[논문]저고도 운용 항공기를 위한 기상정보의 필요성에 관한 연구

조영진; 김수로

doi:10.12985/ksaa.2020.28.1.045

제안 방법

본 설문은 항공기상정보의 한계점 및 문제점을 도출하기 위해 저고도항공기 조종사를 대상으로 설문조사를 실시하였으며, 인구학적 특성에 따른 차이를 검정하기 위해 교차분석을 실시하였다.
본 연구는 저고도항공기 조종사들을 대상으로 설문조사를 통해 항공기상 항목 중 비행 전(비행 계획) 단계와 비행 중 단계에서 저고도 비행을 위해 중요하다고 생각되는 항공기상서비스 항목을 식별하고, 요구도를 분석하여 실제 정확한 항공기상정보 중 세부항목에 대하여 식별하였다.
본 연구에서는 소형항공기 운항 지원을 위하여 효율적인 정보 전달 체계를 위한 운용자 요구도 조사 및 분석을 위해 Table 4와 같이 비행 전 또는 비행 계획단계에서의 기상정보(5문항), 비행 중 기상정보(5문항), 기타(3문항)의 총 13문항으로 구성하였다.[9]
기상정보의 제공 형태는 비행 전 또는 비행 계획 단계와 비행 중 단계 동일하게 텍스트 형태, 그래픽 형태를 주로 선호한다. 이를 위해 CCTV를 활용한 공항기상정보 및 각종 교통관련 기관과 연계한 기상정보시스템 구축, 공항 주변을 제외한 지역에서의 기상자료 획득 방안 등이 제안되었다.

대상 데이터

최근 저고도항공기의 대표적인 헬리콥터의 운항중 저시정 환경에서 무리한 운항으로 인해 발생한 대표적인 사고 사례는 다음과 같다. 2013년 11월 16일, LG전자 헬리콥터가 김포공항에서 잠실헬기장으로 이동 중 짙은 안개로 인해 항로를 이탈, 한강주변 아파트와 충돌하여 조종사 2명이 사망하였으며, 2014년 7월 17일, 세월호 참사 지원 활동을 마치고 복귀하던 소방청 소속 헬리콥터가 구름 속에서 조종사의 비행착각으로 인해 광주 시내에 추락하여 소방대원 5명이 사망하였다. 또한 2016년 2월 28일, 김포국제공항을 이륙하여 훈련비행 예정이던 한라스카이에어 소속의 세스나 172기가 이륙 직후 위험기상으로 인해 추락해 조종사와 학생 2명이 사망한 사고가 있었다.
설문 대상자 비행 경력은 Fig. 5와 같이 10년 이상(26.8%), 5∼10년(15.4%), 2∼5년(21.1%), 2년 이하(36.8%)로 10년 이상의 비행 경력을 가진 설문 대상자는 교관조종사, 일반항공 조종사, 군 조종사 중 기장 이상 등급의 조종사이며, 2년 이하의 비행 경력을 가진 설문 대상자는 학생조종사와 군 조종사 중 부기장 자격의 조종사로 조사되었다.
설문조사는 2018년 5월 20일부터 6월 22일까지 32일간 지정전문교육기관 교관조종사 및 학생조종사, 국가기관항공 조종사 및 국가기관항공 조종사 등 총 300명을 대상으로 실시하였으며, 배포된 설문지 중 총 228부의 유효설문지가 회수(응답률 76.0%)되었다.

데이터처리

설문조사 결과를 바탕으로 응답자의 항공활동 특성에 따라 비행 전 또는 비행 계획 단계와 비행 중 단계로 구분하여 활용하는 항공기상정보 제공 형태, 정보의 정확도, 높은 정확도가 요구되는 항목, 기상정보의 제공 형태로 구분하여 차이를 확인하기 위해 교차분석을 실시하였다.

