[논문]항로 비행 중 Uncommanded turn 이벤트 발생 분석 및 경감조치 방안 연구

김현덕

doi:10.12673/jant.2020.24.6.515

항로 비행 중 Uncommanded turn 이벤트 발생 분석 및 경감조치 방안 연구
Occurrence of Uncommanded Turn Events on the Route and Relevant Mitigation Measures 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.24 no.6, 2020년, pp.515 - 520

김현덕 (한국항공대학교 항공운항학과)

초록
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오늘날 항공기 항행에 있어서 자동조종장치와 FMS (flight management system)의 발전은 조종사들의 작업량감소와 항행 안전유지에 그 성과가 크다고 할 수 있다. 특히 공항의 교통량이 많거나 표준계기 출발 절차 (SID; standard instrument departure)가 복잡한 항행의 경우에 자동조종장치와 FMS 장비의 효과는 더욱 크다. 하지만 일부 공항의 특정한 출발 절차에서 FMS의 오류로 인한 uncommanded turn 이벤트가 발생하여, 항공기가 항로의 중심선에서 벗어나는 경우가 있다. 대부분의 출발 절차가 RNAV(area navigation) 운영이 요구됨으로, 조종사의 상황인식과 수정 조작이 항로 편차(deviation)를 최소화하여, RNAV의 안전을 유지하는 유일한 방법이다. 이와 관련하여 uncommanded turn 이벤트의 국내외 발생 현황을 기종별, 공항별, 비행 단계별로 조사하고 항공사의 uncommanded turn 이벤트 경감방안 분석을 통해 해당 이벤트의 더욱 근본적인 재발 방지대책 마련의 필요성 및 시사점을 도출하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

The development of autopilot system and flight management system (FMS) equipment in today's aircraft navigation can be attributed to the reduction of pilots' workload and the navigation safety. The effect of autopilot and FMS equipment is greater, especially in heavy airport traffic or complicated of the departure. However, some airport specific departure procedures result in an uncommanded turn event due to an error in the FMS, causing aircraft to deviate from the center line of the route. With most departure procedures requiring area navigation (RNAV) operation, pilot situation awareness and corrective action are the only ways to minimize aircraft deviation to maintain the safety of area navigation. Through analysis of the occurrence status of the uncommended turn event by aircraft type, airport and flight phase, and comparative analysis of the survey results of foreign airlines and the airlines self-reduction plan with the aircraft manufacturer's corrective action, it is intended to give implications for the need for more fundamental measures to prevent recurrence of such events.

주제어

표/그림 (11)

그림 그림 1. Uncommanded turn 이벤트 항행 경로 (비엔나 공항) Fig. 1. Uncommanded turn event navigation path (VIE).
그림 그림 2. 항공기 기종별 발생 현황 Fig. 2. Status of occurrence by aircraft type.
그림 그림 3. 공항별 발생 현황 Fig. 3. Status of occurrence by airport.
그림 그림 4. 비행 단계별 현황 Fig. 4. Status of occurrence by flight path.
표 표 1. 이벤트 발생 구간 및 편차 Table 1. Event section and deviation.
그림 그림 5. Boeing 조치사항 (OMB, 15 DEC 2017) Fig. 5. Boeing Corrective Actions (OMB, 15 DEC 2017).
표 표 2. 항공안전법 시행규칙 (별표 20의 2) 의무보고 대상 항공 안전 장애 범위 (제134조 관련) Table 2. Enforcement rules of the aviation safety act (attachment 20-2) incident range subject to mandatory reporting (related to article 134).
그림 그림 6.발생 기종 및 시정조치 Fig. 6. occurrence type and corrective action.
그림 그림 7. 해외 항공사 발생 현황 Fig. 7. Occurrence status of overseas airlines
그림 그림 8. climb 속도와 선회 후의 수평거리 Fig. 8. climb speed and horizontal distance after turn.
그림 그림 9. 항공사 이벤트 경감방안 Fig. 9. Event mitigation measures.

