항공기 운항관리업무란?_ 운항관리론

안녕하세요!

항공쟁이입니다. 

 

오늘은 대학교때 운항관리가 무엇인가? 에 대해서 책을 통해 정리해둔 것이 있어서 내용을 공유해 드리려고 합니다!

정리한지는 좀 오래되었지만, 학창시절 공부하다 느낀 점은 항공분야에 관한 정보가 많지 않아 아쉬운 점이 많았던 점입니다. 관심이 가지시는 분께는 적은 정보라도 도움이 되었으면 좋겠네요 :)

 

■ 운항관리업무란?

한 편의 항공편이 안전하게 운항을 하는 데에 있어서는 비행을 개시한 그 순간부터, 순항, 변경, 착륙 및 비행 종료까지 이르는 동안 항로선택, 비행거리 산출, 소모 연료량 계산, 화물/승객 위치 배분, 예상지점 및 시간의 항공기상 추정 등 각종 항공정보를 확인하는 절차가 필요합니다. 또한 항공기는 무게와 바람의 영향을 많이 받기 때문에 이에 대한 철저한 조사와 준비가 선행되지 않으면 자칫 큰 사고가 발생할 수 있습니다. 이러한 문제점을 해결하고자 나온 것이 바로 운항관리업무입니다.

1924년 미국에서 최초로 운항관리라는 개념이 등장하게 되었습니다. 당시 미국에서 대륙과 대륙 간에 우편배달을 할 때, 지상직원이 기상상황에 따라 우편물을 육상으로 운송할지,, 항공교통으로 운송할지를 결정하고 항공기 기장에게 기상정보와 비행정보를 제공한 것을 그 기원으로 보고 있습니다. 그 이후 1928년, 무선전신회선과 공지 통신의 발달로 기상, 비행정보의 발신과 수신이 가능하게 되면서 운항관리 업무가 점차 확대되기 시작하였습니다. 이후 항공사고와 관련 법률의 제정을 통해 운항관리사의 업무나 책임, 자격 등이 구체화 되었습니다. 일본, 미국 등 국가별 운항관리의 근본이나 개념에 있어서는 조금씩 차이가 있습니다.

 

■ 운항관리업무의 역사

1937년, 미국 상무국(Bureau of Commerce)에서 항로교통관제업무를 담당하게 되면서, 운항관리사의 업무범위가 점차 명확해지기 시작하였습니다. 당시 상무국은 운항관리사와 항공교통관제사로 그 업무를 분리하여, 운항관리사는 고도와 출발시간 등 비행계획을 항공관제기관과 협의하고, 목적공항의 악기상이 발생하여 기상 보고치가 운항 제한치 이하일 경우에는 기장에게 기상정보를 제공하여서 다른 공항으로 재비행계획을 수립하거나, 비행계획을 취소하는 업무를 하게 되었습니다.

앞에서 살펴본 바와 같이 운항관리사라고 하는 항공종사자에 의해 이루어지는 비행계획 및 운항결정 업무를 운항통제업무(Operation Control)라고 합니다. 이를 각 항공사의 규모나 형편에 맞게 운영하고 있었습니다. 과거 한국을 포함하여서 전문인력이 부족한 소규모 항공사의 경우, 비행계획 부분만 운항관리사가 담당하였고, 항공사의 영업이익과 직결되는 운항 결정은 경영층의 방침에 따라 스케줄 운영으로 분리하여서 운영되어 왔습니다.

각 국마다 운항관리 업무에 있어서 약간의 차이가 있습니다. 일본의 경우에는 운항관리를 지상운항지원업무범위에 포함시켜 규정하며, 운항관리를 업무기능적 측면보다 인력, 장비의 운영을 중심으로 한 관리적 측면이 강조되고 있습니다. 이에 비해 미국은 운항관리를 주로 비행안전에 관한 감독기능을 위주로 그 근본을 운항에 두고 있습니다. 따라서 미국은 주로 항공기 운항통제를 위해 의사결정에 필요한 정보를 시스템적으로 해결할 수 있는 전문지식과 업무기능적 측면을 중시합니다. 과거 공산주의 체제하에서의 국가들은 경제성이나 효율성에 대한 개념이 없이 운항하였기 때문에 별도의 운항관리업무를 필요로 하지 않았습니다.

