가장 발전된 잠수함이라도 숨을 곳이 없을까요?

인민해방군 해군은 세계 최대 규모의 해군이지만 현재 운용 중인 핵잠수함은 12척에 불과하다. 미 해군이 공격잠수함과 탄도미사일 잠수함 67척에 비하면 적은 숫자다. 그리고 미국 잠수함과 비교하면, 중국 선박은 시끄럽고 쉽게 감지됩니다.. 하지만 그런 상태는 오랫동안 유지되지 않을 것입니다. 미 국방부는 중국이 현대화를 계획하고 있다고 주장했다. 2035년까지 잠수함 전력을 대폭 확대포함 더 은밀한 잠수함.

일단 건설되면 호주 최초의 몇 척의 원자력 잠수함은 2060년대까지 33년 동안 작동하거나 수명 연장을 통해 더 오랫동안 작동하게 됩니다. 의도된 전략적 이점을 강화하기 위해 AUKUS 거래는 인공 지능(AI)이 지원하는 센서 네트워크와 분석으로 구성된 고급 잠수함 기술 개발도 모색하고 있습니다. 하지만 이 기술은 양방향을 모두 절단합니다. 바다의 투명성이 높아지고 있다 결과적으로. 일부 전문가들은 해상 숨바꼭질 게임이 2050년까지 끝날 수 있다고 생각하기도 합니다.

한편, AUKUS는 잠수함에 연료를 공급하는 데 필요한 고농축 우라늄의 부족, 거래의 엄청난 비용에 대한 반대 증가, 훨씬 저렴하고 특정 임무를 수행할 수 있는 경쟁 잠수함 설계 등 보다 실질적인 문제에 직면해 있습니다.

그렇다면 지금이야말로 국가들이 잠수함 스텔스 기술에 수천억 달러를 투자할 적절한 시기일까요?

잠수함 스텔스란 무엇인가?

스텔스를 추구하는 해군 엔지니어는 먼저 자신의 선박이 어떻게 발견될 수 있는지 고려해야 합니다. 그런 다음 최대한의 회피를 위해 잠수함을 설계할 수 있습니다.

잠수함을 추적하는 데는 두 가지 주요 단계가 있다고 말합니다. 스캇 미니엄전 사령관 제15잠수함대대 괌에서 핵추진 잠수함 7척의 지휘관을 멘토링한 사람입니다. Minium은 첫 번째 단계는 잠재적인 잠수함의 신호를 탐지하는 것이라고 말합니다. 두 번째 단계는 “알려진 서명을 기반으로 분류하여 잠수함이 탐지되었는지 확인하는 것”입니다. 이러한 서명에는 다양한 잠수함 등급과 기타 식별자에서 생성되는 고유한 소음 패턴이 포함되며 잠수함을 탐지하고 추적하는 데 필수적입니다.

스텔스 기술이 점점 더 정교해지면서 각 잠수함의 비용이 40억 달러가 넘는 고급 잠수함에 대한 지속적인 투자에 의문이 제기되고 있습니다. 여기에는 잠수함 선체 부분이 나와 있습니다. 크리스토퍼 페인/에스토

소음은 가장 중요한 특징이므로 스텔스 기술을 연구하는 엔지니어들은 잠수함이 발산하는 음파를 억제하여 특히 느린 속도에서 잠수함의 움직임을 거의 조용하게 만드는 데 중점을 둡니다. 수천 개의 고무로 처리된 무향 타일 버지니아급 잠수함의 선체를 덮고 있는 이 장치는 수동 및 능동 소나에서 나오는 음파를 흡수하거나 왜곡하여 잠수함의 행방을 모호하게 만듭니다. 비슷하게, 진동 감쇠 재료 소리를 줄여라 엔진과 터빈이 주변 해역으로 전달됩니다.

잠수함은 레이더 단면적, 즉 레이더가 감지할 수 있는 영역을 최소화하는 특정 기하학적 모양으로 오랫동안 설계되었습니다. 추가 레이더 흡수 재료 잠수함 등 노출된 부분에 잠망경과 안테나또한 해당 부품이 레이더파를 반사하는 대신 흡수할 수 있도록 도와줍니다.

