항공기충돌방지장치
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1. 개요
항공기 충돌 방지 장치는 항공기, 장애물, 지면과의 충돌을 방지하기 위한 다양한 시스템을 포괄한다. 여기에는 다른 항공기와의 충돌을 방지하는 항공 교통 충돌 방지 시스템(TCAS), 휴대용 충돌 방지 시스템(PCAS), FLARM과 같은 시스템이 포함된다. 또한 지면과의 충돌을 방지하기 위한 지상 접근 경고 시스템(GPWS) 및 지형 인지 및 경고 시스템(TAWS)과 같은 지형 충돌 방지 시스템, 합성 시야 기술도 사용된다.
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- 항공기 충돌 방지 시스템 - 공중충돌방지장치
공중충돌방지장치(TCAS)는 항공기 간 상대 위치, 고도, 속도 분석으로 충돌 위험을 감지하고 회피 기동을 지시하는 장비로, BCAS를 거쳐 TCAS II가 널리 쓰이며 ADS-B 연동으로 성능을 높이고, 각국은 장착을 의무화하는 한편 차세대 시스템 ACAS X 개발도 진행 중이다.
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2. 항공기 충돌 방지 시스템 (ACAS)
항공기 충돌 방지 시스템(ACAS)은 항공기가 공중에서 충돌하는 것을 방지하기 위해 개발된 시스템이다. 이 시스템은 항공기에 장착된 트랜스폰더를 이용하여 다른 항공기의 위치를 파악하고, 충돌 위험이 있을 경우 조종사에게 경고를 제공한다.
ACAS에는 여러 종류가 있으며, 대표적으로 다음과 같은 시스템들이 있다.
- TCAS (공중 충돌 방지 시스템): 대형 항공기에 주로 장착되는 시스템으로, 다른 항공기의 트랜스폰더에 질문을 보내고 응답을 받아 충돌 위험을 판단한다.
- PCAS (휴대용 충돌 방지 시스템): 소형 항공기에 사용되는 시스템으로, TCAS보다 저렴하다. 다른 항공기의 트랜스폰더 신호를 수동적으로 감지하여 작동한다.
- FLARM: 주로 글라이더나 경비행기에 사용되는 시스템으로, 자체 위치 정보를 방송하고 다른 FLARM 장치의 정보를 수신하여 충돌 위험을 판단한다.
이러한 ACAS 시스템들은 항공 교통의 안전을 향상시키는 데 중요한 역할을 한다.[6][5]
2. 1. TCAS (공중 충돌 방지 시스템)
TCAS(공중 충돌 방지 시스템)는 다른 항공기의 트랜스폰더를 통해 적극적으로 질문하고 위험 발생 시 충돌 방지 방법을 알려주는 항공 교통 충돌 방지 시스템(TCAS)의 구현이다.[6] TCAS 시스템은 가격이 비싸 대형 항공기에 주로 장착되며, 고도 보고 기능이 있는 작동하는 트랜스폰더가 장착된 다른 항공기와의 충돌을 효과적으로 방지할 수 있다.
휴대용 충돌 방지 시스템(PCAS)은 일반 항공용으로 설계된 TCAS보다 저렴한 수동적 버전이다. PCAS는 다른 항공기의 트랜스폰더를 적극적으로 질문하지 않고, 다른 질문에 대한 응답을 수동적으로 듣는 방식으로 작동한다. PCAS는 TCAS와 동일한 제약 조건을 갖지만, 가격이 훨씬 저렴하다.
FLARM은 소형, 저전력 장치로, 주로 글라이더 또는 기타 경비행기에 사용된다. 자체 위치 및 속도 벡터(통합 GPS로 획득)를 면허가 없는 ISM 대역 무선 전송을 통해 방송하며, 동시에 동일한 표준을 기반으로 하는 다른 장치를 청취한다. 지능형 모션 예측 알고리즘은 단기적인 충돌을 예측하고 음향 및 시각적 수단을 통해 조종사에게 경고한다. FLARM은 고정밀 WAAS 16채널 GPS 수신기 및 통합 저전력 무선 송수신기를 통합하며, 정적 장애물은 FLARM의 데이터베이스에 포함되어 있다. 단, 항공기에 추가 FLARM 장치가 없으면 경고가 제공되지 않는다.