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

이벤트의 발생 빈도가 부분적으로 감소하는 현상은 있으나, 해당 이벤트의 근본적인 재발 방지대책은 아니라고 판단된다. 따라서 제작사의 명확한 원인 파악과 문제점 해결을 위한 근본적인 재발 방지대책이 마련되고 실행되기 전까지는 조종사의 시기적절한 상황인식과 수정 조치가 항행 안전을 지키는 유일한 방법이라는 것을 재강조하고자 한다.
이에 본 연구에서는 uncommanded turn 의 발생 추정 원인을 항공기 이륙 후 저고도 선회 시, 항공기의 중량과 상승 속도 차이로 인해, FMS가 경유 지점 간의 직선거리를 짧게 계산하는 오류를 발생하며, 경유 지점 간 직선거리 연장을 위해 일정 지점에 속도 제한을 설정하는 항공사의 해당 이벤트 자체 경감방안을 분석하였다.
항행 안전을 유지하는 유일한 방법이다. 이와 관련하여 해당 이벤트의 근본적인 재발 방지대책 마련의 필요성과 항공사의 조종사가 FMS 상에 속도 제한을 설정하는 경감조치 방안의 한계점 및 시사점을 도출하고자 한다.

가설 설정

이와 같이 RNAV 1 운영이 요구되는 공항의 SID 수행 중 해당 이벤트가 발생하여 항공기가 항로로부터 1 nm을 초과하여 벗어났다고 가정한다면, 이는 항공 안전 의무보고 절차에 의거 “(중략) 비행경로 이탈 등 항공 교통 관제 기관의 사전 허가를 받지 아니한 항행” 항공 안전 장애 항목으로 이벤트가 발생한 시점으로부터 72시간 이내에 국토교통부에 의무 보고를 하여야 한다[4].

제안 방법

또한 해당 이벤트 발생 시 조종사가 항공기의 비정상적인 선회를 인지 후 항공기의 수정 조작을 수행하기까지의 시간과 항공기 기수 변화량 분석을 통해 조종사가 예상하지 못한 비정상상황에서 항공기 수정 조작까지의 소요 시간을 분석하였다. 해외 항공사의 uncommanded turn 이벤트 발생 현황을 파악하고자 AAPA(association of asia pacific airlines) 회원국 15개 항공사[3]를 대상으로 해당 이벤트의 연간 이벤트 발생 빈도, 발생 기종, 비행 단계, 항공기 제작사의 해결방안 제시 및 효과 여부 등의 14개 항목으로 구성된 설문을 시행하여국내의 이벤트 발생 상황과 비교 하였다.
본 연구에서는 도쿄 하네다 공항의 BEKLA 1A RNAV SID 의 수행 시 발생하는 해당 이벤트의 발생 추정 원인을 실제 항공기가 이륙 후 저고도에서 선회 시 항공기의 중량에 따른 상승 속도 차이로 인하여 FMS가 경유 지점 TORAM과 PLUTO 간의 직선거리를 짧게 인지하는 오류가 발생함을 B-777 모의 비행 장치(simulator)의 테스트를 통해 다음과 같은 분석 내용과 경감 대책을 마련하였다.
현황을 파악하였다. 아울러 해당 이벤트의 반복 발생 공항 및 출발 절차(SID)를 파악하기 위해 이벤트 발생 빈도와 항공기 deviation 경로 분석을 통해 이벤트가 주로 발생하는 공항과 특정 출발 절차의 이벤트 발생 구간을 확인하였으며, 항로중심선으로부터 편차 거리를 분석하여 RNAV 운영유지 부분을 파악하였다.
연구의 범위는 국내 항공사의 ASR(air safety report) 제도에 의해 운항승무원으로부터 보고된 uncommanded LNAV turn 이벤트의 발생을 항공기 기종별, 국내외 공항별, 비행 단계별로 나누어 현황을 파악하였다. 아울러 해당 이벤트의 반복 발생 공항 및 출발 절차(SID)를 파악하기 위해 이벤트 발생 빈도와 항공기 deviation 경로 분석을 통해 이벤트가 주로 발생하는 공항과 특정 출발 절차의 이벤트 발생 구간을 확인하였으며, 항로중심선으로부터 편차 거리를 분석하여 RNAV 운영유지 부분을 파악하였다.
특히 항공기의 출발 절차가 공항 주변에 있는 도심 지역의 소음 제한 구역을 회피하기 위해서 항공기 최초의 선회가 이륙 후 낮은 고도에서 이루어지는 다소 복잡한 출발 절차의 경우에는 조종사의 작업량을 줄이기 위해, 저고도에서 자동조종장치와 LNAV (lateral navigation) 모드를 사용하여 출발 절차를 수행한다.
해외 항공사의 uncommanded turn 이벤트 발생 현황을 파악하고자 AAPA (Association of Asia Pacific Airlines) 회원국 15 개 항공사를 대상으로 총 14개의 문항을 작성하여 설문을 시행하였다.
분석하였다. 해외 항공사의 uncommanded turn 이벤트 발생 현황을 파악하고자 AAPA(association of asia pacific airlines) 회원국 15개 항공사[3]를 대상으로 해당 이벤트의 연간 이벤트 발생 빈도, 발생 기종, 비행 단계, 항공기 제작사의 해결방안 제시 및 효과 여부 등의 14개 항목으로 구성된 설문을 시행하여국내의 이벤트 발생 상황과 비교 하였다. 일본항공(JAL:japan airline)의 경우는 도쿄 하네다 공항을 모기지로 사용하고 있으며, BEKLA 1A RNAV 출발 절차수행 시 B-777 기종에서 uncommanded LNAV turn 이벤트가 발생하고 있음을 확인하였다.

