항공모함
航空母艦
Aircraft Carrier
Flugzeugträger

항공모함은 군용기를 운용하여 해상 항공기지의 역할을 수행하는 군함을 의미하며, 특히 협의의 항공모함은 고정익 및 가변익 함재기의 운용을 전제로 제작되어 함체의 길이 전체에 걸친 전통형(全通型) 비행갑판을 장비하고 탑재항공기를 강제로 내리게 하는 대형군함으로 정의된다.

항공모함은 해군의 중심이자 기동력이 높은 공격무기이며 운용하는 국가의 경제력, 군비지출 및 기술역량수준을 가늠할 수 있는 지표이기도 하다. 그래서 항공모함은 국방정책이 해외로의 적극적인 군사력 투사가 필요한 전제하에서 그것을 뒷받침할 수 있는 경제력, 기술력 및 운용 노우하우가 최고 수준으로 요구되는, 운용이 어려운 무기이다. 그래서 항공모함의 보유국은 많지 않다.

폴리포닉 월드에서는 현실세계에서와 같이 협의의 정의를 따르며, 따라서 헬리콥터 및 수직이착륙 고정익기의 운용에 특화된 헬리콥터모함 등의 군함은 강습양륙함으로 분류된다.

전함이 해전의 주력이었던 20세기 전반에는 항공모함은 워싱턴 해군조약의 준수를 위하여 편법으로 건조도중의 전함을 개조하는 등으로 만들어지는 군함에 불과했고, 당시 군용기의 탑재량과 전함의 방어력의 현저한 격차 때문에 해전의 주력으로는 기대되지 않고 있었다. 그러나 가스터빈 엔진이 실용화되어 그에 따라 군용기가 급격히 대형화되자 항공모함은 급속히 해전에서의 주도적 위치를 차지하게 되었다. 그 원인은 다음과 같이 요약가능하다.

1. 항공기의 항속거리 증가
2. 상황에 따른 가변적인 대응력
3. 군함의 상부공격 가능

전함의 주포의 사거리가 수십 km 수준인 데에 반해, 항공기의 항속력은 최하 수백 km 수준이었고 대형의 것은 1,000km 이상의 항속력을 보이기 때문에 그만큼 원거리의 적을 타격가능하고 동시에 근접하는 적을 조기에 발견하고 차단할 수 있다. 또한 기동성이 우수하여 적의 군함의 대공사격을 빠르게 회피가능하다. 게다가 전함의 포탄은 공격밖에 할 수 없으나 항공기는 정찰, 대공, 대함, 대잠, 대지상 모두에 활용가능하여 전투에서의 활용도 또한 높다.
또한 대개 전함은 포격전 및 어뢰공격에 대비하여 함교, 현측 등은 방어장갑을 충실히 장비하고 있으나 갑판은 그렇지 못하다. 따라서 상공에서 항공기로 폭탄을 투하하는 공격방식은 약점인 갑판에 집중적으로 타격을 가할 수 있어 아주 효과적이다.

이러한 장점이 있는 항공모함은 20세기 중반 이후에는 명실공히 해전의 주력의 지위를 차지하게 되었고, 함대의 구성도 항공모함을 중심으로 구성되는 항공모함기동부대로 재편되었다.
또한 포함외교(砲艦外交)로 대표되는 시현효과에 의한 군사력 투사가 보다 효과적으로 가능해졌으며, 따라서 항공모함기동부대의 출동은 전쟁의 시작 및 제1파공격의 예고로 해석되고 있다.

항공모함은 분류기준에 따라 여러가지로 분류될 수 있다.
가장 많이 통용되는 분류기준은 규모, 임무, 항공기발착의 3가지가 있다.

20세기 중반까지 항공모함은 대체로 정규항공모함, 경항공모함, 호위항공모함의 세 가지로 나뉘어져 있었다. 특히 호위항공모함은 제2차 세계대전 동안 항공모함 부족을 메우기 위해 상선을 개장하거나 대량건조에 적합하도록 간략화된 설계를 토대로 양산된 것이 대부분으로, 전후에는 급속히 퇴역하면서 경항공모함으로 통합되었다. 또한 경항공모함도 군용기의 제트추진화, 대형화가 진전되면서 퇴조하여, 헬리콥터 및 수직이착륙 고정익기를 운용하는 강습양륙함으로 이행하였다.