그러나 현재 전 세계적으로 급성장하는 항공교통량 증가 추세에 따라 대부분의 국가에서 운항관리사 제도를 국가자격제도로 강화해 나가고 있으며, 미국식 운항통제방식으로 운항관리 개념이 통일되어 가고 있습니다.

 

▷ 국내 운항관리의 역사

국내의 운항관리 업무가 시작된 것은 민간항공이 정식으로 출범한 1969년 대한항공이 운항부 소속 운항통제과로 조직을 만들면서부터 입니다. 당시 주로 공군과 교통부에서 관제사로 근무하던 인력을 중심으로 ICAO의 운항관리 교육지원 프로그램에 참여하여서 민간항공사에 소개하고 운항관리사 제도를 도입하면서 시작되었습니다.

1970년대 후반부터 중동 진출을 포함하여서 본격적인 해외무역 증가와 경제성장에 힘입어 지속적인 민간 항공노선 확충에 따라 항공기 운항의 급격한 증가 추세와 함께 컴퓨터를 이용한 비행계획 작성이 불가피하게 되었습니다. 1980년대에 들어서는 제2 민간항공사 출범 등 계속된 환경변화로 운항관리사 수요도 급격히 증가하고 항공사 자체양성체계를 검토하게 되면서 비로써 국내항공사 실정에 맞는 체계적인 교육 및 훈련내용을 갖추게 되었습니다.

1990년대 들어서는 컴퓨터와 정보통신 기술의 비약적인 발달로 시간, 거리의 제약이 줄어들고 비행계획 자동화가 급진전됨에 따라 효율성 제고를 이유로 대부분의 공항에서 운항관리사가 철수하면서 점차 주요 거점공항을 중심으로 한 운항지원센터 업무방식으로 전환하게 되었다. 1990년대 말 연속된 대형사고와 이에 따른 미 FAA 안전등급 하양조정이라는 조치 이후로 국제표준에 걸맞은 전문화된 업무기능을 요구하게 되었습니다. 2000년대부터는 비행계획 업무의 지속적인 자동화, 첨단 통신장비에 의한 비행 감시 기능의 강화, 각종 정보자료 시스템의 통합을 통하여서 항공사 내의 운항관련 주요 부서를 한곳으로 모은 운항통제센터에 의한 본사 중앙 집중관리체제를 구축하게 되었습니다.

 

■ 주요운항관리업무

1) 비행계획의 작성 및 변경

2) 항공기 연료 소비량의 산출

3) 항공기 운항의 통제 및 감시 사항

(3번의 운항의 통제 및 감시 사항은 원래 항공기 중량 배분이었으나 개정 되었습니다.)

 

■ 운항관리와 운항통제의 차이점?

 

-항공기 운항관리는 항공사의 운항본부에서 총괄하고 있으며 운항본부에 위치한 운항관리 책임자는 해당 지역의 항공기 운항과 관련된 모든 활동에 대하여 관리를 하며 운항 중인 항공기의 조종사 업무감독, 항공기 및 운항승무원에 대한 비행 전 점검과 운항조건의 파악, 운항승무원의 지원과 조언을 담당합니다.

운항관리는 상위 개념으로 안전하고 경제적인 비행을 위해 계획하고 비행에 해당하는 연료 소비량을 산출하고 항공기 무게와 균형을 맞춰 운항에 대한 전반적인 준비라고 보면 됩니다.

 

-항공기 운항 통제 및 안전관리는 항공기에 대해 이륙 이전의 지상활주부터 목적지에 착륙한 뒤의 지상활주까지 항공기가 경제적이고 안전하게 이동, 비행될 수 있도록 지원하는 것으로 항공기 내의 안전점검, 항공운항지원 장비와 시설에 대한 관리, 지상통신장비 관리 등 항공기 운항 시 항공안전과 직결되는 사항들이며, 이러한 사항들과 관련된 운항정책과 규정 보완을 위한 자료수집 및 분석도 포함됩니다.

운항 통제는 운항관리의 하위개념으로 운항하는 항공기에게 폭설 및 태풍, 환자발생, 회항 등 예기치 못한 상황에서의 최적의 의사 결정을 하고, 운항을 실시간 모니터링 하며 운항을 계획대로 안전하게 하도록 지원하는 업무입니다.

