터레인 인식 및 경고 시스템

Terrain awareness and warning system
GPWSMode2.svg

항공에서 지형 인식 및 경고 시스템(TAWS)은 일반적으로 지면에 대한 의도하지 않은 충격을 방지하기 위한 온보드 시스템으로서, "지형으로의 제어 비행" 사고 또는 CFIT라고 불린다.[1] 현재 사용되고 있는 특정 시스템은 지상 근접 경고 시스템(GPWS)과 향상된 지상 근접 경고 시스템(EGPWS)이다.[1] 미국 연방항공청(FAA)은 GPWS, EGPWS 및 이를 대체할 수 있는 모든 미래 시스템을 포함하는 관련 FAA 표준을 충족하는 모든 지형 회피 시스템을 포괄하기 위해 TAWS라는 일반 용어를 도입했다.[1]

2007년 현재, 세계 상업 항공사의 5%는 여전히 TAWS가 부족했다.[2] 국제항공운송협회(IAEA)가 51건의 사고와 사고를 조사한 결과 조종사들이 47%의 사례에서 TAWS 경고에 적절하게 대응하지 못한 것으로 나타났다.[3]

오래된 TAWS 시스템, EGPWS 시스템의 비활성화 또는 공항이 TAWS 데이터베이스에 없을 때 TAWS 경고를 무시하는 등의 몇 가지 요인이 여전히 CFIT 사고의 위험에 항공기를 둘 수 있다.[4]

역사

1979년 GPWS를 장착하고도 추락한 에어뉴질랜드 901편기의 잔해 조각. 비행기에 타고 있던 257명 전원이 사망했다.

1970년대 초반부터 다수의 연구는 CFIT 사고 발생을 조사했는데, CFIT 사고 발생에 대해 조사했는데, CFIT 사고 발생에 대해 완전한 자격을 갖춘 인증된 승무원의 통제 하에 제대로 작동하는 비행기가 승무원 부분에 대한 명확한 인식 없이 지형(또는 물이나 장애물)으로 비행한다.[5] 1960년대와 70년대에는 한 달에 평균 1건의 CFIT 사고가 발생했으며, 그 기간 동안 CFIT가 항공 여행 사망의 가장 큰 원인이었다.[6]

C. Honeywell의 엔지니어인 Donald Bateman은 1차 지상 근접 경고 시스템(GPWS)을 개발한 공로를 인정받고 있다. 1971년 알래스카 항공 1866편 추락 사고 이후 실시된 초기 테스트에서 이 장치는 작은 비행기가 지형을 피할 수 있도록 충분한 경고를 제공했지만 관련된 대형 보잉 727 제트 여객기에는 충분하지 않았다.[6] 1960년대에 개발된 베이트만의 초기 장치는 고도를 측정하기 위해 전파를 사용했고 항공기가 너무 낮을 때 경보를 울렸으나, 전방으로 조준되지 않았고 전방으로 가파르게 상승하는 지형에 대한 충분한 경고를 제공할 수 없었다.[6]

초기 GPWS 명령

이러한 초기 연구에서 발견한 사실은 만약 GPWS를 사용했다면 그러한 사고를 피할 수 있었을 것이라는 것을 보여주었다. 이러한 연구와 미국 NTSB(National Transportation Safety Board)의 권고에 따라 1974년 FAA는 14 CFR 121 (Part 121) 인증서 보유자(즉, 대형 터빈 구동 비행기를 운용하는 자)와 14 CFR 135 (Part 135) 인증서 보유자(Part 135)를 모두 투입할 것을 요구하였다.모든 TSO 승인 GPWS 장비.[5][7]

1978년, FAA는 GPWS 요건을 소형 비행기를 운영하는 파트 135 인증 보유자: 10개 이상의 승객 좌석을 갖춘 터보제트(turbojet)로 확대했다. 이들 사업자는 TSO가 승인한 GPWS 장비 또는 긴급한 위험이 있는지 여부에 관계없이 정기적인 고도 호출을 제공하는 대체 지상 근접 자문 시스템을 설치하도록 요구되었다.[8] 이러한 비행기의 복잡성, 크기, 속도 및 비행 성능 특성 때문에 이 요건은 필요하다고 간주되었다. GPWS 장비는 이들 비행기의 조종사들이 빠르게 고도를 회복하고 CFIT 사고가 될 수 있었던 것을 피하도록 돕는 데 필수적인 것으로 여겨졌다.[5]

