지형 인식 및 경보 장치

항공 분야에서 지형 인식 및 경보 장치(, TAWS)는 일반적으로 지면과의 의도치 않은 충돌, 즉 "지표물 근접 비행 사고"(CFIT)를 방지하기 위한 기내 시스템이다.연방항공국, Installation of Terrain Awareness and Warning System (TAWS) Approved for Part 23 Airplanes , 14 June 2000 현재 사용되는 구체적인 시스템으로는 대지접근 경보장치(GPWS)와 향상된 대지접근 경보장치(EGPWS)가 있다. 미국 연방항공국(FAA)은 GPWS, EGPWS 및 이를 대체할 수 있는 향후의 모든 시스템을 포함하여 관련 FAA 표준을 충족하는 모든 지형 회피 시스템을 아우르는 일반 용어로 TAWS를 도입했다.

2007년 기준으로 전 세계 상업용 항공사의 5%는 여전히 TAWS가 부족한 상태였다. 국제 항공 운송 협회의 연구에 따르면 51건의 사고 및 사건을 조사한 결과, 조종사가 TAWS 경보에 적절히 대응하지 못한 경우가 47%에 달하는 것으로 나타났다.

구형 TAWS 시스템, EGPWS 시스템의 비활성화, 또는 공항이 TAWS 데이터베이스에 없어 경보를 무시하는 경우 등 여러 요인이 여전히 항공기를 CFIT 사고 위험에 빠뜨릴 수 있다.

 역사 
섬네일|right|1979년 GPWS를 장착했음에도 불구하고 남극에서 추락한 에어뉴질랜드 901편 추락 사고의 잔해 일부. 비행기에 타고 있던 257명 전원이 사망했다.

1970년대 초부터 자격을 갖춘 승무원이 조종하는 정상 작동 중인 항공기가 승무원의 인지 없이 지형(또는 수면이나 장애물)으로 비행하여 발생하는 CFIT 사고에 대한 많은 연구가 이루어졌다.Note: Original text copied from U.S. FAA Circular AC23-18  . As a work of the United States government, there is no copyright on the work, and it may be freely copied, and is thus included here. Additional or reduced text and formatting, not included in the original, have been added here for clarity and emphasis. 1960년대와 70년대에는 평균적으로 매달 한 건의 CFIT 사고가 발생했으며, 당시 CFIT는 항공 여행 사망 사고의 단일 최대 원인이었다.

허니웰의 엔지니어인 C. 도널드 베이트먼은 최초의 대지접근 경보장치(GPWS)를 개발한 공로를 인정받고 있다. 1971년 알래스카 항공 1866편 추락 사고 이후 실시된 초기 테스트에서 이 장치는 소형 비행기가 지형을 피할 수 있을 만큼 충분한 경고를 제공했지만, 사고에 연루된 더 큰 보잉 727 제트기에게는 충분하지 않았다. 1960년대에 개발된 베이트먼의 초기 장치들은 무선 파동을 사용하여 고도를 측정하고 항공기가 너무 낮을 때 경보를 울렸으나, 전방을 향하지 않아 앞쪽에 급격히 솟아오른 지형에 대해서는 충분한 경고를 제공할 수 없었다.

 초기 GPWS 의무화 
이러한 초기 연구 결과들은 GPWS를 사용했다면 많은 사고를 피할 수 있었을 것임을 시사했다. 이러한 연구와 미국 국가교통안전위원회(NTSB)의 권고에 따라, 1974년 FAA는 모든  (Part 121) 증명 보유자(대형 터빈 구동 항공기 운항자)와 일부  (Part 135) 증명 보유자(대형 터보제트 항공기 운항자)에게 TSO 승인을 받은 GPWS 장비를 설치하도록 요구했다. 및 , 에 게시됨: 

1978년 FAA는 10인승 이상의 승객 좌석을 갖춘 소형 터보제트 항공기를 운항하는 Part 135 증명 보유자에게도 GPWS 요구 사항을 확대 적용했다. 이러한 운항자들은 TSO 승인을 받은 GPWS 장비 또는 임박한 위험 여부와 관계없이 일상적인 고도 호출을 제공하는 대체 대지접근 조언 시스템을 설치해야 했다., 에 게시됨:  이 요구 사항은 이러한 항공기들의 복잡성, 크기, 속도 및 비행 성능 특성 때문에 필요한 것으로 간주되었다. GPWS 장비는 조종사가 고도를 신속하게 회복하고 CFIT 사고가 될 수 있는 상황을 피하는 데 필수적인 것으로 여겨졌다.