 

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이제는 개정되어 운항관리사의 업무 범위는 아니지만, 항공기가 비행할때 중요한 부분 중 하나인 무게와 균형을 뺄 수 가 없어서 같이 정리해드립니다!

 

■ Weight & Balance 무게와 중심

 

1. Weight and Balance(무게와 중심)의 기본 요소

어떤 물체의 무게 중심을 산출하기 위해서는 무게와 물체의 위치가 정해져야

한다. 무게는 간단히 정의될 수 있지만, 위치는 어디서부터 측정하는가의 문제가 발생합니다. 따라서 측정하는 기준 지점을 기준선(Datum Line)이라 합니다.

이 기준선은 항공기 중심선상 어느 부분이든 가능하나, 운송용 항공기의 기준선은 대부 분 항공기가 기수(Nose)로부터 앞쪽으로 일정한 거리를 두어 정해, 모든 거리를 양수(+)가 되도록 하여 각종 계산 및 이용을 편리하게 하는데 목적이 있습니다.

 

1) Balance Arm & Body Stations

 

기준선(Datum Line)에서 기체의 일정 부분까지의 거리를 항공용어에서는 Body Station(B.S.)라고 하며, Weight and Balance에서는 Balance Arm으로 사용합니다.

Datum Line 설명

2) 단위

 

무게중심 계산에서 가장 중요한 것은 단위의 일치라 할 수 있습니다. 상이한 단위를 사용할 경우 심각한 문제가 발생할 수 있기 때문에 거리의 단위인 inch를 feet로 사용하고, 현재 국내 항공사에서는 inch 및 pound를 사용하지만, 탑재관리양식(Load Sheet)에서는 kilogram 단위를 사용하고 있어 주의해야만 합니다.

 

* 단위 환산표 1 kg = 2.205 lb / 1 lb = 0.454 kg 1 inch = 2.54 cm / 1 cm = 0.394 inches 1 ft = 0.305 metre / 1 m = 3.28 ft 1 Imp gall = 4.546 litres / 1 litre = 0.22 Imp gall 1 US gall = 3.785 litres / 1 litre = 0.264 USG 1 Imp gall = 1.205 US gall / 1 USG = 0.83 Imp gall

3) 무게 중심 (Center of Gravity : CG)

무게중심의 개념도

시소를 탈 때 어느 쪽으로도 기울지 않고 평형을 유지하기 위하여 받침대를 기준선으로 가정하며, 200lb의 남자가 앉은 거리는 Body Station이고, 100lb의 여자가 앉은 거리는 Body Station(Body Arm)입니다.

이 경우 어느 쪽으로도 기울지 않는다면 받침대, 즉 기준선 자체가 중심 위치가 됩니다2. 다시 말해서, 200lb x 3 = 100lb x 6ft 로 양쪽에 걸리는 힘은 같게 되는 것이죠.

 

4) 모멘트(Moment)

위 그림과 같이, 어느 지점에 작용하는 힘을 모멘트(Moment)라고 하며, 수평판(Arm, Distance)에 수직으로 중량(Weight)이 작용하면 Moment가 발생합니다.

 

Moment = Body Station(여자가 앉은 위치) x 중량

Moment = Arm X Weight

 

무게 중심(CG)은 이러한 각 부분에 걸리는 모멘트의 총 합계를 총 중량으로 나누어서 구할 수 있고, 이때 단위는 거리의 단위만 남게 됩니다.

CG = 총 모멘트(인치 - 파운드) / 총 중량(파운드) = 인치

따라서 CG = Total Moment / Total Weight = (200lb x 3) + (100lb x 6ft) / 30

기준선이 중간에 위치하기 때문에 어느 한쪽이 양수라 하면 다른 한쪽은 음수가 됩니다. 즉, (200lb x 3) - (100lb x 6ft) = 0 이고, 이는 Body Station이 0, 중심이 되는 기준선이라는 것을 알 수 있습니다.

 

• IU (Index Unit)

무게 중심을 산출하기 위해서는 이미 설명한 바와 같이 Moment 라는 개념이 필수적입니다.

하지만 운송용 항공기는 중량이 크므로 모멘트 크기는 수치가 너무커지니까, 계산을 용이하게 하기위해 축소하여 논 것으로 일정한 수를 나누어 줍니다. 이 때의 나눔수를 Reduction Factor 라고 하구요.

