부력엔진으로 잠수하는 '만타레이'…"바닷속 1년 내내 누빈다"

미국은 한 해 국방비로 1000조원 이상을 쏟아붓는다고 해서 ‘천조국’으로 불린다. 이 막대한 국방비의 3분의1 이상을 해군에서 집행한다. 워싱턴DC에서 차량을 타고 동쪽으로 1시간20분을 달리면 미 해군력의 뿌리나 다름없는 아나폴리스가 나온다. 이곳에서도 가장 은밀한 곳인 샌디포인트주립공원 내 인적이 거의 없는 쪽에 노스롭그루먼 해양 연구개발(R&D) 센터가 자리잡고 있다. 한국군 관계자들에게도 생소한 이곳을 이달 초 한국 언론 최초로 취재했다.

시설 입구에 들어서자 메릴랜드주 동서 해안을 잇는 길이 6.946㎞의 체서피크베이 브리지가 정면으로 보였다. 세계 최고의 해양 시스템 엔지니어들이 초대형 수중 드론(XLUUV) 만타레이 시제품 제작에 몰두하고 있었다. 철저한 신분 확인과 가방 검사, 몸수색을 거쳐 R&D 센터로 진입하자 가오리 형태의 만타레이 프로토타입이 로비 정중앙에서 존재감을 드러냈다. 대부분 직선형인 수중 드론과 달리 만타레이는 세계 최초로 곡선형 디자인을 채택했다.

지구상 해저 전 지역서 작전 수행

우크라이나 전쟁이 드론 활용을 극대화해 지상전의 개념을 바꿔놨다면, 노스롭그루먼은 심해전이야말로 전쟁을 억지할 최고의 ‘평화 수단’이라고 본다. 최종 병기를 탑재한 채 1년간 물 밖으로 나오지 않고도 비밀리에 바닷속을 자유자재로 다닐 수 있어서다. 만타레이 제작엔 미국 ‘디펜스 테크’의 정수가 총망라됐다. 노스롭그루먼은 한국경제신문에 처음으로 개발 과정과 일부 스펙을 공개했다. 지금까지도 만타레이는 사진 서너 장만 알려졌을 뿐 제원과 속도, 임무 지속 시간, 항속 거리, 탑재 장치 및 핵무장 여부, 가격 등 상세한 정보가 비밀에 부쳐져 있다.

브라이언 시어벌드 총괄수석엔지니어는 만타레이의 강점으로 모듈식 설계를 꼽았다. 그는 “만타레이는 여러 구간으로 나뉘어 제작돼 볼트로 간단히 결합할 수 있고, 다시 분리해 전 세계 어디든 컨테이너로 쉽게 운송할 수 있다”며 “해군 부두에서 크레인과 일반 장비만으로 빠르게 재조립하는 것이 가능하다”고 설명했다. 사실상 지구상 해저 전 지역이 작전 가능 구역이란 얘기다. 시어벌드 엔지니어는 “작전상 필요하다고 판단하면 특정 지역으로 이동해 정박한 뒤 전원을 꺼둔 채 ‘동면’ 상태로 있다가 필요할 때 깨어나 임무를 수행한다”며 “이는 다양한 작전 체계 수립을 가능케 한다”고 말했다.

소수의 최정예 엔지니어로 시작한 개발팀은 처음부터 디지털 방식을 활용했다. 시어벌드 엔지니어는 “초기에는 임무 시스템 분석과 매개변수 모델링을 했고 이후 단계에서는 가상현실(VR)을 활용해 설계, 승인, 조달, 제작까지 모든 과정을 디지털로 연결했다”고 했다.

동력은 ‘부력 기반 글라이더 추진 방식’을 사용한다. 그는 “모든 글라이더는 위쪽과 아래쪽에서 부력을 바꾸면서 물속을 순환시킨다”며 “부력을 변화시키는 방법을 공개할 수는 없지만 그런 움직임이 가능한 건 ‘부력 엔진’을 사용했기 때문”이라고 말했다. 부력 엔진은 잠수정이나 수중 드론이 물속에서 뜨고 가라앉는 힘을 조절하는 엔진이다. 내부의 물이나 공기 양을 바꿔 전체 밀도를 바닷물보다 가볍게 만들면 위로 떠오르고, 무겁게 하면 아래로 가라앉는 식이다.

배터리·엔진을 대체한 하이브리드 동력

이렇게 형성된 상하 운동에 날개를 달면 단순히 오르내리기만 하는 게 아니라 사선으로 움직이며 앞으로 나아갈 수 있다. 시어벌드 엔지니어는 “만타레이같이 대형 시스템에 부력 기반 글라이더 추진 방식을 적용하는 건 전례 없는 독창적인 기술”이라고 강조했다. 만타레이는 부력 엔진뿐만 아니라 ‘하이브리드 추진 체계’ 방식을 사용한다. 부력 추진과 더불어 해류를 이용해 날개에 달린 프로펠러를 돌려 필요할 때 더 빠르게 이동할 수 있도록 설계됐다. 이를 통해 배터리, 연료전지, 내연기관에 의존하는 기존 무인 드론과 달리 핵잠수함처럼 장시간 재보급 없이 임무를 이어갈 수 있다.

미국을 비롯해 영국 호주 프랑스 이스라엘 러시아 우크라이나 등 각국은 수중 드론 개발에 국방비를 쏟아붓고 있다. 중국은 지난 9월 승전 80주년 열병식에 핵 탑재가 가능한 초대형 무인 잠수정을 공개하면서 수중 드론이 새로운 핵전력의 선택지가 될 수 있음을 시사했다. 만타레이 역시 미국의 전략 자산이 될 수 있다는 얘기가 나오는 이유다.

시어벌드 엔지니어는 “수중 드론이 미래 해양전의 게임 체인저가 될 것”이라고 단언했다. 전력화 이후 한국 정부가 원할 경우 구매가 가능한지 묻자 “지금 계획에는 없다”면서도 “미국 정부의 수출 승인이 나면 검토해 볼 수 있을 것”이라고 여지를 남겼다. 국내 한 방위산업 전문가는 “한반도 주변 심해는 강대국 수중 드론 경쟁의 각축장이 되고 있다”며 “한국도 현재 진행 중인 무인 잠수정 개발에 박차를 가해 실전적인 전투용 수준 드론을 신속히 전력화해야 한다”고 제언했다.

아나폴리스=강경주 기자 qurasoha@hankyung.com