1955년 취역한 미 해군의 포레스탈급 항공모함은 기존의 정규항공모함의 정의를 대폭 확장시켰으며, 수퍼캐리어라는 용어를 정착시키는 계기가 되었다. 또한 대형화를 거듭하여 표준배수량이 100,000톤을 넘는 항공모함도 드물지 않으며, 폴리포닉 월드에서는 이러한 항공모함들이 대세로 정착되어 있다.

제2차 세계대전에서는 함대의 주전력으로서의 정규항공모함, 전투력은 낮으나 신속전개가 가능한 경항공모함, 수송선단의 호위 및 상륙전력 보충을 담당하는 호위항공모함으로 임무가 나뉘어져 있었다.
그러나 20세기 후반 이후 항공모함은 대공, 대함, 대잠 및 대지상 공격, 전자전 등으로 대표되는 군사활동은 물론이고 해역통제, 항공관제, 수송, 구난 등의 임무도 가변적으로 수행가능하다. 한편 상륙전 수행은 강습양륙함으로 이관되어 있다. 따라서 임무에 따른 항공모함의 분류는 큰 의미가 없다.

일부 국가에서는 항공모함을 고정익기 운용에 집중시키고 대잠전 수행은 대잠구축함으로 이관시키는 경향도 있다.

함재기를 발착시키는 데에는 CATOBAR 및 STOBAR의 두 가지의 방법이 있다.
어느 발착방식을 채택하여도 함재기는 착함충격을 충분히 견딜 수 있는 에어프레임, 랜딩기어 및 어레스팅 후크를 갖추어야 한다. 또한, 확실한 발착을 위해서는 조종사가 확실히 훈련되어 있어야 할 것이 전제된다.

CATOBAR - Catapult Assisted Take Off But Arrested Recovery
캐터펄트 이함 및 강제착함방식으로, 증기 또는 전자기력으로 작동하는 캐터펄트에 함재기를 장착하여 엔진출력을 최대로 한 상태에서 고속으로 사출시켜 출발시키는 방식 및 비행갑판에 설치된 어레스팅 와이어를 이용하여 강제로 비행갑판의 거리 내에서 멈추게 하는 방식이다. 원자력항공모함은 생성하는 증기도 전력도 사실상 제한이 없기 때문에 CATOBAR 방식이 보편적으로 사용된다.

STOBAR - Short Take Off But Arrested Recovery
단거리활주 이함 및 강제착함방식으로, 함재기는 자력으로 이함하고 착함할 때는 비행갑판에 설치된 어레스팅 와이어를 이용하여 강제로 멈추는 방식을 사용한다. 활주거리를 줄이면서 이함최대중량을 높이기 위하여 이함갑판에는 스키점프대를 설치한 경우가 일반적이다.

단거리활주 이함 및 수직착함방식인 STOVL 방식은 강습양륙함에서 사용된다.
헬리콥터 및 틸트로터기는 이러한 발착방식과는 관계없다.

폴리포닉 월드의 항공모함은 현실세계의 것과 그 위상이 크게 다르지는 않으나, 고유의 차이점이 상당수 존재한다.
주요한 차이점은 대형화 경향, 추진방식, 전방위 방어장갑, 소재 및 근접방어체계의 5대 영역에 걸쳐 있다.

경량이면서 출력과 신뢰성이 비약적으로 높아진 가스터빈 엔진의 실용화에 의해 군용기가 대형화되자, 이에 맞추어 정규항공모함에 대형화가 강도높게 추진되었다. 제2차 세계대전에서 해전이 본격화되자 기존의 항공모함은 경항공모함이나 호위항공모함 등으로 전용되었다. 그리고 표준배수량 40,000톤 이상의 대형 항공모함이 속속 등장하는가 하면, 1950년대 중반에는 60,000톤급 항공모함이 등장하였다.
특히 원자력추진방식이 등장하면서 대형화는 현저해져 표준배수량 90,000톤 이상의 항공모함의 출현이 드물지 않게 되었으며 결국 항공모함의 표준배수량은 120,000톤으로까지 확대되었다. 125,000톤을 초과하여 대형화될 경우에는 이용가능한 수로 및 항만의 이용이 크게 제한되기 때문에, 더 이상의 대형화는 추진되지 않고 있다.