- IU = (Arm X Weight) / Reduction Factor

 

•MAC (Mean Aerodynamic Chord)

MAC이란, 날개 각 부분의 시위선 (Chord line)의 평균치를 말합니다.

운송용 항공기의 무게 중심은 거리의 단위로 표시 되는 것이 아니고 통상 MAC의 백분율로 표시되기에 해당 개념을 이해하는 것은 중요합니다.

 

• CG % MAC

이는 CG를 MAC의 백분율로 표시한 것입니다.

CG % MAC = (Arm – LEMAC) / MAC

%MAC 개념도

항공기에 대한 무게중심의 허용범위를 설정해 놓고 이를 반드시 지키게끔 비행규정에 명시되어 있는데, 실제 항공사는 더 보수적으로 운영하여, 이 제한범위보다 더 안쪽으로 설정하여 승객, 연료, flap의 움직임 등 여러 요소 등에 의해 변동될 사항도 고려하여 운영합니다.

 

항공기의 무게 균형은 항공기의 안전운항에 큰 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 항공기 성능은 항공기의 무게나 무게중심에 영향을 받게 되는데, 이륙이나 착륙 시 활주로의 길이와 상승성능은 실속속도와 항력에 영향을 받으며, 순항시 운항효율성은 연료소비와 관련되고 항력에 영향을 받게 됩니다. 또한 항공기의 조종특성은 항공기의 무게와 무게중심에 의해 영향을 받게 되는데, 이륙 시 조종간에 가해지는 힘은 수평안전판의 위치에 영향을 받을 뿐만 아니라, 후방의 무게중심한계의 경우 최대 추력적용 시에 항공기의 기수가 올라가는 특성에 제한을 받는다는 특징이 있습니다.

항공기의 무게가 기준치를 초과하게 되는 경우에는 이륙이나 착륙에 실패할 수도 있고, 항공기 기체에 손상을 입힐 수도 있으며, 무게중심의 앞 쪽 기준치를 넘었을 경우에는 ROTATE에 실패사고 혹은 앞쪽이 주저앉아서 동체에 손상을 가지고 올 수 있습니다. 무게중심의 뒤 쪽의 한계선을 넘었을 경우에는 꼬리부분의 동체가 파손될 수 있으며, 항공기가 실속을 하여서 사고 발생위험이 높아질 수 있습니다.

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자 지금까지는 뭔가 개념을 설명하느라 이해가 어려웠을 수 있는데, 항공사고로 이어질 수 있다. 이러면 실감이 잘 안나죠? 그래서 가져왔습니다. 무게와 균형에서 실수하여 나온 항공사고 사례입니다.

 

▷ Weight And Balance를 잘 지키지 못한 사고 사례

 

1) Fine Air 101편

1997년 8월 7일 미국 MIAMI에서 FINEAIR 101편에서 사고가 발생하였습니다. 당시 항공기 사고의 원인은 항공기가 MIAMI에서 항공기 후방의 CARGO 잠금 장치를 부적절하게 잠근 채 이륙하여서 이륙하는 도중 항공기의 무게 균형이 뒤쪽으로 쏠리면서 항공기가 무게 균형을 잃은 게 원인이었습니다. 이로 인해 항공기 앞 뒤의 불균형으로 조종사가 이륙하는 도중 다시 비행기를 평형상태로 맞출 수 없게 되어 당시 비행기는 추락하였습니다.

 

2) 뉴질랜드 오클랜드, Singarpore airline 268

2003년 3월 13일 Singarpore airline 268편은 뉴질랜드의 오클랜드에서 항공기 뒤쪽 동체꼬리부분이 파손되는 사고가 발생했습니다. 사고의 원인은 Tipping 현상 때문이었는데, (Tipping 현상이란 부적절한 stab trim setting과 항공기의 무게 균형이 뒤로 쏠린 현상을 말합니다.) 당시 항공기에 실릴 수 있는 허용중량을 초과하여서, 항공기는 비상착륙을 하였으며, 항공기 동체 꼬리부분에 손상이 발생하였습니다.

무게균형을 잘못 맞추면 저렇게 꼬리부분이 닿아 사고로 이어집니다.

이렇게 운항관리업무와 Weight & Balance가 항공기의 안전운항에 있어서 얼마나 중요한 역할을 하는지 알아주시면 좋겠습니다 :)

 

그럼 오늘은 여기까지! 안녕~