성능/효과

Table 7과 같이 비행 중 단계에서 활용하는 항공기상정보 제공 형태에 따른 교차분석 실시 결과, 주 비행활동에 따라 디지털 정보 수신을 활용하는 인원은 교관조종사 16명(37.2%), 학생조종사 28명(44.4%), 국가기관항공 조종사 21명(58.3%)으로 가장 높게 나타났고, 군 조종사는 비행정보실(운항정보실)을 활용하는 인원이 38명(44.2%)으로 가장 높게 나타났으며, 통계적으로 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다(x2=34.675,p<.001).
교관조종사, 학생조종사, 국가기관항공 조종사 등 일반항공에서 비행하는 경우 저고도 비행 및 비행기 안정성 등의 특성으로 인한 디지털 정보 수신 의존도가 높게 나타나고 있으며, 군 조종사의 경우 군 헬리콥터를 비행 중인 조종사의 분포가 높기 때문에 군 자체적으로 운영 중인 비행정보실(운항정보실)을 의존하는 비율이 높게 나타난 것으로 분석되었다.
교차분석 결과를 종합하면 항공기상정보 제공 형태는 비행 전 또는 비행 계획 단계에서 일반항공 조종사의 경우 항공기상청 웹사이트를 많이 활용하며, 군 헬리콥터 조종사의 경우 군 자체적으로 운영 중인 비행정보실(운항정보실)에 나타나는 국지 기상정보(AMOS 등)나 이를 분석하는 비행정보실 근무자의 분석 등을 의존하는 비율이 높게 나타났다. 비행 중 단계에서는 일반항공 조종사의 경우 디지털 정보 수신 비율이 높게 나타났고, 군 헬리콥터 조종사의 경우 무선통신을 활용하여 인근 군 비행정보실(운항정보실)을 의존하는 비율이 높게 나타났다.
높은 정확도가 요구되는 항목은 비행 전 또는 비행계획 단계에서 연령에 따라 차이를 보이고 있었으며, 20대 이하, 40대, 50대 조종사의 경우 시정의 정확도를 요구하였고, 30대의 경우 운량/운고의 정확도를 요구하였다.
반면, 비행 중에는 비행 조작에 방해가 될 수 있는 영상정보 형태보다는 음성정보 형태의 정보제공을 조금 더 선호하는 것으로 분석되었다.
비행 전 또는 비행 계획 단계에서 활용하는 항공기상정보 제공 형태에 따른 교차분석 실시 결과, 현재 비행항공기 종류에 따라 시간정확도를 중요하게 생각하는 항공기 종류는 비행기 71명(66.4%), 초경량비행장치 3명(75.0%)으로 가장 높게 나타났고, 위치정확도를 중요하게 생각하는 항공기 종류는 경량항공기 1명(100%), 헬리콥터71명(61.2%)으로 가장 높게 나타났으며, 통계적으로 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다(x2=18.874, p<.001).
001). 비행 전 및 비행 계획단계에서의 분석과 동일하게 비행기의 경우 특정 공항에서 이륙하여 목적지 공항으로 착륙하는 특성으로 인해 이․착륙 시간과 관계 깊은 시간정확도를 주로 선택하였으며, 헬리콥터의 경우 공항에 아닌 임의 지점에 착륙해야 하는 특성으로 인해 위치정확도를 선택한 비율이 높게 나타난 것으로 분석되었다.
비행 중 단계에서 높은 정확도가 요구되는 항목에 따른 교차분석 실시 결과, 통계적으로 유의미한 차이는 없는 것으로 나타났다.