대상 데이터

공항별 발생 현황은 이벤트 발생 건수가 많지 않은 2013년과 2014년은 제외를 한 나머지 3년간의 자료를 분석하였다. 총 24 건의 해당 이벤트 중에서 오스트리아 비엔나 (VIE), 공항과 도쿄 하네다 (HND) 공항에서 총 13건의 해당 이벤트가 발생하였고 국내의 김포 (GMP) 공항에서 3건과 그 밖의 공항에서도 각각 1건의 해당 이벤트가 발생 되었다.
제외를 한 나머지 3년간의 자료를 분석하였다. 총 24 건의 해당 이벤트 중에서 오스트리아 비엔나 (VIE), 공항과 도쿄 하네다 (HND) 공항에서 총 13건의 해당 이벤트가 발생하였고 국내의 김포 (GMP) 공항에서 3건과 그 밖의 공항에서도 각각 1건의 해당 이벤트가 발생 되었다.

성능/효과

있다는 것이다. 두 공항의 특정 SID 절차는 공항 주변에 있는 도심 지역의 소음 제한 지역을 회피하기 위해 항공기의 최초 선회가 이륙 후 저고도에서 시행되게 설계된 절차라는 공통점을 발견할 수 있었다. 비행 단계 및 발생 지점의 분석에 의하면 항공기가 이륙하여 저고도에서 최초 선회를 완료하여 첫 번째 경유 지점을 지나는 시점에서 항공기의 uncommanded turn 이벤트가 반복적으로 발생함을 알 수 있었다.
두 공항의 특정 SID 절차는 공항 주변에 있는 도심 지역의 소음 제한 지역을 회피하기 위해 항공기의 최초 선회가 이륙 후 저고도에서 시행되게 설계된 절차라는 공통점을 발견할 수 있었다. 비행 단계 및 발생 지점의 분석에 의하면 항공기가 이륙하여 저고도에서 최초 선회를 완료하여 첫 번째 경유 지점을 지나는 시점에서 항공기의 uncommanded turn 이벤트가 반복적으로 발생함을 알 수 있었다. 이벤트 발생 시의 항로로부터 편차 거리는 RNAV유지에 필요한 제한치 1 nm을 벗어난 경우는 1건으로 1.
조종사는 항공기의 방위각이 170도에서 200도까지 총 30도의 비정상적인 선회 후에 해당 이벤트 발생을 인지하였다. 수정 조작을 하기까지 소요된 시간은 총 14초가 소요되었으며, 항공기는 항로 중심으로부터 0.9 nm의 deviation 이 발생하였다.
이벤트 관련하여 AAPA 소속의 해외 항공사 대상으로 설문조사를 한 결과, 일본의 도쿄 하네다 공항을 모기지로 사용하는 JAL과 ANA 항공사에서 동일 이벤트가 발생한다는 것을 확인할 수 있었다. 항공사의 시정조치로는 제작사 OMB에 명기된 조치사항을 수행하는 것으로 이벤트의 근본적인 문제점 해결에는 도움이 되지 않았다고 한다.
해외 항공사의 uncommanded turn 이벤트 발생 현황을 파악하고자 AAPA(association of asia pacific airlines) 회원국 15개 항공사[3]를 대상으로 해당 이벤트의 연간 이벤트 발생 빈도, 발생 기종, 비행 단계, 항공기 제작사의 해결방안 제시 및 효과 여부 등의 14개 항목으로 구성된 설문을 시행하여국내의 이벤트 발생 상황과 비교 하였다. 일본항공(JAL:japan airline)의 경우는 도쿄 하네다 공항을 모기지로 사용하고 있으며, BEKLA 1A RNAV 출발 절차수행 시 B-777 기종에서 uncommanded LNAV turn 이벤트가 발생하고 있음을 확인하였다. FMS 제작사인 Honeywell은 해당 이벤트 관련하여 하네다 공항의 B-777 FMS 프로그램(AIMS-2 BP V17B)의 항행 데이터 코딩이 일부 비정상적인 것으로 고려된다고 한다.
