브라운아웃

섬네일|2013년 요르단 사막 훈련 중인 845 해군 항공대의 시 킹.
섬네일|right|CH-47 치누크의 하방풍(다운워시)이 먼지 구름을 일으켜 브라운아웃 현상을 유발하고 있다.

항공 분야에서 브라운아웃(brownout)은 공기 중의 먼지나 모래로 인해 비행 중 시야가 제한되는 현상이다.
브라운아웃 현상 시 조종사는 지상 근처에서 항공기를 제어하는 데 필요한 외부 시각적 참조를 제공하는 주변 물체를 볼 수 없다. 이는 공간정위상실과 상황 인식 상실을 초래하여 사고로 이어질 수 있다. 조종사들은 브라운아웃 시 착륙을 눈을 감고 평행 주차하는 것에 비유한다.

설명
브라운아웃 현상은 건조한 사막 지형에서 헬리콥터 착륙 및 이륙 작업 중 사고를 유발한다. 지상 근접 비행 중 헬리콥터 로터의 하방풍(다운워시)에 의해 휘말린 강렬하고 눈을 멀게 하는 먼지 구름은 항공기 및 지상 장애물 충돌과 경사진 불균일한 지형으로 인한 동적 전복(dynamic rollover)으로 심각한 비행 안전 위험을 초래한다. 브라운아웃은 (2005년 기준) 최근 군사 작전에서 다른 모든 위협을 합친 것보다 더 많은 헬리콥터를 손실시켰다.

브라운아웃 발생 가능성과 심각성에 영향을 미치는 여러 요인이 있다.
 로터 원반하중
 로터 구성
 토양 구성
 바람
 접근 속도 및 각도

브라운아웃 관련 사고를 예방하기 위한 대책은 다음과 같다.
 현장 준비
 조종사 기술
 "보고 기억하기(see and remember)"라고도 하는 합성 시각 시스템
 개선된 상징 체계를 갖춘 업그레이드된 수평자세 지시계
 아구스타웨스트랜드 EH101의 "날개 달린 로터(winged rotor)"와 같은 공기역학적 특성
 택터(tactor)를 사용하여 촉각을 통해 조종사에게 정보를 제공하는 촉각 상황 인식 시스템(TSAS)과 같이 적절한 센서에서 파생된 위치 및 방향 데이터의 비시각적 표시

감각 착각

날리는 모래와 먼지는 기울어진 수평선이라는 착시 현상을 일으킬 수 있다. 비행계기를 참조하지 않는 조종사는 무의식적으로 가짜 수평선에 맞춰 항공기를 수평으로 만들려고 시도하여 사고가 발생할 수 있다. 헬리콥터 로터 하방풍(다운워시)은 또한 조종석 창문 밖으로 모래를 날려 조종사가 이동 착시를 경험하게 할 수 있으며, 이는 헬리콥터가 실제로 수평 정지 상태일 때 회전하는 것처럼 보이게 한다. 이 또한 조종사가 잘못된 제어 입력(control input)을 하게 하여 지상 근처에서 호버링할 때 재앙으로 빠르게 이어질 수 있다. 야간 착륙 시 항공기 조명은 브라운아웃 구름을 밝혀 시각적 착시를 강화할 수 있다.

모래 로터 마모의 가시적인 효과는 아프가니스탄에서 광범위하게 관찰되었다.

미국 군의 경험

1990년에서 91년의 걸프 전쟁 기간 동안 먼지 착륙을 수행하던 중 전복으로 인해 여러 연합군 항공기가 손실되었다.
그 후 항구적 자유 작전까지 10년 동안 미국 육군은 캘리포니아주 포트 어윈 군사 보호 구역 국립 훈련 센터 및 기타 여러 지역에서 훈련 중 40건 이상의 브라운아웃 사고를 기록했다. 1991년 이후, 먼지 환경에서 이착륙 실패로 인한 항공기 손상 및 부상 사례는 230건 이상이다. 대부분의 사고는 착륙 중에 발생하지만, 이륙 중에도 상당수의 사고가 발생했다. 2001년에서 2007년까지 육군 군사 작전 중 발생하여 보고된 50건 이상의 브라운아웃 사고 중 80%는 착륙 중이었고 20%는 이륙 중이었다.

헬리콥터 브라운아웃은 아프가니스탄과 이라크에서 미군에게 연간 1억 달러의 문제이다. 육군은 헬리콥터 사고 4건 중 3건의 원인으로 브라운아웃을 지목한다.
브라운아웃 사고는 지상에 가깝고 저속에서 발생하여 다른 유형의 사고보다 생존율이 높다. 그러나 이라크와 아프가니스탄의 군사 사고에서 사망자가 발생했으며, 거의 모든 사망자는 예방할 수 있는 것이었다.