비행 중 단계에서 활용하는 항공기상정보 제공 형태에 따른 교차분석 실시 결과, 현재 비행 항공기 종류에 따라 시간정확도를 중요하게 생각하는 항공기 종류는 비행기 69명(64.5%), 초경량비행장치 2명(50.0%)으로 가장 높게 나타났고, 위치정확도를 중요하게 생각하는 항공기 종류는 경량항공기 1명(100%), 초경량비행장치 2명(50.0%), 헬리콥터 71명(61.2%)으로 가장 높게 나타났으며, 통계적으로 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다(x2=15.8744, p<.001).
교차분석 결과를 종합하면 항공기상정보 제공 형태는 비행 전 또는 비행 계획 단계에서 일반항공 조종사의 경우 항공기상청 웹사이트를 많이 활용하며, 군 헬리콥터 조종사의 경우 군 자체적으로 운영 중인 비행정보실(운항정보실)에 나타나는 국지 기상정보(AMOS 등)나 이를 분석하는 비행정보실 근무자의 분석 등을 의존하는 비율이 높게 나타났다. 비행 중 단계에서는 일반항공 조종사의 경우 디지털 정보 수신 비율이 높게 나타났고, 군 헬리콥터 조종사의 경우 무선통신을 활용하여 인근 군 비행정보실(운항정보실)을 의존하는 비율이 높게 나타났다.
비행기의 경우, 특정 공항에서 이륙하여 목적지 공항으로 착륙하는 특성으로 인해 이․착륙 시간과 관계 깊은 시간정확도를 주로 선택하였으며, 헬리콥터의 경우 공항에 아닌 산악지역이나 건물 옥상 등의 helipad나 임무수행 특성상 임의 지점에 착륙을 해야 하는 가능성이 비행기에 비해 상대적으로 높은 특성으로 인하여 위치정확도를 선택한 비율이 높게 나타난 것으로 분석되었다.
설문 대상자의 비행 중 불안전한 상황(사고, 준사고, 안전저해요소 등)을 경험한 사례를 분석한 결과, Fig.7과 같이 비행 중 위험기상 조우에 의한 위험 사례(63.3%)가 가장 높은 비율을 차지하고 있었으며, 그 다음으로 항공기 결함(18.4%), 승무원 협동절차(CRM) 미숙(9.5%), 통신 결함(4.7%) 순으로 조사되었다.
조사결과, 설문 대상자는 연령, 비행기종, 비행 경력, 비행활동 등에 있어서 국내 비행활동 대부분, 특히 저고도항공기 비행활동이 포함되어 있으며, 비행 중 불안전한 상황을 경험한 사례의 63% 이상이 위험기상 조우에 의한 위험 사례로 분석되었다. 이 같은 분석 결과는 저고도항공기 조종사들에게 가장 위험한 사고 요인이 비행 중 위험기상에 의한 조우이며, 비행 전 또는 비행 계획단계, 비행 중 정확한 항공기상 정보 확인 가능한 매체의 부재가 가장 큰 원인으로 분석되었다.
제공되는 항공기상 정보 중 비행 전 또는 비행 계획 단계 및 비행 중 단계 모두 시정, 풍향, 풍속 등 바람 정보, 운량, 운고 등 구름 정보의 중요성이 높다고 조사되었으며, 이는 저고도항공기를 위한 항공기상 서비스 컨텐츠의 개발이 필요하다는 결론을 도출하였다. 이때 제공되는 정보의 질적 수준은 시간정확도와 위치정확도 모두 적정한 수준 이상을 보장해야 하며, 특히, 시정에 관련된 정보는 관련 항공기상 정보 중 가장 높은 정확도가 요구되는 것으로 확인되었다. 이것은 실제 항공기의 이․착륙 단계에서 가장 중요한 요건이 지상의 장애물 또는 활주로를 직접 식별하는 것으로, 안전한 이․착륙뿐만 아니라 저고도항공기의 운용 특성상 장애물과의 근접 비행이 이루어질 때 안전 확보를 위해서도 필요한 것이다.
1%) 중이었다. 저고도 비행특성 상 비행 중에도 디지털 정보 수집을 활용하는 비율(33.8%)도 높은 것으로 분석되었다. 기타 의견으로는 애플리케이션에 대한 정보 신뢰도, 정보 접근의 편의성, 실시간 영상정보체계 등 운용자 입장에서의 편리성과 제공되는 정보에 대한 신뢰도 향상에 대한 의견을 제공하였다.