최근 몇 년 동안 잠수함 설계자들은 온도와 관련된 선박의 신호를 줄이기 위해 노력해 왔습니다. 자기장 및 웨이크 패턴. 예를 들어 열교환기와 냉각 시스템은 잠수함에서 발생하는 열을 줄여 상업용 위성의 열화상 및 적외선 탐지를 더욱 어렵게 만듭니다. 잔류 자기장을 제거하려면, 감자 또는 “자장 제거” 절차 평행 교각 사이에서 잠수함을 운전하고 고압 케이블로 감싸는 작업이 포함됩니다. 이 프로세스는 복잡해 보이지만 점점 더 필요해지고 있습니다. 수중 감시 네트워크를 통한 자기 서명 추적이 하나의 방법으로 떠오르고 있습니다. 잠수함을 탐지하는 새로운 방법.

잠수함 스텔스 기술의 추가 발전이 가능할 수도 있지만 비용 및 산업 기반이 너무 까다롭습니다.

마지막으로, 펌프제트 추진기, 버지니아급 잠수함은 물 속에서 난기류를 덜 일으키므로 항적에 의해 탐지되기 어렵습니다. 기존 스크류 프로펠러는 더 간단하고 저렴하지만 펌프제트 프로펠러는 더 빠른 속도와 민첩성, 더 나은 고속 효율성, 더 적은 소음을 제공합니다.

이러한 혁신에도 불구하고, 브라이언 클라크최고의 해군 전문가 허드슨 연구소“물리학 및 기계 시스템의 문제로 인해 소리 및 기타 신호를 더욱 감소시키기 위한 변곡점”에 대해 경고합니다. 그는 추가적인 발전이 가능할 수도 있지만 “비용과 산업 기반이 엄두도 못 낼 정도”라고 말했습니다.

한편, 탐지 기술의 상당한 발전으로 인해 잠수함 스텔스의 효율성이 감소했습니다. 오늘날 점점 더 정교해지고 분산된 센서 네트워크는 다음과 같이 여러 도메인에 걸쳐 정보를 수집합니다. SOSUS 수중청음기 어레이 미국 해군은 냉전 기간 동안 대서양과 태평양에 배치했습니다. 그만큼 양자 센서의 부상원자 수준에서 환경의 미묘한 섭동을 감지할 수 있는 더 높은 감도와 정확성. 그리고 센서 데이터를 분석하는 AI 지원 시스템은 지나가는 잠수함으로 인해 발생하는 변화와 같이 인간 분석가가 놓칠 수 있는 바다의 미묘한 이상 현상을 쉽게 발견할 수 있습니다.

PW 가수싱크탱크 선임연구원 뉴 아메리카 테크노스릴러의 공동 저자 유령 함대– 러시아와 중국이 방사선 방출로부터 미국 핵잠수함을 탐지하고 추적할 수 있는 새로운 기능을 가지고 미국과 팀을 이룬다는 점은 AI가 “다양한 센서에서 얻은 서로 다른 데이터 조각을 이해하는 능력이… 과거에는 은밀하게 유지될 수 있었던 표적을 탐지합니다.”

다음을 포함한 다른 전문가들 로저 브래드버리 그리고 Scott Bainbridge는 이 기술 혁명이 이미 이루어졌다고 주장합니다. 전례 없는 해양 투명성. 가장 극단적인 예측이 실현된다면 호주의 새로운 핵잠수함 함대의 스텔스 기능은 작동 수명이 10년도 채 안 되어 물 속에서 사라질 수 있습니다.

잠수함 스텔스를 유지하기 위한 고급 전술

많은 전문가들은 잠수함 스텔스에 대한 이러한 침입에 대해 걱정하지 않는다고 말합니다. 그들은 해군 운영자들이 잠수함의 스텔스를 보호할 수 있는 방법이 여전히 많다고 주장합니다. 이러한 스텔스 보존 기술에는 1) 소음을 통한 탐지 대응, 2) 더 많은 배포가 포함됩니다. 수중 드론3) 적의 목표에 대응하기 위해 전략적 움직임을 사용합니다.