섬네일|upright|훈련 중 발생한 거대한 브라운아웃 먼지 구름 속에서 MV-22 오스프리는 보이지 않는다.
2003년 이라크 침공 첫 3주 동안 브라운아웃 사고로 AH-64D 아파치 롱보우 4대가 파괴되거나 심하게 손상되었으며, 같은 기간 전투에서는 1대만 손실되었다. 탠덤 시트 아파치는 UH-60 블랙 호크보다 폭이 좁아 조종사가 브라운아웃으로 인해 롤 자세 제어를 잃기 시작하면 전복에 더 취약하다. 그러나 야간에는 아파치의 적외선 시각 시스템이 먼지가 달빛을 가릴 때 향상된 시야를 제공하며, 블랙호크의 야간 투시경은 가시광선만 증폭한다.

CH-47 치누크는 비교적 높은 빈도로 브라운아웃 사고를 겪었다. 2007년 기준으로 아프가니스탄에서 치누크 9대가 작전 중 손실되었으며, 최소 2대는 브라운아웃으로 인해 발생했고, 다른 여러 사고에도 브라운아웃이 영향을 미쳤을 가능성이 높다.
프로젝트 온 거버먼트 오버사이트 (POGO)에 따르면, 2002년에서 2005년 사이 미국 육군 브라운아웃 사고 41건 중 12건이 CH-47과 관련이 있었다. POGO가 정부 자료를 취합한 결과, 치누크는 2003년에서 2005년 사이 미국 육군 헬리콥터 총 비행 시간의 7%를 차지했지만, 브라운아웃 관련 사고의 30%를 차지했다.

브라운아웃은 2007년 9월 이라크 전투에 배치된 미국 V-22 오스프리 틸트로터 항공기에게 특히 우려되는 사항이다. 높은 프로펠러 로터 원반하중은 고속의 하방풍(다운워시)을 생성하여 훨씬 높은 고도에서 먼지 구름을 일으킨다. 이는 호이스트 또는 로프를 통한 인원 삽입 및 추출 시 호버링 중에 문제가 될 수 있다. 초기 작전 경험에 따르면 MV-22는 대체하는 CH-46보다 먼지 구름이 더 크지만, 조종사들은 지상 근처에서 시야를 되찾아 착륙 전에 시각적 참조를 사용할 수 있다고 보고한다.

관련 사고 목록
섬네일|right|파이오트 (텍사스주) 근처 N502MT EMS 헬리콥터 잔해.

민간

2001년 8월 18일, 미국 빈턴 (캘리포니아주): 로키 마운틴 홀딩스 소속 아에로스파시알 AS355F1 (N53LH) 환자 수송 헬리콥터(MEDEVAC)가 원격지에서 이륙을 중단한 후 동적 전복(dynamic rollover)으로 손상되었으나 인명 피해는 없었다. 헬리콥터는 심하게 손상되었다. 조종사는 지상 약 를 이륙한 후 브라운아웃을 경험했다.

2001년 9월 22일, 미국 치코 (캘리포니아주): 엔로 메디컬 센터 소속 아에로스파시알 AS350BA (N911NT) 헬리콥터가 야구장에서 착륙을 중단하는 과정에서 나무와 충돌하여 파괴되었으며, 조종사는 사망하고 탑승한 두 명의 항공 간호사 중 한 명이 부상당했다. 현장 목격자들은 브라운아웃 구름이 사고 상황에 대한 시야를 가렸다고 보고했다.

2004년 3월 21일, 미국 파이오트 (텍사스주): 메드-트랜스 벨 407 (N502MT) EMS 헬리콥터가 야간에 시야가 제한된 상태에서 환자를 수송 중 기동하다 지형에 추락했다. 조종사, 항공 응급구조사, 환자 및 환자의 어머니가 사망했으며, 항공 간호사는 중상을 입었다. 목격자들은 사고 당시 브라운아웃 상태였다고 보고했다.
2004년 6월 26일, 미국 시베큐 (애리조나주): 네이티브 아메리칸 에어 앰뷸런스 소속 AS350B3 (N5226R) 환자 수송 헬리콥터가 브라운아웃 상태에서 야구장에 강하게 착륙하여 꼬리 붐이 손상되었으나 승무원은 다치지 않았다. 손상은 비행 후 검사나 후속 비행 전 검사에서도 발견되지 않았으며, 8일 후에 항공기 정비사에 의해 발견되었다.

2005년 8월 16일, 미국 도넬리 (아이다호주): 헬리플라이트 LLC 소속 휴즈 369E (N500FU) 헬리콥터가 착륙 중 주 로터 블레이드가 나무에 부딪혀 심하게 손상되었으나 인명 피해는 없었다. 최근 현장에서 진행된 건설 작업으로 지표면이 교란되어 예상치 못한 브라운아웃 상태가 발생했다.