파트 135에 따라 운용되는 터보 프로펠러 동력(터보프로프) 비행기에 GPWS 또는 대체 FAA 승인 자문 시스템의 설치가 필요하지 않은 이유는 당시, 터보프로프 비행기의 성능 특성이 CFIT 사고에 덜 취약하게 만든다는 것이 일반적인 합의였기 때문이다. 예를 들어 터보젯 항공기에 비해 터보프롭 항공기는 의도치 않게 고도 제어가 소홀한 상황에서 신속하게 대응할 수 있는 능력이 더 크다고 생각되었다. 그러나, NTSB의 조사를 포함한 이후의 연구들은 터보프 비행기 관련 CFIT 사고를 분석했고, GPWS 장비를 사용했다면 이러한 사고들 중 많은 수가 피할 수 있었다는 것을 발견했다.[5]

이들 연구 중 일부는 대체 지상 근접 자문 시스템의 효과를 GPWS에 비교하기도 했다. GPWS는 필요할 때만 경고하고, 불필요한 경보를 최소로 최대 경고 시간을 제공하며, 명령형 경고를 사용한다는 점에서 우수한 것으로 나타났다.[5]

이러한 보고서와 NTSB의 권고에 기초하여 1992년 FAA는 §135.153을 개정하여 승객석이 10개 이상인 모든 터빈으로 작동하는 비행기에 GPWS 장비를 의무화했다.[5][9]

EGPWS의 모드 5 경고는 착륙 접근 중 글라이더블로프 아래로 하강할 경우 조종사에게 경고한다.

EGPWS & TAWS로의 진화

이러한 규칙들이 발표된 후, 지형 지도 기술의 발전으로 비행 승무원에게 더 큰 상황 인식을 제공하는 새로운 형태의 지상 근접 경고 시스템의 개발이 가능해졌다. FAA는 향상된 지상 근접 경고 시스템(EGPWS)으로 알려진 이러한 유형의 장비에 대한 특정 설치를 승인했다. 그러나, 제안된 최종 규칙에서, FAA는 더 넓은 용어인 "터레인 인식 및 경고 시스템"을 사용하고 있다. 왜냐하면 FAA는 제안된 최종 규칙에 포함된 개선된 기준에 부합하는 다양한 시스템이 가까운 미래에 개발될 수 있을 것으로 예상하기 때문이다.[5] EGPWS가 성공할 수 있었던 돌파구는 1991년 소련 해체 이후 나왔다. 소련은 세계의 상세한 지형도를 만들었고, 베이트만은 정치적 혼란으로 인해 EGPWS가 사용 가능하게 되자 엔지니어링 책임자에게 구매를 설득하여 초기 지형 경고를 가능하게 했다.[6]

TAWS는 비행 승무원이 임박한 지형, 전방 주시 능력, 착륙 구성의 지속적인 운용에 대해 훨씬 이른 청각 및 시각적 경고를 제공함으로써 기존 GPWS 시스템을 개선한다. 이러한 개선 사항들은 승무원들이 더 부드럽고 점진적인 시정 조치를 취할 수 있는 더 많은 시간을 제공한다.[5] 유나이티드 항공은 EGPWS 기술의 얼리 어답터였다. 1995년 아메리칸 에어라인 965편의 CFIT는 항공사가 모든 항공기에 EGPWS를 추가하도록 설득했다. 보잉 757기는 초기 GPWS를 장착했지만, 지형 경고는 충돌 13초 전에 발령되었다.[6]

1998년, FAA는 통지서 제98-11호 '지형 인식 및 경고 시스템'을 발행하여,[10] 6개 이상의 승객 좌석(조종사 및 부조종사 좌석 제외)으로 인증된 모든 터빈 구동 미국 등록 항공기 타입에 FAA가 승인한 지형 인식 및 경고 시스템을 장착할 것을 제안했다.[5]