첫 번째 전략은 버그가 아닌 노이즈를 기능으로 사용합니다. Minium은 더 조용해지는 대신 해군 운영자가 다음을 시도할 수 있다고 제안합니다.더 많은 소음을 낸다 또는 잠수함의 음향 신호를 변경하는 혁신적인 방법을 찾는 것입니다.” 예를 들어, 그는 “잠수함의 활성 음파파가 고래 소리와 동일하게 들리게 만들 수 있습니다.”라고 말합니다.

이 아이디어는 현재 AI 시스템의 한계와 AI 시스템의 용이성을 활용합니다. 데이터의 예상치 못한 변화로 인해 속일 수 있습니다.. 잠수함의 서명을 약간만 조정하면 AI 알고리즘이 혼란스러워서 선박을 잘못 식별하거나 완전히 놓칠 수 있습니다. Minium은 이러한 접근 방식이 “잠수함을 찾기 위해 AI를 활용하려면 무엇을 찾고 있는지 알아야 한다”는 사실에 의존한다고 말합니다. 탐지된 서명을 분류할 수 없다면 잠수함은 탐지로부터 안전합니다.”

호주는 퍼스 인근 해군 기지인 HMAS 스털링에 AUKUS 잠수함을 기지로 둘 예정이다. 그러나 미 해군은 괌에 잠수함 기지를 두는 것을 선호하는데, 그 이유는 괌이 하이난 섬의 중국 해군 기지와 더 가깝기 때문입니다.

잠수함 서명을 마스킹하는 것 외에도 해군은 값싼 무기를 더 많이 활용할 수 있습니다. 수중 드론또는 무인 수중 차량. Clark이 설명했듯이 UUV는 전통적인 숨바꼭질 게임에서 “감지 및 감각 만들기 경쟁”으로의 전환의 일부입니다. 이러한 변화는 광섬유 케이블 배치 및 과학 연구 수행을 위한 민간 UUV 트래픽의 급격한 증가에 의해 지원됩니다. 이러한 모든 활동은 더 많은 수중 소음을 발생시키고 개별 서명을 감지하기 어렵게 만듭니다. 그는 군용 UUV도 “다른 곳에서 더 많은 소음을 발생시켜 잠수함 신호가 감지되지 않을 수 있다”고 말합니다.

수중 전쟁의 미래에 대해 추측하면서 Singer는 더 작고 값싼 무인 시스템의 등장으로 다음과 같은 일이 가능해질 것이라고 말했습니다.일회용 센서 [to] 무장하면 살인자가 될 수도 있습니다.” 이들의 일회용 가능성을 통해 국가는 이를 보다 적극적으로 사용하고, 경쟁이 치열한 공간에 진입하고, 센서 네트워크에서 수집한 “데이터를 조작”할 수 있습니다. Singer는 “해당 지역에 허위 서명을 범람시킴으로써 해군은 허위 표적을 쫓는 사냥꾼을 노출시킬 수 있으며 적의 값비싼 무기 시스템을 낭비할 수도 있습니다”라고 말했습니다.

흥미롭게도 가장 최근의 버지니아급 잠수함은 UUV 배치 기능으로 업그레이드됨. 의회 조사국(Congressional Research Service)에 따르면 이번 업그레이드로 4개의 발사관을 포함하는 상당한 중앙부가 추가되었습니다.추가 토마호크 미사일이나 기타 탑재물을 저장하고 발사하기 위해.” 그러나 Clark and Hudson Institute 선임 연구원은 팀 오티 월튼 UUV에 귀중한 페이로드 공간을 사용하지 않도록 주의하세요. 대신에 그들은 잠수함이 운반할 것을 권장합니다. 훨씬 더 작은 일회용 UUV “외부 대응 발사대나 잠수함 내부의 보관함에 넣어 휴대할 수 있습니다.”

