주는 사진으로 가장 유명한 것이 바로 위의 사진입니다. 특히 <길이방향의 스크래치>와 관련하여 마치 위의 사진에서 분홍색 페인트 색이 길이방향 스크래치인 것으로 오인되기도 합니다만 사실 그것은 스크래치가 아니라 남아있는 페이트인 것입니다.

오른쪽 사진과 같이 수리 당시 위에서부터 <회색 - 검은색 - 분홍색> 페인트로 완성된 외판 페인트 가운에 제일 아래 쪽의 분홍색 페인트 대부분이 좌초로 벗겨져 나가 일부 분홍색 페인트가 남아 있는 모습이 바로 위의 사진인 것입니다. 

결국은 같은 의미입니다만, 선체가 길이방향으로 움직이면서 대부분의 분홍색 페인트가 모래지반과의 접촉으로 인해 벗겨져 나가고 분홍색 페인트 하부의 색상인 검은색 페인트가 드러나 있는 상태인 것이며 길이방향으로 남아 있는 <일부 분홍색 페인트는 벗겨지지 않고 남아있는 페인트>인 것이며 이러한 현상은 <좌초> 외에는 설명할 방법이 없는 현상입니다.

(7) ‘소나돔이 손상되지 않아 좌초가 아니다’?

국방부 주장은 분명히 명제부터 틀렸습니다. 천안함 소나돔은 부서지지 않았을 뿐, 분명히 페인트가 벗겨져 나가는 손상이 발생하였던 것입니다.

그것을 ‘손상되지 않았다’고 규정하는 것은 진실을 심각하게 왜곡하는 것입니다. 소나돔이 부서지지 않았다고 ‘손상이 없었다’라고 말하는 것 자체가 왜곡이며 진실을 호도하는 것입니다.

천안함 소나돔은 페인트가 벗겨져 나가는 손상을 입었습니다. 마찰과 접촉에 의한 손상입니다. 국방부의 주장은 아이들이 길에서 뛰어 놀다 넘어졌을 때 팔 다리가 부러져야만 손상이라 말하는 것과 무엇이 다릅니까. 피부가 벗겨져 나간 것 역시 손상입니다.

소나돔은 좌초시 페인트가 벗겨져 나가는 손상을 입었다
(우측의 손상은 인양시 케이블에 의한 손상을 보여줌)

천안함 소나돔은 ‘접촉손상’을 입었습니다. 결과적으로 지금 현재 천안함 소나돔이 우리에게 보여주고 있는 손상은 두 가지입니다.

첫째, 좌초당시 해저지반과의 접촉으로 인해 페인트가 벗겨져 나간 손상
둘째, 인양 당시 케이블에 의해 발생한 부분파손 (침몰사고와 관련없음)

그것이 소나돔 손상의 진실입니다. 

신상철 (前 천안함 민군합동조사단 조사위원)

소나시스템에 대하여 - 1