장보고-III 탑재용 리튬이온 전지 시제품 개발 착수

방위사업청, 내년 상반기 개발 완료…국산 잠수함 첫 적용
한화디팬스 주축…가성비보다는 안전성에 중점 두고 개발

문재인 대통령이 지난 2018년 9월 14일 경남 거제 대우조선해양 옥포조선소에서 열린 3000t급 잠수함 도산안창호함(장보고-Ⅲ 배치(Batch)-Ⅰ 진수식에 참석해 진수를 축하하고 있다./ 제공=청와대

국내 독자 개발되는 3600t급 잠수함 장보고-Ⅲ 배치(Batch)-Ⅱ에 탑재될 리튬이온 전지의 성능을 입증하기 위한 시제품 제작이 다음달 시작된다.

내년 상반기 시제품 제작이 완료돼 성능 입증시험을 통과하면 장보고-Ⅲ 배치-Ⅱ는 리튬이온 전지를 탑재한 첫 국산 잠수함이 된다.

리튬이온 전지를 탑재하게 되면 기존의 납축전지에 비해 잠수함의 핵심 성능인 잠항 시간이 크게 늘어나게 된다.

리튬이온 전지를 최초로 적용한 장보고-Ⅲ 배치-Ⅱ는 오는 2026년 해군에 인도될 예정이다.

방위사업청은 지난 2017년 장보고-Ⅲ 배치-Ⅱ의 주요 추진전력 공급체계로 리튬이온 전지가 적합하다는 판정을 한 바 있으며 한화디펜스가 개발하고 있다.

방위사업청(청장 왕정홍)은 “오는 10월부터 내년 상반기까지 장보고-Ⅲ 배치-Ⅱ 잠수함 탑재를 위한 리튬이온 전지 성능 입증시험용 시제품 제작에 들어갈 예정”이라고 24일 밝혔다.

방위사업청은 “개발 중인 리튬이온 전지는 기존 납축전지보다 수중 지속 항해 및 고속 기동 시간이 크게 향상되고 수명은 2배 이상 연장된다”며 “유지보수 등 편의성 측면에서도 장점이 있어 잠수함의 전투능력을 대폭 끌어올릴 것으로 기대된다”고 설명했다.

또 방위사업청은 “우리나라는 전기자동차와 에너지 저장장치용 대용량 리튬이온 전지 분야 세계 최고의 기술력을 보유하고 있다”며 “장보고-Ⅲ 배치-Ⅱ 리튬이온 전지가 아직 개발이 진행 중임에도 불구하고 다른 국가들로부터 공동개발 및 기술협력 문의가 오는 등 큰 관심을 받고 있다”고 밝혔다.

한화디펜스를 주축으로 진행되고 있는 리튬이온 베터리 연구개발은 수중 밀폐된 공간이라는 잠수함의 특성 때문에 가성비 보다는 안전성·신뢰성에 우선을 두고 있다.

특히 잠수함에 적용하는 리튬이온 전지는 민수용보다 안전성을 강화해 설계했다. 하드웨어는 고전압 절연 강화 설계를 반영했고 단락 시 사고전류를 빠르게 차단하는 장치를 추가 도입했다. 소프트웨어는 절연 감시 및 사고전류를 감지·차단하기 위한 설계가 반영됐다.

탐색개발 중 잠수함 내부 화재 및 침수상황에서도 폭발하지 않도록 리튬이온 전지에 대한 화염시험(800℃), 해수 침수 시험(1시간) 등 가혹한 시험환경을 설정했고, 국제공인 규격에 따라 리튬전지 모듈의 성능 입증시험을 거쳐 안전성과 신뢰성을 확보했다.

또 리튬이온 전지를 잠수함에 탑재하기 전에는 잠수함과 유사한 육상시험장에서 성능과 안전성을 추가적으로 검증한 후 탑재할 예정이다.

조동진 방위사업청 한국형잠수함사업단장(해군 준장)은 “잠수함용 리튬이온 전지를 성공적으로 개발하몀 잠수함 성능 및 수중 전투능력을 한층 강화함과 동시에 대용량 리튬이온 전지 기술 경쟁력 확보라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있을 것”이라며 “우리나라 리튬이온 전지의 세계적인 경쟁력을 감안하면 향후 잠수함 수출에도 우위를 확보할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.