조종사 피로

비행운전은 종종 밤에 일어나는데, 이것은 수면과 기상 주기를 감시하는 순환 리듬을 방해할 수 있다.

국제민간항공기구(ICAO)는 피로를 "수면 상실이나 연장된 기상상태, 순환기상 또는 작업부하로 인한 정신적 또는 신체적 수행능력이 저하된 생리학적 상태"^[1]라고 정의한다.이 현상은 조종사의 실수 가능성을 현저히 증가시키기 때문에 비행기의 승무원과 승객에게 큰 위험을 준다.^[2]특히 조종사들 사이에서는 '예측할 수 없는 근무시간, 장기근속기간, 순환장애, 수면부족' 등의 이유로 피로가 만연해 있다.^[2]이러한 요소들은 함께 발생하여 수면 부족, 순환 리듬 효과, 그리고 '타임 온 태스크' 피로의 조합을 만들어 낼 수 있다.^[2]규제당국은 조종사의 비행시간을 제한함으로써 피로를 완화하려고 시도한다.

비행 안전에 미치는 영향

민간 항공 사고와 사고 중 4~7%가 피로한 조종사 탓으로 추정됐다.^[3]"지난 16년 동안, 피로는 항공 운송 회사 사고로 250명이 사망하는 것과 관련이 있다."로버트 섬왈트 NTSB 부회장은 2016년 7월 FAA 심포지엄에서 이렇게 말했다.^[4]

피로와 관련된 증상으로는 반응 시간이 느리고, 절차상의 실수를 초래하는 과제에 집중하기 어려움, 주의력 착오, 사건을 예상하지 못하는 능력, 위험에 대한 관용도, 건망증, 의사결정 능력 저하 등이 있다.^[5]이러한 효과의 크기는 생체리듬과 깨어있는 시간의 길이와 상관관계가 있다.확장된 경각심과 순환적인 영향의 조합이 있을 때 성능은 가장 큰 영향을 받는다.^[6]

피로영향에 관한 연구

연방항공청(FAA)이 1978년부터 1999년까지 55건의 인적 요인 항공 사고를 조사한 결과, 사고 건수가 기장이 근무한 시간에 비례해 증가했다고 결론 내렸다.^[7]피폭 비율에 대한 사고 비율은 0.79(당직 1~3시간)에서 5.62(당직 13시간 이상)로 높아졌다.연구에 따르면 13시간 이상 근무한 조종사에게 발생한 인적 요인 사고의 5.62%는 전체 조종사 근무 시간의 1%에 불과한 것으로 나타났다.^[7]

윌슨, 콜드웰, 러셀에 의한 또 다른 연구에서 참가자들에게 조종사의 환경을 시뮬레이션하는 세 가지 다른 과제가 주어졌다.^[8]작업에는 경고등 대응, 모의 조종실 시나리오 관리, 모의 조종실 임무 수행 등이 포함됐다.피실험자들의 성적은 잘 쉰 상태에서, 그리고 수면부족을 당한 후에 다시 시험되었다.경고등 대응, 자동경보 대응 등 복잡하지 않은 과제에서는 수면부족 단계 중 성과가 크게 감소한 것으로 나타났다.경고등에 대한 반응 시간은 1.5초에서 2.5초로 늘었고, 조종석의 오류 횟수는 2배로 늘어났다.그러나 관여하고 더 많은 집중을 요구하는 업무는 수면부족의 영향을 크게 받지 않는 것으로 나타났다.이 연구는 "...피로 효과로 인해 성능이 저하될 수 있다"는 결론을 내렸다.수행 장애의 정도는 깨어있는 시간의 수와 과제의 '참여' 가치의 함수인 것 같다."^[8]

미 공군의 한 연구는 피로가 어떻게 다른 개인들에게 영향을 미치는지에 대해 상당한 불일치를 발견했다.고성능 비행 시뮬레이터에서 F-117 조종사 10명의 성능을 추적했다.^[9]피실험자들은 38시간 동안 수면이 부족했고 마지막 24시간 동안 그들의 성과를 모니터했다.기준선 보정 후, 체계적인 개인차가 50%씩 변화하였고, 피로가 성능에 미치는 영향이 개인별로 현저히 다르다는 결론을 내렸다.^[9]