제공되는 기상정보 중 높은 정확도가 요구되는 항목은 비행 전 또는 비행 계획 단계와 비행 중 단계 동일하게 시정 정보를 비행 전 또는 계획단계에서 43.9%, 비행 중 46.1%로 가장 중요하다고 판단하였으며, 운량/운고 역시 비행 전 또는 계획단계에서 30.7%로 높은 비율을 차지하고 있었다.
제공되는 항공기상 정보 중 비행 전 또는 비행 계획 단계 및 비행 중 단계 모두 시정, 풍향, 풍속 등 바람 정보, 운량, 운고 등 구름 정보의 중요성이 높다고 조사되었으며, 이는 저고도항공기를 위한 항공기상 서비스 컨텐츠의 개발이 필요하다는 결론을 도출하였다. 이때 제공되는 정보의 질적 수준은 시간정확도와 위치정확도 모두 적정한 수준 이상을 보장해야 하며, 특히, 시정에 관련된 정보는 관련 항공기상 정보 중 가장 높은 정확도가 요구되는 것으로 확인되었다.
조사결과, 설문 대상자는 연령, 비행기종, 비행 경력, 비행활동 등에 있어서 국내 비행활동 대부분, 특히 저고도항공기 비행활동이 포함되어 있으며, 비행 중 불안전한 상황을 경험한 사례의 63% 이상이 위험기상 조우에 의한 위험 사례로 분석되었다. 이 같은 분석 결과는 저고도항공기 조종사들에게 가장 위험한 사고 요인이 비행 중 위험기상에 의한 조우이며, 비행 전 또는 비행 계획단계, 비행 중 정확한 항공기상 정보 확인 가능한 매체의 부재가 가장 큰 원인으로 분석되었다.
조종사를 포함한 항공기 운용자는 기존과 같은 텍스트 형태의 항공기상 정보를 선호하는 것으로 조사되었으나, 정보의 시인성을 높일 수 있는 그래픽 형태의 정도에 대한 요구도 있는 것으로 조사되었다. 또한, 실제 저고도의 시정 정보 등을 직관적으로 확인할 수 있는 CCTV 등의 영상 형태 정보도 요구하고 있으며, 이러한 정보는 전국적으로 구축되어 있는 공공용 CCTV 등을 활용하는 등 향후 개발되는 서비스에서는 이러한 요구도를 충분히 반영해야 할 것이다.
정보의 정확도에 있어서 비행 전 또는 비행 계획단계와 비행 중 단계 모두 현재 비행 항공기 종류에 따라 차이를 보이고 있다. 차이를 보이는 이유는 비행기의 경우 특정 공항에서 이륙하여 목적지 공항으로 착륙하는 특성으로 인해 이․착륙 시간과 관계 깊은 시간정확도를 요구하였으며, 헬리콥터의 경우 공항이 아닌 임의 지점에 착륙해야 하는 특성으로 인해 위치정확도를 선택한 비율이 높은 것으로 분석되었다.
저고도항공기 조종사의 경우 비행 계획 단계에서 항공기상청, 운항정보실 자료를 주로 활용하며, 비행 중에는 관제기관의 정보도 활용하고 있다. 특히, 저고도운항 시 데이터 수신이 가능하다는 장점으로 기상 정보를 확인할 수 있는 디지털 정보 수신을 활용하는 비율도 높은 것으로 확인되었다. 따라서 저고도항공기상 서비스 개발 단계에서 실제 운용자의 요구도를 반영한 프로그램을 개발한다면 정보제공의 정확성과 편리성을 높일 수 있을 것으로 예상된다.
활용 중인 항공기상 정보의 한계점 또는 문제점에 따른 교차분석 실시 결과, 응답자의 항공활동 특성과 무관하게 대부분의 응답자는 정보의 낮은 정확도를 한계점 또는 문제점으로 응답하였고, 그 다음으로는 TAF의 지역적 범위에 대한 한계를 선택하였으며, 통계적으로 유의미한 차이는 없는 것으로 나타났다.