숨바꼭질 게임이 모든 사람에게 더욱 어려워짐에 따라 해군이 잠수함의 스텔스를 보호하기 위해 공격적인 조치를 취할 수도 있다는 것도 생각할 수 있습니다. 이는 평시에는 덜 명백한 전술을, 위기 상황에서는 더욱 공격적인 작전을 수반할 수 있습니다. Clark은 다음과 같은 예를 제시합니다. “배는 해저를 따라 닻을 끌어서 전송 케이블을 파괴하다 사고처럼 보이게 만들어 여전히 그럴듯한 부인성을 유지합니다.” 그런 다음 보트는 “기반 시설 수리를 수행하기 위해 도착하는 선박과 UUV를 모니터링하여 적에 대한 중요한 정보를 수집”할 수 있습니다.

“다양한 센서에서 수집된 서로 다른 데이터 조각을 이해하는 AI의 능력은 과거에는 은밀하게 유지될 수 있었던 표적을 탐지하는 것을 가능하게 할 것입니다.”

더 미묘한 선택은 국가들이 해저 감시 네트워크를 모든 곳에 배치할 여력이 없다는 사실을 이용하는 것이라고 Singer는 말합니다. 대신 그들은 잠수함이 더 쉽게 탐지될 수 있는 얕은 바다의 초크 포인트에 초점을 맞추는 등 “적용 범위 및 비범위 창”을 만들고 있습니다. 그러면 다른 국가에서는 “타겟팅”을 할 수 있습니다. [those] 사이버 공격으로 센서 네트워크의 핵심 노드를 공격하여 작동을 방해하고 은밀한 통로를 허용합니다.”

싱어는 분쟁에서 더 많은 이점을 얻기 위해 국가가 “네트워크가 완전히 작동하는 것처럼 보이게 하면서 네트워크를 통제하고 적에게 잘못된 신호를 전달할 수 있다”고 덧붙였습니다. 스푸핑이라고 하는 이 전술에는 가짜 데이터 소스를 합법적인 것으로 위장하는 것이 포함됩니다. GPS 스푸핑 공해에서 큰 도전이 되었습니다. 2021년에 세간의 이목을 끄는 사건 중 하나는 다음과 같습니다. 영국 군함 위치 위조 알려지지 않은 배우에 의해. 다른 상황에서는 적이 단순히 “센서와 감시 플랫폼을 파괴”하기로 결정할 수도 있다고 Singer는 말합니다.

대량의 데이터를 처리하고 분석하기 위한 AI 지원 시스템도 표적이 될 수 있습니다. 데이터 중독예를 들어, AI 알고리즘을 훈련하는 데 사용되는 데이터를 은밀하게 오염시켜 잘못된 결과를 초래하는 경우가 있습니다. 물론 그러한 공격을 설계하려면 공격자가 방화벽 시스템을 우회하기 위한 물리적 접근이 필요할 수도 있다고 Clark은 말합니다. 데이터 중독의 또 다른 경로는 “무선 주파수 전송을 사용하여 네트워크를 공격하고 소스에 잘못된 데이터를 삽입하는 것”입니다.

AUKUS 거래에 대한 반대

AUKUS 잠수함 거래는 타겟 전략 인도-태평양 지역에서 중국의 영향력을 약화시키고 대만을 공격하려는 모든 계획을 뒤엎기 위한 것입니다. 제이미 웡카네기 국제평화재단의 펠로우는 AUKUS 잠수함이 “중국의 핵무장 탄도미사일 잠수함(SSBN)을 위험에 빠뜨릴 수 있을 것”이라고 제안했습니다.

중국 관리들은 자신들의 입장에서, AUKUS를 반복적으로 비판해왔습니다.안보협정이 체결될 것이라고 경고 지역적 긴장을 고조시키다. 중국이 서방을 따라잡을 방법이 있다 옌량 판캘리포니아 몬테레이에 있는 제임스 마틴 비확산 연구 센터의 연구원입니다. “하지만 그들은 잘 진행되고 있는 것 같습니다.” 핵잠수함 건조에 소요되는 시간이 길다는 점을 고려하면 이는 놀라운 일이 아닙니다. 공개된 보고서에 따르면 Pan은 중국의 계획에는 “핵추진 운반선 함대와 새로운 원자로 프로토타입을 갖춘 해상 기반 능력의 급속한 확장이 포함되어 있습니다”라고 말했습니다. [nuclear attack and ballistic-missile submarines].”