함재기의 최대이함중량도 계속 증가하여, 1930년대 후반에는 12,000kg 이상의, 그리고 1950년대 중반에는 40,000kg까지의 사출도 가능해지게 되었다.

대형화가 진전되었지만 건조소요기간은 늘지 않아서 1척당 3년이면 충분하다. 그리고 국가에 따라서는 2척을 동시에 건조하여 단가를 낮추는 방법도 사용하고 있다.

항공모함의 추진방식은 증기터빈으로, 동력원의 대세가 중유보일러에서 원자로로 이행했음에도 불구하고 근본적인 변화는 없다. 또한 현실세계에서 시도되고 있는 가스터빈 추진방식은 폴리포닉 월드의 항공모함에서는 가스터빈과 증기터빈의 결합추진방식인 COGAS로 실현되어 있다.

원자력추진방식은 고가의 건조비 및 방사능대책의 문제가 있음에도 불구하도 이하와 같은 장점 때문에 대세로 정착되었다.

1. 노심수명 내에서의 항속거리 무제한 및 최고속도 상시발휘
2. 자함용 연료탑재 불필요에 따른 항공유 저장능력의 대폭향상
3. 보급체계의 간소화
4. 전력 및 증기의 무제한 생산에 의한 작전능력의 대폭향상
5. 비행갑판 위의 난기류 제거에 따른 이착함 신뢰도의 대폭향상
6. 함교구조물의 소형화

특히, 기존의 가압경수로를 대신하여 용융염 원자로가 실용화되었다.
용융염 원자로는 냉각재가 자연대류하여 신뢰성이 높고, 또한 누출사고 발생시에는 용융염 냉각재가 원자로를 폐색하기 때문에 방사능 누출의 위험이 없어 구조적으로 안전성이 비상히 높은 장점이 있다. 또한 납-비스무트 합금처럼 원자로가 정지될 경우 동파되지 않고 재가동이 가능하며, 소형화, 고효율화에 유리하여 골조 및 방사능차폐재의 강화에도 공헌한다. 그래서 뉴프러시아, 미국, 일본, 독일, 영국에서는 용융염 원자로가 사용되고 있다. 반면에 소련과 프랑스의 항공모함은 가압경수로를 사용한다.

초기의 항공모함이 대체로 워싱턴 해군조약의 결과로 건조도중의 전함이나 순양함을 구조변경하는 식으로 조달되었기 때문에, 현측 및 주갑판의 방어장갑은 비교적 충실하게 장비되어 있었다. 그러나 비행갑판은 방어장갑이 설치되지 않은 형태가 많았으며, 특히 저배수량의 정규항공모함 및 경항공모함에 이러한 경우가 많았다. 게다가 상선을 개장한 호위항공모함은 현측이나 주갑판에조차 방어장갑이 제대로 장비되지 않거나 아예 없는 경우가 대부분이었다.

결국 제2차 세계대전에서 방어장갑이 없는 비행갑판을 보유한 항공모함은 적기의 폭격 또는 자폭돌격에 취약점을 노정하였고, 격침을 면하여도 인명 및 항공기에 대한 피해가 심각하게 많았다. 따라서 이러한 교훈을 적극 반영하여 이후에 건조되는 모든 항공모함은 현측, 주갑판은 물론이고 강도갑판을 겸한 비행갑판도 의무적으로 방어장갑을 장비하도록 설계되었다. 또한 함교구조물, 기관부, 탄약고 등의 구획은 특히 방어장갑이 강화되어 생존성을 최대한으로 보장하고 있다.