유병률

비행 안전에 미칠 수 있는 중대한 충격 피로를 이해하기 위한 첫 번째 단계는 항공사 환경 내에서 피로를 정량화하는 것이다.항공사 경영진은 승무원의 생산성을 극대화하기 위해 노력하기 때문에 종종 휴식 기간과 근무 기간의 균형을 맞추기 위해 고군분투한다.그러나 피로는 증가하는 고려가 필요한 한계로 다가온다.^[2]

Reis et Al.의 연구는 포르투갈 항공 조종사 그룹의 피로 유행을 조사했다.^[10]지난 6개월 이내에 모두 비행한 1500명의 현역 항공사 조종사들이 설문지를 받았다.인구 중 신뢰할 수 있는 응답은 456명이었다.시험 중에 채택된 피로 척도의 실행 가능성을 결정하기 위한 사전 테스트를 실시했는데, 이를 피로 심각도 척도(Feduity Thread Scale, Feduity Scale, FSS)라고 한다.검증 조사의 목적은 포르투갈 문화에 대한 허용 가능한 피로도에 대한 벤치마크(즉, 금감원=4)를 설정하는 것이었다.그 저울은 피로가 없다는 뜻의 1에서 7까지 다양했다.참석자들은 한 달 반 동안 질의에 응했다.신체피로 결과 단·중견 조종사의 93%가 금감원 4명보다 높은 점수를 받은 반면 장거리 조종사의 84%는 4명보다 높은 점수를 받은 것으로 나타났다.정신적 피로는 단/중간 이동 96%, 장거리 이동 92%로 나타났다.설문지는 또한 "당신은 너무 피곤해서 조종실에 있으면 안 되는가?"라고 물었다. 조종사의 13%는 이런 일이 일어나지 않았다고 말했다.전체 참가자의 51%가 몇 차례 이런 일이 있었다고 답했다.이 연구의 제한사항은 피로 수준이 주관적이며, 연구 결과 조종사가 설문지에 응답할 수 있는 횟수를 제어하지 않았다는 것이다.전반적으로 이 연구는 조종사들이 업무상 높은 수준의 피로를 받는다는 것을 입증한다.또한 수집된 피로도를 스위스의 다발성 경화증 환자에 대한 검증 테스트와 비교하였다.이 환자들은 평균 피로도가 4.6인 반면 포르투갈의 조종사들은 평균 5.3을 기록했다.^[10]

파일럿 피로 연구 중 생리학적 활동을 모니터링하는 전자파 탐침

피로의 높은 유병률은 단거리 조종사들의 유병률을 조사한 잭슨과 얼의 연구에서도 밝혀졌다.^[11]이 연구는 전문 조종사의 루머 네트워크(PPRUNE)라는 웹사이트에 게시된 설문지로 구성되었고, 162명의 응답자를 얻을 수 있었다.162명 중 75%는 단거리 조종사로 심한 피로를 겪은 것으로 분류됐다.이 연구는 설문지 결과를 바탕으로 비행 중 피로도가 높은 비행사들에게 피로도가 높은 점수를 주는 경우가 많아 더 많은 피로를 경험할 가능성이 높다는 사실도 입증했다.이뿐만 아니라, 예를 들어 비행의 변화나 비행에서 임의의 시간으로의 운항 요인은 조종사가 더 큰 피로를 경험하게 하는 경우가 많다.^[11]

반면 사멘, 베그만, 베즈보다의 연구는 장거리 조종사들의 피로 변화를 조사했다.^[12]독일 항공사의 50명의 조종사들이 모두 연구에 참여했다.참가자로서 조종사들은 이륙 전, 비행 중 생리학적 조치를 받고 수면과 각성의 시간을 기록하는 일상적인 일지를 작성했다.조종사들은 또한 두 개의 설문지를 작성했다.비행 전·후 피로감을 가장 먼저 반영하는 것으로, 비행 중 1시간 간격으로, 그리고 착륙 직후에 기록된다.두 번째 설문지는 NASA 작업 부하 지수였다.