2000년 3월 23일, FAA는 개정 91–263, 121–273, 135-75(수정 135.154)를 발표하였다.[11] 이 개정은 6개 이상의 승객 좌석을 가진 미국의 모든 등록 터빈 동력 비행기(조종사 및 부조종사 좌석 제외)에 FAA 승인 TAWS를 장착하도록 요구하도록 운영 규칙을 개정하였다.[5] 이 명령은 2002년 3월 29일 이후에 제작된 항공기에만 적용된다.[12]

2006년까지 항공기 사고 사망의 주요 원인으로 항공기 사고 전복 사고가 CFIT를 추월했으며 이는 TAWS의 광범위한 배치에 기인했다.[13] 2006년 3월 7일, NTSB는 FAA에 최소한 6명의 승객을 태울 수 있는 것으로 인증된 모든 미국 등록 터빈 동력 헬리콥터에 지형 인식 및 경고 시스템을 장착할 것을 요구했다.[14] 2000년 헬리콥터의 독특한 비행 특성에 대한 기술은 아직 개발되지 않았다. 8명의 석유 서비스 요원들을 수송하는 두 명의 조종사와 함께 에이지 에어웨이브 시코르스키 S-76A++ 헬리콥터를 동원한 멕시코만에서 발생한 치명적인 헬리콥터 추락은 이번 결정을 촉발시킨 많은 충돌 중 하나였다.[15][16]

버락 오바마 대통령은 GPWS 발명과 이후 EGPWS/TAWS로 진화한 공로로 2010년 베이트먼에게 국가기술혁신훈장을 수여했다.[6][17]

작업

현대식 TAWS는 디지털 고도 데이터와 비행기 기악값을 사용하여 항공기의 미래 위치가 지면과 교차하는지 여부를 예측한다.[18] 따라서 비행 승무원에게는 "임박한 지형, 전방 주시 능력 및 착륙 구성에서의 지속적인 운용에 대한 조기 청각 및 시각적 경고"가 제공된다.[19]

TAWS 유형

FAA 규격에는 조종석에 특정 경고음이 울려야 하는 시기에 대한 세부 요구사항이 있다.[20]

클래스 A TAWS는 아래의 클래스 B TAWS의 모든 요구사항을 포함하며, 다음의 3가지 경고와 디스플레이 요건을 추가한다.

  • 지형 경보에 대한 과도한 폐쇄 속도
  • 착륙 구성 경고에 포함되지 않을 경우 지형으로의 비행
  • ILS 글라이더블로프 경보의 과도한 하향 편차
  • 필수: 등급 A TAWS 설치는 주변 지형 또는 비행기와 관련된 장애물 또는 둘 모두를 보여주는 지형 인식 디스플레이를 제공해야 한다.

클래스 B TAWS는 미국 FAA에 의해 TSO-C151b 및 RTCA DO-161A에 정의된 장비의 한 종류로 정의된다.[2][21][22] 최소한 다음과 같은 상황에 대해 경보를 제공할 것이다.

  • 필요한 지형 간극 감소
  • 임박한 지형 충격
  • 조기 강하
  • 과도한 강하율
  • 이륙 후 마이너스 상승률 또는 고도 손실
  • 비정밀 접근 중 지형 또는 가장 가까운 활주로 고도 500피트까지 비행기의 하강(음성 콜아웃 "5백")
  • 선택 사항: 클래스 B TAWS 설치는 주변 지형이나 비행기에 관련된 장애물 또는 둘 모두를 보여주는 지형 인식 디스플레이를 제공할 수 있다.

클래스 C는 클래스 B 장비를 설치할 필요가 없는 소형 일반 항공기를 위한 자발적 장비를 정의한다.[20] 여기에는 어떤 파일럿 좌석을 제외하고 6개 미만의 승객석으로 구성된 경우 피스톤 구동 및 터빈 구동 비행기를 위한 최소 운용 성능 표준이 포함된다. 등급 C TAWS 장비는 FAA가 설명하는 소형 항공기 개조와 함께 등급 B TAWS의 모든 요건을 충족해야 한다.[20] FAA는 소형 항공기의 자발적인 TAWS 사용을 보다 쉽게 하기 위해 클래스 C를 개발했다.[23]