2. 1. 1. TCAS 버전
국제민간항공기구(ICAO)가 정한 ACAS II 표준을 충족하는 유일한 구현은 가민, 록웰 콜린스, 허니웰과 ACSS(항공 통신 및 감시 시스템; L-3 커뮤니케이션스 및 탈레스 항공 전자 회사)에서 생산한 TCAS II(항공기 충돌 방지 시스템)의 버전 7.0 및 7.1이다.[6]1973년 미국의 연방 항공국(FAA)의 트랜스폰더 최소 작동 성능 표준인 기술 표준 명령(TSO) C74c에는 항공 교통 관제 레이더 비콘 시스템(ATCRBS) 레이더 및 항공기 충돌 방지 시스템(TCAS)의 항공기 트랜스폰더 감지 기능과 호환성 문제를 일으키는 오류가 포함되어 있었다.
2. 1. 2. 트랜스폰더 문제
1973년 현재, 미국 연방 항공국(FAA)의 트랜스폰더 최소 작동 성능 표준인 기술 표준 명령(TSO) C74c에는 항공 교통 관제 레이더 비콘 시스템(ATCRBS) 레이더 및 항공기충돌방지장치(TCAS)의 항공기 트랜스폰더 감지 기능과 호환성 문제를 일으키는 오류가 포함되어 있었다. 처음에는 "테라 문제"라고 불렸으며, 이후에는 새로운 레이더 및 TCAS 시스템의 작동을 가능하게 하기 위해 운영 결함을 수정하고자 다양한 트랜스폰더 제조업체에 대해 개별 FAA 감항성 개선 지시가 발행되었다.[4] 2009년에는 보다 엄격한 기술적 요구 사항으로 정의된 새로운 버전인 TSO C74d가 나왔다.2. 2. 휴대용 충돌 방지 시스템 (PCAS)
휴대용 충돌 방지 시스템(PCAS)은 일반 항공용으로 설계된, 항공 교통 충돌 방지 시스템(TCAS)보다 저렴한 수동적 버전이다. PCAS 시스템은 다른 항공기의 트랜스폰더를 적극적으로 질문하지 않고, 다른 질문에 대한 응답을 수동적으로 청취한다. PCAS는 TCAS와 동일한 제약 조건을 받지만, 비용은 훨씬 저렴하다.[5]2. 3. FLARM
FLARM은 소형, 저전력 장치로, 주로 글라이더나 기타 경비행기에 사용된다. 자체 위치 및 속도 벡터(통합 GPS로 획득)를 면허가 없는 ISM 대역 무선 전송을 통해 방송하며, 동시에 같은 표준을 기반으로 하는 다른 장치를 청취한다. 지능형 모션 예측 알고리즘은 단기적인 충돌을 예측하고, 소리와 시각적 수단을 통해 조종사에게 경고한다. FLARM은 고정밀 WAAS 16채널 GPS 수신기와 통합 저전력 무선 송수신기를 갖추고 있다. 정적 장애물은 FLARM의 데이터베이스에 포함되어 있다. 항공기에 FLARM 장치가 없다면 경고는 제공되지 않는다.