또한 비행 중에 관리되는 두 번째 설문지는 성능뿐만 아니라 정신적, 신체적, 시간적 요구를 포함한 다른 차원을 평가했다.이 연구의 주요 발견은 본국에서 출발하는 비행은 스트레스가 덜한 것으로 평가되었고 야간 비행은 가장 스트레스를 많이 받는 것으로 평가되었다고 전했다.생리학적 측정 결과 EEG가 기록한 미세수면은 비행의무에 따라 점진적으로 증가하는 것으로 나타났다.마이크로 수면은 알파파 활동을 기록한 것으로, 깨어있는 휴식 중에 발생하여 주의를 잃게 되는 경우가 많다.그들은 30초 미만으로 지속되면 미세한 수면으로 간주된다.출항 항공편의 조종사들의 마이크로 수면 사례는 본국으로 돌아오는 항공편의 수에 비해 절반으로 나타났으며, 귀국 항공편의 피로가 더 심하다는 것을 보여주었다.조종사들은 비행의 순항 단계 동안 더 많은 경각심을 갖고 비행의 이륙, 접근 및 착륙 단계 동안 더 적은 수면을 경험할 가능성이 있는 반면, 비행의 순항 단계 동안 더 미세한 수면을 취하는 경향이 있다.또한 조사 결과 야간 비행 중에는 조종사들이 이미 12시간 이상 깨어있었기 때문에 피로가 더 컸으며, 그들이 잠을 자야 할 때쯤에는 근무를 시작할 것이라는 것을 알 수 있다.^[12]

자체 평가

조종사들은 종종 비행에 적합한지 결정하기 위해 자기 평가에 의존해야 한다.IMSAFE 체크리스트는 자체 평가의 한 예다.조종사가 자신의 피로도를 보다 정확하게 판단하기 위해 활용할 수 있는 또 다른 조치는 삼앤 페렐리 7점 피로 척도(SPS)이다.평가의 척도는 1-7, 1이며, "완전, 경보 및 와이드 어웨이크(Wide Awake)"이며, 7은 "완전 소진, 효과적으로 기능할 수 없음"^[13]이다.

그 사이의 모든 레벨은 조종사가 결정을 내리는 데 도움이 되는 설명을 가지고 있다.자기 평가의 또 다른 예는 단순히 시각적 및 아날로그적 척도일 뿐이다.시험은 두 끝에 "피로 없음"과 "피로 없음"이 표시된 선으로 표시된다.그리고 나서 조종사는 자신이 있고 싶은 곳에 표시를 할 것이다.자가 평가의 장점은 관리가 빠르고 쉽다는 것, 일상적인 검사 목록에 추가할 수 있다는 것, 그리고 좀 더 서술적이면 조종사가 더 나은 결정을 내릴 수 있다는 것이다.단점은 조종사가 부정행위를 하기 쉽고 종종 반증하기 어렵다는 것이다.^[13]

2010년과 2012년 사이에 6,000명 이상의 유럽 조종사들이 그들이 겪고 있는 피로의 정도를 스스로 평가해 달라는 요청을 받았다.이러한 조사는 조사 대상 조종사 중 50% 이상이 비행 근무 중 잘 수행할 수 있는 능력을 손상시키는 피로를 경험한다는 것을 보여주었다.여론 조사에 따르면 독일 조종사의 92%가 지난 3년 동안 적어도 한 번은 비행 갑판에 있는 동안 너무 피곤하거나 근무에 부적합하다고 느낀다고 한다.그러나 고용주나 동료의 징계나 오명을 두려워한 7080%의 고단한 조종사들은 피로 신고를 하지 않거나 비행에 부적합하다고 선언할 것으로 나타났다.20~30%만이 직무에 부적합하다고 신고하거나 이런 경우 신고한다.^[14]

대응책

1930년대 이후 항공사들은 피로가 조종사의 인지 능력과 의사결정에 미치는 영향을 인식해왔다.요즘 피로가 만연하고 있는 이유는 항공 여행 붐과 새로운 해결책과 대책으로 문제를 해결할 수 있기 때문이다.^[6]