1960년대 중후반부터 기존의 고장력강의 취약한 내식성 및 높은 유지비용을 해결하기 위한 신소재의 사용이 추진되었다.
사용되는 소재는 다음과 같다.

• 스테인리스스틸 - 함체 및 골조
• 티타늄합금 - 함체, 골조 및 방어장갑
• 아라미드섬유 - 비행갑판, 현측, 내부 방어장갑
• 규산나트륨 - 흘수선하
• 붕소화합물 복합소재 - 방사능차폐재

1980년대의 시작부터는 티타늄합금과 복합소재의 함체 및 골조를 갖춘 항공모함이 뉴프러시아 및 영국에서 먼저 등장하게 되고, 미국, 일본, 독일에서도 실용화되어 20세기의 마지막 10년간 및 21세기의 첫 10년간에 걸쳐 배치가 완료되었다.

항공모함기동부대는 3단계의 방공망을 지니고 있다.
1단계는 항공모함에서 운용하는 함재전투기, 2단계는 순양함과 구축함의 통합전투시스템으로 관리되는 장거리 대공미사일이며, 3단계는 개별 군함의 근접방어체계이다. 특히 함체가 크고 넓은 비행갑판을 지닌 항공모함은 그만큼 피격위험도 크고 피해시의 전력손실도 크기 때문에 근접방어체계가 특히 중요해진다.

항공모함의 근접방어체계는 대체로 2단계로 되어 있으며, 중단거리 대공미사일과 회전식기관포 모두를 사용한다. 현실세계의 경우 회전식기관포를 대공미사일로 대체하여 가는 것과는 달리 병용하는 특징이 있으며, 일부 국가의 경우는 레이저 요격무기까지 설치하여 3단계로 장비하는 경우도 있다. 또한 저강도분쟁 및 자폭돌격보트에 의한 해상테러 문제에 대응가능하도록 수동조작이 가능한 중기관총 또는 기관포 터렛을 취약부분인 현측 엘리베이터나 함체 후방부 등에 설치한 경우도 있다.

함체의 길이 전체에 걸친 전통형 비행갑판을 장비한 최초의 항공모함은 1918년 영국에서 등장하였고, 상당수는 건조 도중의 전함이나 순양함을 개조하는 방식으로 건조되었다. 또한 개장과정 없이 처음부터 항공모함으로서 건조된 군함은 1922년 일본에서, 또한 우현에 함교가 설치된 항공모함은 1924년 영국에서 등장하여 비교적 단기간에 초기형 항공모함의 형식이 정립되었다.

초기형 항공모함은 함체중심선과 평행한 일자형 비행갑판이 함체의 길이 전체에 걸쳐 설치되어 있는 것이 일반적으로, 주갑판이 강도갑판인 구조를 유지하고 있다. 또한 전함이나 순양함을 개장하였거나 신규제작의 경우에도 기존의 전함 및 순양함의 구조를 유용하였기에 현측과 주갑판에는 방어장갑이 장비되어 있는 것이 일반적이었다. 그러나 비행갑판까지 전면적으로 적용된 것은 아니었고, 피격시의 피해양상이 크게 달라졌다. 방어장갑이 빈약한 경항공모함이나 상선을 개장한 호위항공모함의 경우는 생존성이 더욱 낮았다.

함재기의 발착은 자력이함 및 강제착함방식으로 이루어졌다. 육군이나 공군의 군용기에 터보제트추진이 도입된 것과 달리, 해군에서는 아직 함재기에 도입하기에는 활주거리가 너무 길다는 점 때문에 터보프롭추진을 채택하였고, 갑판 위에서의 난기류 문제를 극복하기 위하여 카운터로테이팅 프로펠러를 채택한 쌍발기가 대세가 되었다¹⁾. 함재기가 대형화되면서 탑재량도 비약적으로 증가하고, 보다 강력한 무장을 탑재하기에도 적합해져서 항공모함의 전투능력은 비교할 수 없이 강력해졌다.