군사
섬네일|right|이라크 중부 사막 비행장에 착륙한 2대대 6기병연대 소속 AH-64A 아파치 헬리콥터가 엄청난 먼지 구름을 남기고 있다.

2001년 10월 19일, 파키스탄 달반딘: 미국 육군 레인저스, 3/75 태스크포스 MH-60K 블랙 호크 탐색 구조 헬리콥터가 야간에 착륙을 시도하다 브라운아웃 현상이 발생하여 착륙 지역을 가렸다. 항공기는 모래 언덕에 추락하여 탑승했던 레인저 대원 2명이 사망하고 3명이 부상당했다.
2001년 12월 6일, 아프가니스탄 전방 작전 기지 (FOB): 미국 해병대 HMM-365 소속 UH-1N 헬리콥터가 이륙 중 부주의하게 오른쪽으로 표류하며 지면에 닿아 전복되었다. 승무원 한 명은 튕겨 나갔고, 나머지 세 명은 항공기가 화재로 파괴되기 전에 탈출했다. 근처의 다른 헬리콥터는 로터에서 날아온 파편에 의해 손상되었다.
2002년 8월 12일, FOB, 항구적 자유 작전: 미국 공군 347구조비행단 소속 HH-60G 페이브 호크 헬리콥터가 이륙 시 자체 로터 하방풍(다운워시)으로 생성된 먼지 구름을 벗어날 충분한 동력 없이 천천히 이륙했다. 조종사는 착륙을 시도하다 모래 둑에 부딪혔다. 항공기에 탑승한 6명은 심각한 부상 없이 대피했다.
2003년 2월 13일, 알리 알 살렘 공군기지 근처, 쿠웨이트: 미국 공군 20특수작전대대 소속 MH-53M (일련번호 10930) 헬리콥터가 브라운아웃 상태에서 야간 착륙을 잘못 판단하여 심하게 손상되었고 경미한 부상이 발생했다. 항공기는 회수되었다.
2003년 3월 23일, 미국 육군 항공 기지 캠프, 이라크 중부: 미국 육군 6기병연대 소속 AH-64D 아파치 롱보우 헬리콥터가 해당 기지 캠프에서 첫날 이륙 중 추락했다.
2003년 3월 28일, 이라크: 미국 육군 101항공연대 소속 AH-64D 아파치 헬리콥터가 약 40대의 다른 완전 적재된 헬리콥터들과 함께 전투 임무를 위해 FOB 셸에서 이륙한 지 약 4분 후 심한 브라운아웃 상태에서 전복되었다.
2003년 3월 28일, 이라크: 미국 육군 101항공연대 소속 AH-64D 아파치 (97-5032) 헬리콥터가 전투 임무를 마치고 FOB 셸로 돌아와 브라운아웃 상태에서 경착륙하여 전복되었고 심하게 손상되었다 (이후 회수 및 수리됨).
2003년 3월 31일, 이라크: 미국 육군 103항공연대 소속 AH-64D 아파치 (99-5104) 헬리콥터가 환자 수송 헬리콥터 호위 임무를 위해 이륙 중 브라운아웃을 일으켜 주 로터 충돌, 전복 및 기체 전파가 발생했다.
2003년 4월 5일, 캠프 썬더 로드, 쿠웨이트: 미국 육군 101항공연대 소속 UH-60 블랙 호크 헬리콥터가 브라운아웃 상태에서 슬링 로드(sling load)를 픽업하려다 충돌했다. 부상당한 승무원 3명은 화재로 파괴되기 전에 심하게 다친 조종사 2명을 불타는 잔해에서 구출했다.
2004년 4월 26일, 장소 미지정: 미국 해병대 HMM-266 소속 CH-46E 헬리콥터가 브라운아웃 중 경착륙했다. 로터 블레이드가 지면에 부딪혔지만 기체는 똑바로 서 있었다.
2005년 7월 27일, 아프가니스탄 스핀 불닥: 네덜란드 왕립 공군 298비행대대 소속 CH-47D 치누크 (D-105) 헬리콥터가 아프가니스탄과 파키스탄 국경에 병력을 투입하려다 브라운아웃 상태로 인해 경착륙했다. 항공기는 화재로 파괴되었으나 인명 피해는 없었다.

 같이 보기 
 응급 의료 서비스 비행의 안전
 헬리콥터 비행의 위험

 각주 

 외부 링크 

 마이클 욘 - 온라인 매거진 - 코프-에첼스 효과 - 아프가니스탄에서의 CH-47 야간 착륙
 브라운아웃과의 싸움 (Vertical Magazine)

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