기내 전략

: 오랜 잠에서 깨어난 후 40분간 낮잠을 자는 것은 극히 유익할 수 있다.로즈킨드 연구에서 증명되었듯이, 40분 낮잠을 잔 조종사들은 비행의 마지막 90분 동안 훨씬 더 경각심을 가지고 있었고, 그들은 또한 더 빠른 응답률과 더 적은 실수를 보여주는 정신감각기 경계 시험(PVT)에서 더 나은 반응을 보였다.낮잠을 자지 않은 대조군은 비행의 접근과 착륙 단계에서 실수를 보였다.좌석 내 조종석 낮잠은 피로 제어를 위한 위험 관리 도구다.^[15]FAA는 여전히 조종석 낮잠 전략을 채택하지 않고 있지만 브리티시항공, 에어캐나다, 에미레이트항공, 에어뉴질랜드, 콴타스 등 항공사가 활용하고 있다.^[16]
활동 중단은 조종사가 부분적인 수면 손실이나 높은 수준의 피로를 경험할 때 가장 유익하다고 판명된 또 다른 조치다.높은 피로는 인체가 가장 낮은 체온을 경험하는 순환 기압골과 일치한다.연구 결과 보행 휴식을 취하지 않은 피곤한 조종사들의 졸음이 현저하게 높았다는 것이 입증되었다.^[17]
벙커 수면은 또 다른 효과적인 기내 전략이다.조종사들이 이륙한 시간대를 바탕으로 비행 중 부주의로 졸음을 느끼는 시간을 파악할 수 있다.인간은 보통 오전 중후반쯤 익사함을 느낀다.^[16]
기내 난동에는 승무원을 비행 중 특정 시간에 특정 업무에 배정하여 다른 승무원이 활동 휴식 및 2단 숙면을 취할 수 있도록 하는 것이 포함된다.이것은 잘 쉰 승무원을 비행의 중요한 단계 동안에 사용할 수 있게 해준다.추가 연구는 잘 휴식을 취한 운항 승무원이 안전하게 비행을 할 수 있을 만큼 최적의 승무원 수를 보여주어야 할 것이다.^[16]
멜라토닌 생산을 억제하기 때문에 피로를 줄이려면 적절한 조종석 조명이 무엇보다 중요하다.단순히 조명 수준을 100~200룩스로 높이는 것만으로도 조종석의 경계심을 높여준다는 연구결과가 나왔다.100 럭스 레벨은 객실 조명과 동일하므로 조종사의 야간 시야에 영향을 미치지 않는다.^[18]

대안전략

조종사들이 충분한 휴식 시간을 갖고 재택근무하는 경우가 많지만 환경 자체가 완전한 회복에 유리하지는 않을 수 있다.온도가 너무 따뜻할 수도 있고, 시끄러운 장소나 시간대의 변화가 생물학적 수면을 용이하게 하지 않을 수도 있다.결과적으로, 처방전 없이 살 수 있는 약의 사용이 효과적일 수 있다.졸피뎀은 2시간 반의 반감기를 가진 잘 실험된 의약품 화합물로, 10시간 안에 약물이 완전히 대사된다.그것은 충분한 휴식을 취하도록 돕기 위해 수면을 개시하는 데 사용될 수 있다.그것은 어떤 조종석 스냅과 결합되어서는 안 된다.이 약은 부작용도 없어 불면증이나 다음 날 경각심에 해로운 영향을 주지 않고 수면의 질을 향상시킨다.조종사들이 알고 있듯이, 그들은 임무를 시작할 때 어떤 양의 약도 그들의 시스템에 가지고 있어서는 안 된다.^[6]그러나 수면 전문가인 매튜 워커는 그러한 최면 수면제가 실제 수면을 유도하지 않을 수도 있기 때문에 수면제의 사용에 의문을 제기해 왔다.^[19]
비행 전 피로도를 평가하기 위한 개인 점검표를 구현하면 조종사가 비행에 적합하다고 느끼는지 여부를 결정하는 데 도움이 될 수 있다.삼앤페렐리 체크리스트는 척도가 1~7인 좋은 척도로 1은 '완전히 경계'를, 7은 '완전히 지쳐서 기능을 할 수 없다'^[13]는 뜻이다.
수면, 활동, 피로 및 작업 효과 모델과 같은 피로 예측 모델의 구현은 언제라도 조종사 피로를 예측할 수 있어 스케줄링을 최적화한다.수학적 모델은 개별 파일럿 차이에 의해 제한되지만, 시간대의 변화, 깨어있는 시간, 이전의 휴식 시간을 고려하기 때문에 현존하는 예측 중 가장 정확한 것이다.^[16]
수면 및 피로 모니터링:손목을 착용한 수면 모니터를 사용하여 수면을 정확하게 추적.전통적으로 수면은 부정확한 개인적 추정을 통해 추적된다.이 기술을 통해 규제 당국은 이전 24시간 동안 수면 시간이 8시간 미만인 조종사에 대해 운영 제한이나 주의사항을 이행할 수 있었다.
2007년 초 컬럼비아 공군주둔대(ANG) 201기동대대는 피로 회피 스케줄링 툴 FAST를 일일 스케줄링 작업에 통합하는 데 성공했다.이러한 통합은 두 명의 파일럿 스케줄러의 완전한 주의를 요구했지만, 계획자와 리더가 비행 스케줄에서 중요한 피로의 시간을 예측하고 조정하는 데 사용할 수 있는 귀중한 위험 완화 데이터를 제공했다.^[20]2007년 8월, 에드워드 본 중위의 지휘를 받아, 항공 방위 항공 안전 부서는 FAST의 사용자 인터페이스 개선 프로젝트에 자금을 지원하여 파일럿 스케줄러의 일상적 사용을 허용하고 자동 비행 스케줄링 소프트웨어와의 통합을 허용했다.Flyawake라고 알려진 이 개선된 사용자 응답 인터페이스는 Lynn Lee 대위가 구상하고 관리했으며 Macrosystems가 개발했다.이 사업은 전투 및 비전투 항공작전 등에서 수집된 경험적 자료를 인용, 피로와 관련해 미국 정부가 수립한 정책에 대해 인간성 저하 요인으로 도전장을 던졌다.^[21]