현재 전망에 따르면 중국 곧 적들을 추월할 수도 있다 첨단 잠수함의 총 수는 스텔스 측면에서 더 가까워졌습니다. 군사 전문가에 따르면, 새로운 중국 잠수함의 설계는 러시아 추진의 혜택을 받았다 전문성, 그리고 훨씬 더 조용해질 거예요만드는 중 미 해군이 이를 탐지하고 추적하기가 더 어렵습니다..

USS 버몬트 버지니아급 잠수함은 2023년 해상시험을 거친다. 일반 역학 전기 보트

더욱이 중국의 전반적인 조선 능력과 건조 속도는 현재 해군의 잠수함 조선소 2곳에서 연간 평균 1.2척의 원자력 추진 보트를 생산하는 미국을 훨씬 능가합니다. AUKUS 협정 조건을 이행하려면 미국은 다음을 수행해야 합니다. 생산 속도를 연간 최소 2개로 늘립니다..

이미 호주에 버지니아급 핵 공격 잠수함을 제공하는 것을 포함하는 AUKUS의 첫 번째 기둥을 이행할 미국의 역량이 균형을 이루고 있습니다. 미 해군은 버지니아급 잠수함 한 척만을 조달 계획에 포함시켰다. 2025 회계연도 예산 요청비록 나중에 미국 하원이 국방비 법안을 제출하다 그 숫자를 2로 복원했습니다. 미국 대선 직후에도 국방비 지원 정책이 어떻게 전개될지는 불투명하다. 그러나 AUKUS 회원사들이 핵잠수함 생산 부문에서 중국을 이길 가능성은 없어 보인다.

어떤 경우에도 더 발전된 잠수함을 배치하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 미국, 영국, 호주도 중국이 원하는 결과를 어떻게 방해할 수 있는지 예측해야 합니다.

AUKUS 회원들은 대잠수함전을 수행하기 위해 보다 비대칭적인 수단에 투자함으로써 중국의 전략에 대응하기로 결정할 수도 있습니다. 아마도 이것이 뒤에 있는 근거일 것이다. AUKUS의 두 번째 기둥다음과 같은 신흥 기술에 대한 심화 협력을 탐구합니다. 인공지능, 양자 컴퓨팅, 사이버 능력, 극초음속 무기. 또한 중국이 첨단 감지 기능 개발이 지연되는 점을 활용합니다.

이러한 기술을 사용하여 AUKUS 회원은 예를 들어 다음과 같은 작업을 수행할 수 있습니다. 중국 얕은 바다의 약점을 이용하라 해안을 둘러싼 초크 포인트. 미국과 동맹국은 탐지되지 않은 채 더 깊은 바다에 도달하는 중국 잠수함의 능력에 대응할 수도 있습니다. 양자 기반 센서, 전파 방해, UUV 감지 및 AI 지원 분석.

가장 극단적인 예측이 실현된다면 호주의 새로운 핵잠수함 함대의 스텔스 기능은 작동 수명이 10년도 채 안 되어 물 속에서 사라질 수 있습니다.

그러나 만약 그들이 신흥 기술 활용 중국 잠수함을 탐지하기 위해 AUKUS 회원들은 심지어 필요합니다 미국의 정교하게 발전된 잠수함?

조지 M. 무어제임스 마틴 비확산 연구 센터 상주 과학자는 버지니아급 잠수함이 “남중국해의 얕은 바다에 최적화되어 있지 않은 것 같다”고 지적합니다. 호주는 배터리로 작동할 때 원자력 잠수함보다 더 조용한 기존 디젤 잠수함을 더 많이 만드는 것이 훨씬 나았을 것입니다.”

핵추진 잠수함은 디젤 잠수함보다 더 오랫동안 물속에 머물 수 있으므로 잠수함이 수면에 떠오를 때마다 탐지 가능성이 높아지므로 더 은밀한 옵션으로 간주됩니다. 그러나 무어는 잠수함이 새로운 비핵 추진 장치를 사용한다고 말합니다. 공기 독립 추진 (AIP), “최대 30~40일 동안 잠수할 수 있는 능력으로 인해 이러한 이점이 거의 사라졌습니다.” 기존 디젤 잠수함과 달리 AIP 잠수함은 장기간 배터리로 작동하고 정기적으로 산소에 접근할 필요가 없으며 자주 스노클링을 사용하거나 표면에 떠오를 필요가 없습니다.