해당 이벤트 발생의 항공기는 이륙 후 자동조종 장치와 LNAV 모드를 사용하여 항행하였으며, 1, 000 ft 지점에서 좌 선회를 시행하여 첫 번째 경유 지점인 WW296을 지난 후, 다음 경유 지점인 WW286으로의 직선 구간 비행을 하지 못하고, 항공기는 항로로부터 우측으로 선회하는 uncommanded LNAV turn 이벤트가 발생하였다. 조종사는 이를 인지하고 수정 조작을 하였으나 항공기는 항로 중심으로부터 오른쪽으로 0.
26 nm의 편차가 발생하였다. 해당 이벤트 항공기의 비행 데이터를 분석에 의하면, 조종사는 항공기 기수가 약 30도의 비정상 선회 후에 해당 이벤트를 인지하였고, 수정 조작이 수행되기까지는 총 14초의 시간이 소요되었다. 이는 조종사가 예상하지 못한 비정상적인 이벤트에 대응하기 위한 상황인지 및 신속한 의사결정의 과정에서 어려움을 겪는다는 것을 의미한다.

후속연구

연구의 한계점으로는 해당 이벤트의 발생 건수 및 비행 데이터 정보 부족으로, 제작사는 해당 이벤트 관련하여 일부 항공기의 특정 공항에서 발생하는 이벤트로 일괄하여 OMB 발행 등의 임시적인 방안을 제시하고 있다는 점이다
추후 연구 방향으로는 해당 이벤트 관련하여 통계적으로 유의미한 비행 데이터 분석 자료를 근거로, FMS 상의 경유 지점에 속도를 제한하는 항공사 자체 경감방안의 실효성 분석과 조종사의 수정 조작 시 자동조종 장치 이용과 수동조종에 따른 항로의 편차, 이벤트 발생 시 항공기 롤과 트랙 각 등의 분석 내용 등을 제작사와 공유하여 근본적인 재발 방지대책 수립과 지속적인 위험관리를 통한 항공기의 항행 안전이 유지되어야 할 것으로 사료 된다.

참고문헌 (5)

M. E. Hampton, Enhanced FAA oversight could reduce hazards associated with increased use of flight deck automation, U.S.Department of Transportation, Washington DC, Report Number : AV-2016-013, pp.2-5, Jan. 2016.
H. Houtman, and D. V. Eck (2008, April), Departure deviations, Flight safety foundation [Online]. pp.34-35 Available : https://flightsafety.org/wp-content/uploads/2016/12/asw_apr08_p34-35.pdf
Association of asia pacific member airlines [Internet]. Available : https://www.aapairlines.org/who-we-are/
Enforcement rules of the aviation safety act (Attachment 20-2), the scope of aviation safety disorders subject to mandatory reporting (related to Article 134), and revision 2020.2.28.
J. N. Field, and F. Mohrmann, "Flight crew response to unexpected event," in AIAA AVIATION Forum, Washington D.C, pp.1-4, 2016.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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