콕핏 디자인

헤드업 디스플레이(HUD)는 조종사가 먼 활주로와 가까운 계측기에 집중해야 할 필요성을 줄여준다.숙식 과정은 더 이상 필요하지 않다. 피로감을 줄이는데 최적이다.
항공기 항전기에 점멸하는 조명은 조종사의 주의를 끄는 데 매우 효과적이지만, 그것들은 피로를 유발한다.처음에는 깜박이는 조명을 사용하여 조종사의 주의를 끌지만, 그 다음 메시지를 꾸준히 켜지는 배경에 표시함으로써 최대의 이익을 얻는다.^[22]

추가 고려사항

항공기는 점점 자동화되고 있으며, 특히 장거리 비행의 크루즈 단계 동안 직접적인 개입이 적기 때문에 승무원이 만족하게 되는 경우가 많다.크루즈에서 다리가 길면 조종사들이 지루해 질 수 있으며, 따라서 비상시 조종사가 완전한 경계태세를 재개하는 데 더 오랜 시간이 걸리기 때문에 위험의 유행이 증가할 수 있다.항공사들은 비행의 순항 단계 동안 지루함을 없애기 위한 전략으로 두 명의 승무원 또는 한 명의 하급 초임 장교를 스케줄링한다."깨워라" 일상이 또 다른 대책이다.그것들은 비행 엔지니어가 이전에 입력했던 잘못된 문제를 시작하도록 고안된 비행 중 작은 이벤트로 구성된다."조심" 루틴은 비행 안전에 영향을 주지 않으며, 그 목적은 조종사의 완전한 경계와 분산되지 않은 주의력을 유지한다.^[22]

규정

국가 항공 규제 당국은 일반적으로 피로를 예방하기 위해 서비스 시간 접근법을 사용한다.^[16]운항 시간은 보통 "비행 승무원이 근무 보고를 위해 필요한 경우 시작되는 기간..."으로 정의되는 비행 근무 기간으로 측정된다.그리고 항공기가 [이동]할 의도가 없이 주차되었을 때 완료된다.^[23]일, 주, 월에 걸친 비행 근무 시간에 대한 제한은 일반적으로 설정된다.이러한 제한은 수행 중인 운영 유형, 시간, 비행이 단일 조종사인지 다중 조종사인지에 따라 다르다.연속 근무일수 후 자유근무에 대한 요건도 있다.^[24]

모든 ICAO 회원국들은 어느 정도 운영상의 제한을 두고 있지만, 국가마다 이것이 어떻게 이루어지는지에 차이가 있다.10개국을 대상으로 한 조사에서는 총 12개의 서로 다른 운영요소가 규제되고 있으며, 각 국가는 평균 6개 요인을 규제하고 있는 것으로 나타났다.그러나 이러한 요인들은 종종 서로 다른 방법으로 측정되며 한계에 따라 크게 달라진다.^[25]

많은 항공 안전 전문가들은 현재의 규제가 피로와 싸우는 데 불충분하다고 생각한다.그들은 현재 시스템 고장에 대한 증거로 높은 유병률과 실험실 연구를 지적한다.현행 제도는 수면부족이 장기화되는 것을 막는 데 도움이 되지만, 순환 리듬 장애나 하루 중 시간, 누적 수면 부채 등은 고려하지 않는다.한 연구에서는 "피로의 원인과 결과, 그리고 그 관리에 대한 프로세스에 대한 업계의 지식 수준을 높일 필요가 있다"^[26]는 연구 결과가 나왔다고 한다.