버지니아급 핵잠수함 대신 AIP 잠수함을 사용하면 비용을 절약할 수 있습니다. 선박당 수십억 달러. 이는 호주에게 남중국해와 동중국해의 더 짧은 거리를 커버할 수 있는 보다 실행 가능한 대안을 제공할 수 있으며, 다른 두 AUKUS 회원은 더 깊은 바다에서 중국 잠수함을 추적할 수 있습니다.

무어는 또한 AUKUS 거래의 핵 억제 임무에 대해서도 의구심을 갖고 있습니다. 해당 임무를 수행하기 위해 AUKUS 잠수함은 항구에서 나오는 모든 중국 탄도 미사일 잠수함이 침묵하기 전에 추적해야 합니다. “하지만 더 이상 이 일을 할 수 있는 숫자가 없습니다.”라고 그는 말합니다.

AUKUS는 좋은 회사인가요?

궁극적으로 AUKUS의 미래는 잠수함 스텔스 기능의 감소보다 더 실제적인 문제에 달려 있습니다. 가까운 시일 내에 호주 정부는 HMAS 스털링을 개조하다 서호주에 있는 잠수함 기지는 미국과 영국의 핵 공격 잠수함 5척의 순환 배치를 허용합니다. 그 비용은 대략 80억 호주달러. 그러나 계획은 다음과 같은 이유로 어려움을 겪을 수 있습니다. 국내 회의론 커져 거래와 엄청난 비용에 대해.

이 계획은 미국 내에서도 반대에 직면할 수도 있다. 서호주의 해군 기지는 미국이 선호하는 괌보다 남중국해에서 더 멀다. 잠수함 작전을 위해무어는 말합니다. 괌은 또한 하이난 섬의 중국 잠수함 기지와 더 가깝습니다.

더욱이, 호주의 새로운 잠수함이 연료로 사용할 고농축 우라늄(HEU)의 비축량이 감소하고 있습니다. 무어는 수년 동안 미국의 핵추진 잠수함이 “오래된 핵무기에서 긁어낸 HEU를 이용해 작동해 왔다”고 말했습니다. AUKUS 하에서 이 제한된 연료 재고는 아마도 미국, 영국 및 호주가 공유할 것입니다. 그는 새로운 농축 시설을 건설하는 데 최대 40년이 걸릴 수 있다고 말했습니다.

그리고 호주가 새로운 원자력 잠수함 함대에 대해 HEU를 받아들이는 문제가 있습니다. AUKUS 하에서 호주는 무기급 재료를 사용하여 잠수함을 운용하는 최초의 비핵무기 국가가 될 것입니다. 그러나 카네기 국제평화기금(Carnegie Endowment for International Peace)의 Kwong은 호주에는 원자력 산업이 없기 때문에 “사용후 연료를 처리할 준비가 되어 있지 않다”고 지적합니다. 실제로 1998년부터 호주 연방 법률은 원자력 발전을 금지했다핵연료 관련 시설에 대한 금지를 포함합니다.

AUKUS에 무슨 일이 일어나든 AI, 드론, 감지 기술의 발전은 AUKUS의 역학을 빠르게 변화시키고 있습니다. 해저전이는 많은 국가들이 잠수함 전략과 투자를 재고하게 만들 것입니다. 숨바꼭질 게임이 무너지면서 새로운 전략은 잠수함의 수와 스텔스 기능보다는 비대칭 혁신에 더 많이 좌우될 수 있습니다. 잠수함이 얼마나 정교한지에 관계없이 말이죠.

이 글은 두 사람의 공동작업으로 작성되었습니다. 외교 정책정치와 사상을 다루는 글로벌 잡지, IEEE 스펙트럼.

이 기사는 2024년 12월 인쇄본에 “No More Hide-and-Seek”이라는 제목으로 게재됩니다.