3. 지형 충돌 방지 시스템
지상 접근 경고 시스템(GPWS)은 전파 고도계를 사용하여 지면과의 근접성 또는 비정상적인 강하율을 감지한다. 지형 인지 및 경고 시스템(TAWS)은 GPS 등 항법 시스템의 위치 정보와 디지털 지형도를 결합하여 항공기 경로상의 장애물을 예측한다. 합성 시야는 컴퓨터로 외부 환경을 시뮬레이션하여 조종사에게 제공한다.[7]
3. 1. 지상 접근 경고 시스템 (GPWS/GCWS)
지상 접근 경고 시스템(GPWS) 또는 "지상 충돌 경고 시스템"(GCWS)은 전파 고도계를 사용하여 지면과의 근접성 또는 비정상적인 강하율을 감지한다. GPWS는 민간 항공기 및 더 큰 일반 항공기에 널리 사용된다.[7]3. 2. 지형 인지 및 경고 시스템 (TAWS)
지형 인지 및 경고 시스템(TAWS)은 GPS와 같은 항법 시스템의 위치 정보와 디지털 지형도를 사용하여 항공기의 현재 비행 경로가 산이나 높은 타워와 같은 장애물과 충돌할 수 있는지 예측한다. 이는 GPWS에서 감지하기 어려운 지형지물과의 충돌을 방지하는 데 도움을 준다.[7] 합성 시야는 조종사에게 시야가 낮거나 없는 상황에서 사용할 수 있는 컴퓨터 생성 외부 환경 시뮬레이션을 제공하며, 경고 표시에 사용되는 정보는 주로 GPS, INS 또는 자이로스코프 센서에서 가져온다.3. 2. 1. 자동 지상 충돌 방지 시스템 (Auto-GCAS)
자동 지상 충돌 방지 시스템(Auto-GCAS, Automatic Ground Collision Avoidance System)은 GPS와 같은 항법 시스템의 위치 정보와 디지털 지형도를 사용하여 항공기의 현재 비행 경로를 예측한다. 이를 통해 TAWS은 GPWS에서 감지하기 어려운 산이나 높은 타워와 같은 장애물과의 충돌 가능성을 예측한다. 이 기술의 대표적인 예는 2014년 미 공군 F-16 전투기 전체에 설치된 Auto-GCAS와 조종사 작동 복구 시스템(PARS, Pilot Activated Recovery System)이다.[7]3. 3. 합성 시야
합성 시야는 조종사에게 시야가 낮거나 없는 상황에서 사용할 수 있는 컴퓨터 생성 외부 환경 시뮬레이션을 제공한다. 경고를 표시하는 데 사용되는 정보는 종종 GPS, INS, 자이로스코프 센서에서 가져온다.[7]4. 기타 충돌 방지 시스템
현대 항공기는 다른 항공기, 장애물 또는 지면과의 의도하지 않은 접촉을 방지하기 위해 여러 유형의 '''충돌 회피 시스템'''을 사용할 수 있다.
4. 1. 항공기 탑재 레이다
항공기 탑재 레이다는 다른 항공기의 상대적 위치를 감지할 수 있으며, 제2차 세계 대전 당시 야간 전투기 (데 하빌랜드 모스키토, 메서슈미트 Bf 110 등)가 폭격기를 찾도록 돕기 위해 도입된 이후 군사용으로 사용되어 왔다. 더 큰 민간 항공기는 기상 레이다를 장착하고 있지만, 민간 항공기에서는 민감한 충돌 방지 레이다를 찾아보기 어렵다.[5]5. 대한민국 현황 및 정책
(이전 출력이 비어있으므로, 수정할 내용이 없습니다. 원본 소스와 요약 정보가 제공되면 대한민국 현황 및 정책 섹션을 작성할 수 있습니다.)
참조
[1]
웹사이트
EUROCONTROL - ACAS II ICAO Provisions
http://www.eurocontr[...]
2010-04-18
[2]
웹사이트
NASA-Pioneered Automatic Ground-Collision Avoidance System Operational
http://www.nasa.gov/[...]
2014-10-08
[3]
논문
Free flight with airborne separation assurance
National Aerospace Laboratory NLR
2002
[4]
웹사이트
TSO C74d Air Traffic Control Radar Beacon System (ATCRBS) Airborne Equipment
http://rgl.faa.gov/R[...]
Federal Aviation Administration
[5]
웹사이트
Electronic conspicuity devices
https://www.caa.co.u[...]
2022-09-13
[6]
서적
Airborne Collision Avoidance System (ACAS) guide
https://www.eurocont[...]
Eurocontrol
2022-03
[7]
웹사이트
Ground Collision Avoidance System
http://goflightmedic[...]
2014-12-14
[8]
웹사이트
電波法施行規則2条1項49の5号
https://www.tele.sou[...]
総務省 電波利用ホームページ
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