국내 최초 항공기 안전을 진단한다
- 소형 항공기용 실시간 안전진단 시스템 개발 -
“국산 항공기 안전진단시스템(HUMS) 개발로
소형항공기 고장을 사전에 진단한다”
[연구자 레터]
세항공기는 사고발생시 인적 물적 피해 규모가 매우 커 사고 예방이 무엇보다 중요하다. 항공기 사고 예방을 위한 기술로 항공기의 기체와 구성품의 결함을 사전에 예측 및 진단하는 실시간 안전진단시스템(HUMS)이 개발되고 있다. HUMS가 등장하기 전까지는 비행 전후 정비사의 점검을 통해서만 기체의 상태를 정확히 확인할 수 있었다. 즉 비행 중 작동하는 각종 경고등은 이상 유무만을 표시할 뿐 조종사가 정확한 문제를 확인하는 것은 불가능했다. 이에 본 연구팀은 소형항공기 탑재를 고려하여 결합형 안전진단 시스템과 인프라형 안전진단 시스템 및 안전진단 데이터 분석 장비 개발에 성공하였으며, 이는 국내 첫 항공기 안전진단 기술개발 사례로서 큰 의미가 있다.
01 개발배경 및 현황
2013년 7월 7일 오전, 샌프란시스코 공항에서 아시아나항공 여객기가 착륙 도중 추락했다. 다행히 신속한 대응으로 큰 인명피해는 막을 수 있었지만, 1997년 승객 254 명 중 225명이 사망한 대한항공 괌 추락으로 인한 대형참사의 아픈 기억이 되살아나는 아찔한 순간이었다. 이처럼 항공기는 사고가 발생하면 인명 및 물질의 피해 규모가 매우 커 항공운송량이 증가할수록 항공기 사고 예방의 중요성은 더욱 커지고 있다.
항공기 사고를 미연에 방지하기 위한 기술적인 접근 방법으로 실시간 안전진단시스템(HUMS, Health and Usage Monitoring System)이 전 세계적으로 개발되고 있다. 실시간 안전진단시스템이란 항공기의 기체와 구성품의 결함을 사전에 예측 및 진단함으로써 안전성을 향상시키고 사고를 방지하는 시스템이다. 실시간 안전진단시스템을 이용하면 항공기의 상태를 지속적으로 확인 가능하기 때문에 주기적 정비가 아닌 항공기 상태에 따른 정비가 가능하게 된다. 국내의 항공기 실시간 안전진단 기술은 학계를 중심으로 연구를 수행해 일부 핵심기술은 보유하였으나, 항공기 적용 경험이 없어 시스템 개발을 위한 인프라가 부족한 실정이다. 이에 본 연구팀은 소형항공기 탑재를 고려하여 결합형 안전진단 시스템과 인프라형 안전진단 시스템 및 안전진단데이터 분석 장비를 개발했다.
02 개발 개발의 특징
소형항공기 탑재를 고려한 결합형 및 인프라형 안전진단 시스템 기술 자립화결합형 안전진단 시스템(Combined HUMS, c-HUSM)은 소형기 탑재 및 운영을 고려한 시스템으로 경량화, 저 전력화, 소형화 및 생산단가 절감에 초점을 두어 개발되었다. 실시간 안전진단시스템 장비 앞면에는 조종사에게 정보를 전달하기 위한 인터페이스(PIP, Pilot Interface Panel)를 구현했다.
앞면 아래쪽에는 데이터 처리와 저장을 담당하는 장치(CQAR, Card Quick Access Recorder)의 기능을 위해 메모리 슬롯을 두어 비행 데이터를 쉽게 분석시스템으로 이동할 수 있도록 만들었다. 뒷면은 계측 센서 및 장비의 인터페이스 그리고 전원을 공급받는 커넥터로 구성하였다.
지상분석장비(GSE, Ground Station Equipment)는 휴대가 가능한 데스크탑 PC를 활용하여 실시간 안전진단시스템 장비와 연동이 가능하게 하드웨어를 추가하였고, 알고리즘이 탑재된 소프트웨어 및 그래픽 기반의 사용자 인터페이스(GUI)를 개발하였다. 또한 지상 소프트웨어는 비행 데이터를 업로드 하고 파싱(Parsing, 자료를 원하는 형태로 가공하는 방식)하여 획득된 데이터를 데이터베이스화하는 ‘데이터베이스 프로그램’과 가공된 데이터를 고장 및 안전진단 알고리즘에 적용하여 항공기의 유지보수 및 건전성 상태 정보를 알려주는‘클라이언트 프로그램’으로 구성하였다.
03 개발개발 효과
국내 최초 항공기 안전진단 기술 확보
본 연구는 국내 항공안전 기술개발의 첫 사례로 항공안전이라는 새로운 분야를 개척하였다. 또한 국내 최초로 복합재 항공기의 구조물에 대한 안전진단 기술을 개발했다는 점에서 큰 의미가 있다. 그 결과 고장진단 알고리즘 특허출원 및 등록, 안전진단 소프트웨어 등록 등 지적재산권과 고정익 항공기 기반 운용시험을 통해 실시간 안전진단시스템(HUMS) 운용기술을 확보하여 항공기 적용기술 인프라를 구축했다.
앞으로 실시간 안전진단시스템 기술을 적용하게 되면 항공기 안전성이 향상되고 항공기의 정비시간을 줄여 항공기 운용비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것이다. 구조기반 안전진단 기술의 적용은 세계 시장에서의 기술 경쟁력 확보가 가능하여 구성품별 시제품화로 기존 해외 장비를 대체할 수 있을 것이다. 또한 저가형 c-HUMS 보급으로 유·무형의 비행체에 널리 활용될 것으로 보여 항공기 안전 진단 시장에서의 성장이 기대된다.
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