후속연구

특히, 저고도운항 시 데이터 수신이 가능하다는 장점으로 기상 정보를 확인할 수 있는 디지털 정보 수신을 활용하는 비율도 높은 것으로 확인되었다. 따라서 저고도항공기상 서비스 개발 단계에서 실제 운용자의 요구도를 반영한 프로그램을 개발한다면 정보제공의 정확성과 편리성을 높일 수 있을 것으로 예상된다.
조종사를 포함한 항공기 운용자는 기존과 같은 텍스트 형태의 항공기상 정보를 선호하는 것으로 조사되었으나, 정보의 시인성을 높일 수 있는 그래픽 형태의 정도에 대한 요구도 있는 것으로 조사되었다. 또한, 실제 저고도의 시정 정보 등을 직관적으로 확인할 수 있는 CCTV 등의 영상 형태 정보도 요구하고 있으며, 이러한 정보는 전국적으로 구축되어 있는 공공용 CCTV 등을 활용하는 등 향후 개발되는 서비스에서는 이러한 요구도를 충분히 반영해야 할 것이다.
앞서 Table 1 그리고 Table 2와 같이 소형항공기의 현황과 도입목적을 살펴보았을 때, 이에 대한 전망이 비약적으로 증가가 기대되지 않을 것 같이 보일 수 있지만, 그동안의 방식과 같이 해외 제작 항공기 도입뿐 아니라, 국내 소형항공기 개발 및 상용화가 활발히 진행되고 있으므로 국내 소형항공기 시장이 비약적으로 확대될 것이라 전망한다.
이러한 정보들은 공항에 설치된 기상관측시설에 국한되지 않은, 지역별 다양한 소스와 그를 위한 많은 매개체가 존재할수록 저고도항공기 조종사들의 신뢰도 및 활용도는 더욱 증가할 것이다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	저고도항공기 범주에는 무엇이 있는가?	저고도항공기 범주에는 소형비행기, 헬리콥터, 경량항공기 및 초경량 비행장치 등으로 구분되며, 학교등의 교육기관 교관 조종사 및 학생 조종사, 군헬리콥터 조종사 그리고 산림항공, 소방항공, 해양경찰 등이 해당되는 국가기관 헬리콥터 조종사, 항공레저사업자 및 동호인 등이 저고도항공기 운용자에 포함된다. 대부분의 소형 항공기가 준용하고 있는 시계비행규칙(VFR: visual flight rule)은 최소 5,000m 이상의 시정과 구름으로 부터 최소 이격거리 등을 규정하고 있기 때문에 주변의 항공기 및 장애물과의 충돌 회피를 위해 시정, 구름 등 기상요소는 저고도항공기 운항 결정 및 비행안전을 결정하는 중요한 요소이다.
	저고도항공기의 대표적인 헬리콥터의 운항중 저시정 환경에서 무리한 운항으로 인해 발생한 대표적인 사고 사례는?	최근 저고도항공기의 대표적인 헬리콥터의 운항중 저시정 환경에서 무리한 운항으로 인해 발생한 대표적인 사고 사례는 다음과 같다. 2013년 11월 16일, LG전자 헬리콥터가 김포공항에서 잠실헬기장으로 이동 중 짙은 안개로 인해 항로를 이탈, 한강주변 아파트와 충돌하여 조종사 2명이 사망하였으며, 2014년 7월 17일, 세월호 참사 지원 활동을 마치고 복귀하던 소방청 소속 헬리콥터가 구름 속에서 조종사의 비행착각으로 인해 광주 시내에 추락하여 소방대원 5명이 사망하였다. 또한 2016년 2월 28일, 김포국제공항을 이륙하여 훈련비행 예정이던 한라스카이에어 소속의 세스나 172기가 이륙 직후 위험기상으로 인해 추락해 조종사와 학생 2명이 사망한 사고가 있었다. 이렇듯 저고도에서 저시정으로 인한 안타까운 사고들이 지속적으로 발생하고 있다.
	항공기를 운용하는 주체로서 기상정보를 필요로 하는 수요자 그룹은 어떻게 구분되는가?	항공기를 운용하는 주체로서 기상정보를 필요로 하는 수요자 그룹은 크게 정기 항공사와 부정기 항공사로 구분된다. 대부분 중대형 항공기를 운용하는 정기 항공사의 경우에는 20,000ft 이상의 정규항로를 비행하기 때문에 이․착륙 시 AMOS 등 공항 내 기상 관측 장비에 의해 생산되는 기상정보를 활용하고 있으며, 항공로 상을 비행 시에는 레이다, 위성, 낙뢰 및 수치모델 생산 자료로 수요를 충족시킬 수 있다.

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