효과 및 통계

GPWS 개발에 앞서 대형 여객기는 연간 3.5건의 치명적인 CFIT 사고가 발생해 1970년대 중반 연간 2건으로 떨어졌다. 2006년 보고서는 미국 FAA가 그러한 장비를 탑재할 것을 요구했던 1974년부터 보고 때까지 미국 영공에서 대형 제트기에 의한 CFIT 추락사고로 승객 사망자가 단 한명도 발생하지 않았다고 밝혔다.[24]

1974년 이후, 초기 GPWS 시스템의 "사각지대" 때문에 GPWS가 예방할 수 없었던 몇몇 CFIT 사고가 여전히 있었다. 더 발전된 시스템이 개발되었다.

오래된 TAWS 또는 EGPWS 비활성화 또는 공항이 데이터베이스에 없을 때 경고를 무시하거나 심지어 전체 EGPWS조차 여전히[25] 가능한 CFIT 사고에 취약한 상태로 남아 있다. 2010년 4월 러시아 스몰렌스크 인근에서 폴란드 공군 투폴레프 Tu-154M 항공기가 추락해[26] 폴란드 대통령을 포함한 모든 승객과 승무원이 사망했다.[27][28][29][30] 이 항공기에는 투싼의 유니버설 항공시스템이 만든 TAWS가 장착됐다.[27] 러시아 주간 항공 위원회에 따르면 TAWS가 켜졌다.[31] 그러나 항공기가 착륙하려던 공항(Smolensk, XUBS)은 TAWS 데이터베이스에 없다.[32][33] 2008년 1월 폴란드 미로스와비츠 인근에서 발생한 CFIT 사고로 폴란드 공군 Casa C-295M이 EGPWS를 장착했음에도 불구하고 추락했다. EGPWS 경고음은 비활성화된 상태였으며, 조종사는 EGPWS로 제대로 훈련되지 않았다.[34]

참고 항목

참조

  1. ^ a b c 연방 항공국, 지형 인식 및 경고 시스템(TAWS) 설치 승인, 파트 23 비행기, 2000년 6월 14일
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  3. ^ "Section 10 - Ground Proximity Warning System (GPWS) / Terrain Awareness and Warning System (TAWS)". IATA Controlled Flight Into Terrain Accident Analysis Report (2008-2017 Data) (PDF) (Report). International Air Transport Association. 2018. p. 25. Archived (PDF) from the original on January 27, 2020. Retrieved January 27, 2020.
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  6. ^ a b c d e f Levin, Alan (August 10, 2016). "Thanks to This Man, Airplanes Don't Crash Into Mountains Anymore". Bloomberg. Retrieved February 1, 2020.
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  8. ^ 14CFR135.153, 43FR28176에 발표됩니다."일부는 121—Certification와 운영:.국내, 깃발과 축기 전기 통신 사업자와 대형 항공기의 상업적 사업자;Part123—Certification와 운영:.항공 여행 클럽 대형 항공기를 사용하여;Part135—Air 택시 사업자와 작은 항공기 특별 연방 항공 규정 No.30의 상업적 경영자들 그라운드 근접 경보 성분(PDF).연방 관보. 43(126):28176–77.1978년 6월 29일.
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  11. ^ 65 FR 16736, 2000년 3월 29일; 2001년 3월 29일 발효
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  20. ^ a b c "Current Technical Standard Order". RGL.FAA.gov. Retrieved October 18, 2011.
  21. ^ 미국 FAA Circular AC23-18에서 복사한 정의. 미국 정부의 작품으로서 작품에 대한 저작권이 없으며, 자유롭게 복제될 수 있으므로 여기에 포함된다. 여기에 원문에 포함되지 않은 텍스트, 형식 및 굵은 글씨체가 추가되어 명확성과 강조를 이루었다.
  22. ^ 텍스트는 원래 TSO-C151a에서 복사되었다. 이 규격은 TSO-C151b에서 변경되었을 수 있으며 전류 정확도를 검증해야 한다.
  23. ^ William Reynish (April 1, 2006). "Avionics Magazine :: Terrain Avoidance Technology: What Lies Ahead?". AviationToday.com. Retrieved October 18, 2011.
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외부 링크