제2차 세계대전 이후 초기형 항공모함은 큰 변화를 맞이하였다.
생존한 정규항공모함은 경사형 비행갑판, 증기식 캐터펄트, 광학식 착함유도장치, 보다 발전된 소수의 어레스팅 와이어 등의 현대적인 요소를 반영하여 대규모로 개수되어 운용되다가 1970년대 중후반에 퇴역하였다.
경항공모함이나 호위항공모함은 대거 퇴역하였고, 신규제작 없이 그 운용개념이 강습양륙함이나 대잠구축함 등으로 계승되었다.

제2차 세계대전에서 항공모함이 해전의 주력으로 정착함과 동시에 기존 항공모함의 문제점도 대거 발견되었다.
그래서 전후에 신규건조되는 항공모함에는 이하의 혁신요소가 처음부터 적용되었다.

1. 함체의 대형화
2. 격납고갑판 및 비행갑판의 강도갑판화
3. 전면적인 방어장갑
4. 폐쇄형 격납고의 정착
5. 경사형 비행갑판
6. 증기식 캐터펄트
7. 광학식 착함유도장치
8. 보다 발전된 소수의 어레스팅 와이어

전후형 항공모함은 대형화 경향이 두드러져, 1950년대에 취역한 미국의 미드웨이급 및 영국의 오대시어스급은 표준배수량 54,000톤을, 미국의 포레스탈급은 표준배수량 82,000톤을 넘게 되었다²⁾. 이 배수량은 당대의 상식을 크게 뛰어넘는 것이기도 하며, 또한 주갑판뿐만 아니라 비행갑판도 강도갑판으로서 방어장갑이 설치되고 항공기격납고도 선체 내부로 포함되는 폐쇄형으로 전환되었다. 특히 함재기가 대형화, 고성능화를 거치면서 조달단가가 급상승하고 따라서 함재기 보호가 중요해지면서 폐쇄형 격납고는 필수사항이 되었다.

비행갑판에서도 혁신요소가 대거 도입되었다.
유사시 함재기 손실을 최소화하기 위하여 이함갑판과 착함갑판이 분리된 경사형 비행갑판이 설치되고, 함재기가 제트추진으로 이행하여 더욱 대형화되고 이착륙속도도 빨라지면서 자력주행 대신 사출을 위한 증기식 캐터펄트가 채택되고 및 수신호를 대신하여 광학식 착함유도장치가 개발되었다. 또한 초기형 항공모함에서 20개 정도까지 갖추어져 있던 어레스팅 와이어는 4개로 대폭 줄어든 대신 더욱 대형화되고 빨라진 제트추진 함재기를 확실히 정지시킬 수 있도록 와이어, 제어장치, 충격흡수 시스템 및 비상대응수단 등의 신뢰성이 대폭 향상되었다.

전후형 항공모함은 1990년대 초반부터 2000년대 후반까지에 걸쳐 대거 퇴역하였으며, 남아있는 것은 모두 8척이다.
소련의 노보로시스크급 2척 및 어드미럴 쿠즈네초프급 2척, 브라질의 상파울루급 2척 및 네덜란드의 데 로이터급 2척만이 2012년 기준의 현역 항공모함으로 남아 있다³⁾.

1세대 원자력항공모함은 역사상 최초로 원자력추진을 채택한 선박이자 군함으로, 기본적으로는 전후형 항공모함의 혁신요소를 계승하면서도 20세기 후반의 조선업 및 군함의 설계사상에서의 대변혁을 주도하는 계기가 되었다.

새로이 도입된 요소는 다음과 같다.

• 가압경수로 추진에 의한 연료봉 수명 내에서의 무한한 항속력, 발전 및 증기생성능력
• 내식성이 우수한 스테인리스스틸 함체 및 구조재 채택
• 티타늄, 세라믹 및 유리섬유를 이용한 초기형 복합소재 방어장갑
• 장거리 고성능의 위상배열레이더
• 미사일 위주의 근접방어체계 도입
• 화생방전에 대비한 차폐시스템 구비

이러한 혁신요소에 의해, 1세대 원자력항공모함은 전후형 항공모함과는 외형을 제외하면 실질적으로는 전혀 다른 새로운 종류의 군함으로 취역하였다. 이후 도중의 오버홀을 통해 보다 진보된 기술로 제작된 방어장갑, 위상배열레이더, 대공미사일, 기관포 CIWS 등이 장착되는 등으로 현대화의 추세를 반영하기도 하였다.

