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대형항공기 실속 경보: 호주 사례[2008-2012]
조회수3,022 다운로드수0 등록일2015-03-21
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리포트구분 기술리포트 콘텐츠구분 항공, 기타
출처 TRB(2013), 미국
원문제목 Stall Warnings in High Capacity Aircraft: The Australian Context 2008 to 2012원문보기
언어 - 국가 호주
등록일 2015-03-21 발행일 2013-08-11
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□  서론
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실속 경보 또는 실속고도 경보(Stall warning)은 항공기가 받음각(angle of attack)에 접근할 때까지 조종사가 인지하지 못하고 있다면 이를 경고해주는 시스템으로 정의
항공기 및 비행 여건에 따라 다양한 실속 경보시스템이 존재
이러한 실속경보 속도는 모든 운송 항공기 형태별로 항공기 운항 메뉴얼(Aircraft Flight Manual:AFM)에 공표되나 조종사는 실속 속도가 다음의 사항에 의해 영향을 받음을 인지해야 함.

 

 - 항공기 무게
 - 날개의 하중 요인에 영향을 미치는 고도 변화(예를 들면 선회시 실속(stall speed:Vs)
 - 고양력 장치(high-lift devices)의 조합, 위치 및 사용(날개의 효과적인 받음각에 영향을 주고 양력을 형성시키는)
 - 날개의 착빙(accretion of ice) 형성
 - 대기 여건
 - 난기류(turbulence)와 같은 국부적 대기 장애(localized atmospheric disburbances)

 

이 외에도 실속(stall speed)은 부분적 날개 흔들림(partial flap) 또는 통제되지 않는 날개 작동 등의 항공기 시스템 문제에 의해 영향을 받을 수 있음.

실속 경보는 심지어 항공기 운항 속도가 정상이거나 비행국면에서 약간 더 낮은 경우에도 위 여건 하에서 항공기의 실제 실속의 증가로 인해 발생할 수 있음.
이와 같은 여건은 비행통제 모드가 악화되거나 비행대기 속도가 Vref(Vref +5 or 10 kts)에 근접하는 실속 경보에 대응한 완전한 비행 총괄 보호가 제공되지 않는 통제시스템의 항공기 승무원들에게 위험요인임.
이와 같은 상황은 보잉 717기종을 포함하여 2008년에 발생한 바 있음.
이때 비행승무원(flight crew)은 엄격한 항공기 선회권(turning circle)인 약 30도 경사각(angle of bank)으로 항공기를 운항하여 엘리스 스피링 공항(Alice Springs Airport)에 접근하였고 최종 접근 경로를 간섭
그 결과 날개 하중 증가 및 저고도, 저출력, 날개에 대한 변화가 발생한 반면 높은 기압 등으로 항공기는 대기속도를 상실하고 받음각 증가 발생
이후 순간적인 스틱 쉐이커(stick shaker, 항공기 이상 정보)활동 발생
이때 항공기 대기 속도(airspeed) 정상속도보다 약간 낮았으나 저 접근 속도는 28도의 경사각과 결합하고 항공기 머리올림(nose-up) 최고 정점에 변화
이 경우 비행승무원은 비행머리 경사각을 낮구고 전력 셋팅을 증가시키는 방식으로 스틱 쉐이커에 대응하였고 스틱쉐이커 활동에 대응한 항공기 비행 메뉴얼에서 보잉사가 요구한 바 경사각을 줄이지 않았고 그림 1과 같이 접근방식을 시도

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< 그림 1. 2008년 9월 28일 경보발생 항공기의 엘리스 스프링 공항으로 보잉 717 최종 접근 경로 >
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자료출처: ATSB(Australian Transport Safety Bureau)

 

항공사 및 항공기 안전 조사자들은 항공기가 안전한 운항 한도 내에서 운항되고 있음을 인지해야 하므로 항상 실속경보가 관심이 되는 영역이라 할 것임.
본 연구는 2008-2012년 강의 비행 여건에서의 예상하지 못한 발생 사건 관련 보고서를 검토하고자 함.
ATSB는 항공사 및 호주의 동향을 분석하고 보고서 작성을 통해 관련 안전 분야에서 폭넓은 항공 산업부문에서 서로 교훈을 얻기를 희망

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□  안전도 분석
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2008년부터 2012년까지 실속 경보 및 동 시스템 문제 발생 건수는 고용량 항공 운송 운영자 및 비행승무원에 의해 총 245건이 ATSB에 보고(그림 2 참조)

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< 그림 2. 2008-2012년 대형 항공기의 실속경보 보고 건수(ATSB) >
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자료출처: TRB(2013), Stall Warnings in High Capacity Aircraft: The Australian Context 2008 to 2012, p.8.

 

보고된 실속 경보 건수는 다음과 같은 사례에 대해 나타남.

