항공기 항법 시스템 알아보기

 

항공 기술의 발달로 자연스럽게 항공기 항법 시스템도 발전하게 되었습니다. 항법의 사전적 정의는 항공기나 선박이 한 지점으로부터 목적지까지 원하는 시간에 안전하게 인도하는 기술과 방법을 정의합니다. 항공기 회사들은 이런 항법 시스템의 개발을 위해서 노력해 왔고 현재도 노력중에 있습니다. 항법 발달과정과 탑재 항법 장치 등에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

항법 시스템

 

 

 

 

항법의 발달과정

지문 항법 (Pilotage)

지문 항법이란 자동차로 여행을 하는 경우 도로 지도나 시가지의 안내 지도를 이용하여 목적지에 도달할 수 있는 것처럼, 항공기에서도 눈으로 특정 건물이나 지형을 식별하면 서 운항하는 항법을 말한다.

추측 항법 (Dead Reckoning)

악기상 및 지형적 특성 때문에 정확한 위치 파악이 어려운 조건 하에서는 지문 항법을 사용하기 힘들다. 항법의 핵심은 현재 위치를 아는 것인데, 외부 지형을 볼 수 없는 경 우 정확한 현재 위치를 알 수 없다. 이 경우, 과거에 정확히 위치를 알고 있던 지점으로부터 비행기 방위 (Heading)와 속도, 시간을 이용하면 현재 위치를 추측할 수 있다. 추측 항법은 외부 지형을 볼 수 없어도 비행할 수 있다는 장점이 있지만, 바람의 영향을 받을 경우 경로 오차가 발생한다. 따라서 정확한 추측 항법을 수행하기 위해서는 상 층에서 부는 바람의 정확한 예보가 필수적이다.

무선 항법 (Radio Navigation)

추측 항법을 아무리 정확하게 수행한다 하더라도 상층에서 부는 바람이 변하거나 기타 여러 가지 요소로 인하여 오차가 존재할 수 밖에 없다. 이러한 단점을 개선하여 세계 제2차 대전을 기점으로 해서 발전된 항법이 무선 항법입니다. 원리는 지상 송신국으로부터 보내진 전파를 항공기에 탑재된 특정 수신 장비를 통해 수신하여 현재의 위치를 파악하는 항법으로 이에는 여러 가지 종류가 있으며 그중 대표적인 것이 VOR (VHF Omni-directional Ranging), ADF (Automatic Directional Finder)를 들 수 있습니다. 착륙 시에도 이 원리를 이용하여 수평 및 고도 위치 정보를 제공하는 ILS (Instrument Landing System)이 사용되고 있습니다. 현대의 기술발전으로  대부분 항공기는 무선 항법을 이용하여 비행하고 있다.

 

항공기 탑재항법 장치

 

 

항공기 탑재 항법 장치

관성 항법 장치 (Inertial Navigation System; INS)

관성 항법 장치는 Newton의 관성의 법칙을 이용하며, 처음 출발 지점의 좌표를 기준으 로 관성의 변화를 감지, 이를 계산하여 이동 거리를 산출하는 것이다. 스스로 위치를 확인할 수 있으나, 비행 거리에 비례하여 오차가 누적된다는 단점이 있다. 과거에는 기 계식 자이로 (Gyro)를 사용했으나, 현재에는 관성을 측정하기 위해 레이저의 원리를
이용한 Laser Gyro System을 사용한다.

Flight Management System (FMS)

FMS는 비행기의 항법 (Navigation)과 성능 (Performance)을 담당하는 컴퓨터 시스템이다. FMS는 비행 관리 컴퓨터인 FMC (Flight Management Computer)와 데이터를 FMC에 입력하는 데 사용된 MCDU (Multipurpose Control Display Unit)로 구성되어 있다.

FMS는 항공기 System으로부터 비행 관련 제반 데이터 (비행 계획, 항공기 위치, 자세, 속도, Heading, 바람 성분, 무게, 연료량 등)를 제공 받아 항법 정보를 생성하는 것은 물론, 항공기 자동 조종 장치 (Automatic Pilot System) 및 자동 출력 장치 (Auto Throttle System)에 유도 명령 (Guidance Command)을 제공해 주며, 비행 계획대로 항공기를 조종하는 비행 관리 장치이다.

 

TCAS (Traffic Alert & Collision Avoidance System)

TCAS는 컴퓨터, Mode "S" 중계기, 계기, 안테나 및 시현 장치 (Display System) 등으로 구성되어 있다. 다른 항공기가 충돌할 것으로 감지되면 충돌 위험 항공기의 상대 고도, 방위, 접근률 등을 계산하여 충돌 지점을 산출한다. 만약 충돌 위험 항공기가 Caution Area로 진입 시엔 Traffic Advisory (TA)를 발행하며, 충돌 위험 항공기의 Symbol, 색 깔, 상대 고도, 방위, 하강/상승률 등을 표시해 준다.
만약 충돌 위험 항공기가 Warning Area (충돌 약 20~30초 전)로 진입 시에는 Resolution Advisory (RA) 를 발행하며, 침입기에 대한 Symbol, 색깔 (빨강), 상대 고 도, 방위, 하강/상승률 등을 계기상에 표시해 주고, 승무원에게 항공기 충돌 회피 정보 (항공기 상승/하강 Rate)를 제공해 준다. ACAS (Airborne Collision Avoidance System)라고도 한다.

 

 

이것으로 항공기 핵심 요소인 항법 시스템과 그 세부 내역으로 발달과정과 장치에 대해 알아 보았습니다. 첨단 과학기술의 집합체인 항공 요소는 위와 같은 다양한 기술을 바탕으로 운항되고 있습니다. 용어가 쉽지는 않지만 한 번쯤 천천히 읽고 그 후 비행기를 타게 되면 좀 더 재미있는 비행이 될 것 같습니다.