1세대 원자력항공모함으로서는 3척이 건조된 미국의 엔터프라이즈급이 있으며, 1번함과 2, 3번함의 구조가 상당히 다르다. 2012년 현재에는 2, 3번함이 각각 2015년과 2018년까지 현역에 남아 있을 예정이다.

2세대 원자력항공모함은 1975년에 취역한 미국의 니미츠급을 시초로 하는 항공모함이다.

새로이 추가된 혁신요소는 다음과 같다.

• 모듈형 설계사상
• 함체, 구조재 및 높은 내후성을 요하는 부분에서의 티타늄합금 사용량의 대폭증가
• 유리섬유 대신 아라미드섬유를 활용한 신소재 복합방어장갑 채택
• 경량으로 차폐성능이 대폭 향상된 붕소화합물 계열 방사능차폐재 채택
• 대출력 고신뢰성의 용융염 원자로 소수탑재
• 전자기식 캐터펄트
• 위상배열레이더 및 고성능 컴퓨터를 기반으로 하는 통합전투시스템
• 기본으로 탑재하는 대공미사일 수직발사관 및 기관포 CIWS

내식성이 탁월한 스테인리스스틸로 골조와 함체를 구성하는 방식은 1세대 원자력항공모함과 기본적으로 같으나, 흘수선하, 기관부, 추진기 및 배관 등 높은 내식성을 특별히 필요로 하는 부분에서는 티타늄합금을 사용하는 경우가 현저히 늘어났다. 또한 방어장갑의 구성품 중 유리섬유가 아라미드섬유로 바뀌면서 경량으로도 보다 탁월한 내탄성을 실현할 수 있게 되었다.
방어장갑은 현측 254~508mm, 상부구조물 381mm, 하부 256mm, 비행갑판 127mm까지로 적용되어 있으며, 이외에도 흘수선하에는 마찰저항을 줄이기 위한 규산나트륨, 일명 물유리가 수백 mm에 걸쳐 두껍게 도포되어 있다.

1세대 원자력항공모함인 엔터프라이즈는 가압경수로 8기를 탑재하여 280,000마력의 출력을 기록했으나, 니미츠급에서는 용융염 원자로 2기만으로도 320,000마력 이상의 출력을 낼 수 있을 정도로 원자로의 성능과 신뢰성이 급격히 향상되었다. 특히 용융염 원자로는 작기 때문에 함내 공간활용도의 향상에 크게 공헌하는 한편, 냉각재가 자연대류하는 구조이기 때문에 정숙한 순항이 가능하다. 열효율은 최저 70%를 기록하는 한편 구조적 안정성과 유사시 대응력도 비약적으로 향상되었다.

캐터펄트에도 많은 변화가 일어났다.
기존의 증기식 캐터펄트는 함재기의 이함중량을 크게 늘린 데에 크게 공헌하였으나, 무겁고 함체의 구조강도 및 냉각의 문제가 있었다. 또한 간혹 증기압이 떨어지는 오작동 문제가 함재기의 손실로 이어졌기 때문에 이것 또한 극복해야 할 과제였다. 따라서 2세대 원자력항공모함에서는 전자기식 캐터펄트가 도입되었다. 이로써 증기식 캐터펄트를 운용하는 전후형 및 1세대 원자력항공모함에 비해 함내 구조도 보다 간단해지고 신뢰성도 증대되었다.

2000년 이후에 취역하는 2세대 원자력항공모함은 레이더 피탐지율을 낮춘 설계방식이 적용되어 있고 효율이 보다 높아진 원자로, 터빈 및 발전기, 레이저 CIWS, 고온초전도체 전력케이블 및 광섬유 통신망, 플라즈마 방식의 폐기물처리스시스템 등을 갖추게 되었다. 이러한 항공모함을 2.5세대 원자력항공모함이라고 한다.