 - 스틱 쉐이커(stick shaker) 작동과 관련된 사항(209건)
 - 2초 이상 지속된 실속 경보 건수(2008년 이후 6건)
 - 뇌우 근방 항공 노선, 난기류, 갑작스런 돌풍, VMC(visual Meteorological condition) 및 IMC(Instrumental Meteorological condition)에서의 윈드쉬어(windshear)
 - 육상 접근시 또는 비행중 이상 등

 

총 69%(169건)을 차지하는 실속 경보는 실속경보시스템이 정상적으로 작동되는 경우 대형 항공기가 실제적인 지연 경보가 발생한 경우를 포함하여 보고됨.
169건 중 163건은 스틱 쉐이커의 실제 작동이 발생(표 1 참조)

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< 표 1. 실속경보 발생 보고 항공기 모델(2008-2012년) >
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자료출처: TRB(2013), Stall Warnings in High Capacity Aircraft: The Australian Context 2008 to 2012, p.10.
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실속경보 발생의 절반 이상은 상승 국면, 정상고도 비행중, 그리고 하강국면(descent phases)에서 발생(그림 3 참조)
비행중에 정상 운영 고도 및 일반적인 항공기 무게는 항공기 최대 운영 속도 및 실속경보 속도(일반적으로 1.2 Vs) 간의 협소밴드(narrow-band, 약 20노트-knot) 가 종종 발생
항공기 최대 운항 속도와 실속경보 속도 간의 차이가 작더라도 심한 난기류는 10kts이상의 항공속도 편차 야기 가능
이것은 대부분의 비행중 실속경보(약 80%)에서 도화선이 될 수 있음.
이러한 경보 발생의 최소 20%에서 실속 경보시스템은 자동 조정장치가 장애로 인해 비행경로 또는 항공기 속도를 수집하고자 할때 작동

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< 그림 3. 비행 국면 별 실속경보 발생 >
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 자료출처: TRB(2013), Stall Warnings in High Capacity Aircraft: The Australian Context 2008 to 2012, p.13.
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그림 4는 실속 위험, 일시적 통제 불능이 발생하는 방식으로 대용량 항공기가 관리된 것을 포함해 적은 수의 실속경보가 지속됨을 보여주고 있음.
그림 4의 결과로 부터 위험 경보건수의 증가가 여름의 난기류 증가 등 계절적 요인이 있지만 ATSB에 정기적인 보고 덕분에 전반적인 추세가 증가하고 있음을 알 수 있음.
2010년 4분기(10월-12월)에 나타난 매우 높은 위험 발생은 Qantas A380 사고이며, 이를 포함해 ATSB에 보고된 고위험 경보 건수는 비행중 심각한 난기류 이후 일시적 통제 불능과 관련되어 있음.
이와 같은 고위험의 발생 사례는 다음과 같음.

 

 - 항공기 레이더에 나타난 심각한 날씨 회피를 위한 노선 전환 이후 항공기가 심각한 난기류에 봉착, 정상고도보다 1000ft 위에서 운항
이때 스틱 웨이커가 일시적으로 두번 작동, 15초 후 조종사는 정상 고도로 항공기 복귀
 - 약 30초간 심각한 난기류에 직면, 조종사는 심각한 경보 메세지 수령 이후 정상 노선에서 이탈 하강 국면으로 전환(보고서의 사례 연구, p. 11 참조)

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< 그림 4. ATSB에 보고된 실속경보 발건의 위험 평가(2008-2012년) >
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 자료출처: TRB(2013), Stall Warnings in High Capacity Aircraft: The Australian Context 2008 to 2012, p.20.
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□  결론
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실속 경보는 때론 정상 운항, 저위험 시에도 발생하며 수시로 ATSB에 보고되고 있음.
본 보고서에서는 2008-2012년간 보고된 위험 경보 발생건수 검토 결과 대부분의 경보가 정상적인 비행 여건 하에서 발생하였으며 몇몇 건수는 예상치 못한 심각한 난기류와 관련됨.
호주는 대부분의 심각한 경보 건수가 통제 불능의 결과를 초래하지 않았고 항공기 승무원에 의해 잘 관리됨.
ATSB에 보고된 실속경보의 70%가량은 조종사가 항공기 경사각을 줄이지 않은 경우 실속지점(point of stall)에 접근하는 상황에서 발생
나머지 30%는 실속경보시스템 문제와 관련(몇몇 건수는 스틱 쉐이커의 오작동으로 보고)

ATSB에 보고된 대형항공기를 포함한 실속 경보 건수 중 극소수가 통제 불능, 사고, 실속 위험으로 나타남.
ATSB에 의한 실속경보 조사에서 나타난 몇 가지 공통적인 사례가 존재
즉, 실속경보는 항공기가 낮은 속도일 경우, 높은 경사각 인지시에 발생하였으며, 또한 정상적인 속도보다 실속 경보 속도가 더 높은 상황(비행 전환 시 높은 날개 하중 요인 또는 잘못된 참조 속도 스위치 셋팅 등으로 인해) 에서 발생

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