당시 터보프롭 항공기의 성능 특성이 CFIT 사고에 덜 취약하게 만든다는 일반적인 합의가 있었기 때문에, Part 135에 따라 운항되는 터보프롭 구동 항공기에는 GPWS 또는 FAA 승인 대체 조언 시스템의 설치가 요구되지 않았다. 예를 들어, 터보프롭 항공기는 터보제트 항공기에 비해 실수로 고도 제어를 소홀히 한 상황에서 신속하게 대응할 수 있는 능력이 더 크다고 생각되었다. 그러나 NTSB의 조사를 포함한 이후의 연구들은 터보프롭 항공기가 연루된 CFIT 사고를 분석했고, GPWS 장비를 사용했다면 이러한 사고 중 상당수를 피할 수 있었을 것임을 발견했다.

이러한 연구 중 일부는 GPWS와 대체 대지접근 조언 시스템의 효과를 비교하기도 했다. GPWS는 필요한 경우에만 경고하고, 원치 않는 경보를 최소화하면서 최대의 경고 시간을 제공하며, 명령형 경고를 사용한다는 점에서 더 우수한 것으로 확인되었다.

이러한 보고서와 NTSB의 권고에 따라, 1992년 FAA는 10인승 이상의 승객 좌석을 갖춘 모든 터빈 구동 항공기에 GPWS 장비를 요구하도록 §135.153을 개정했다., 에 게시됨: 

섬네일|left|EGPWS의 모드 5 경고는 착륙 접근 중 항공기가 글라이드슬롭 아래로 하강하면 조종사에게 알린다.

 EGPWS 및 TAWS로의 진화 
이러한 규칙이 공표된 후, 지형 매핑 기술의 발전으로 비행 승무원에게 더 나은 상황 인식을 제공하는 새로운 유형의 대지접근 경보 장치 개발이 가능해졌다. FAA는 향상된 대지접근 경보장치(EGPWS)로 알려진 이 유형의 장비에 대한 특정 설치를 승인했다. 그러나 제안된 최종 규칙에서 FAA는 더 넓은 용어인 "지형 인식 및 경보 장치"(TAWS)를 사용하고 있는데, 이는 제안된 최종 규칙에 포함된 개선된 표준을 충족하는 다양한 시스템이 가까운 장래에 개발될 것으로 FAA가 기대하기 때문이다. 성공적인 EGPWS를 가능하게 한 획기적인 발전은 1991년 소련의 붕괴 이후에 찾아왔다. 소련은 세계의 상세한 지형도를 제작해 두었는데, 베이트먼은 정치적 혼란으로 이 지도들을 구할 수 있게 되자 엔지니어링 책임자를 설득하여 이를 구매했고, 이를 통해 더 이른 지형 경고가 가능해졌다.

TAWS는 비행 승무원에게 임박한 지형에 대한 훨씬 이른 음성 및 시각적 경고, 전방 감시 기능, 착륙 구성에서의 지속적인 작동을 제공함으로써 기존 GPWS 시스템을 개선한다. 이러한 개선 사항은 비행 승무원이 더 부드럽고 점진적인 수정 조치를 취할 수 있는 더 많은 시간을 제공한다. 유나이티드 항공은 EGPWS 기술을 조기에 도입했다. 1995년 아메리칸 항공 965편 추락 사고의 CFIT는 해당 항공사가 모든 항공기에 EGPWS를 추가하도록 결정하게 만들었다. 해당 보잉 757에는 초기 GPWS가 장착되어 있었으나 지형 경고는 추락 불과 13초 전에 발생했기 때문이다.

1998년 FAA는 공고 제98-11호, 지형 인식 및 경보 장치(Terrain Awareness and Warning System)를 발행하여,, 1998년 8월 26일 6인승 이상의 승객 좌석(조종사 및 부조종사 좌석 제외)을 갖도록 형식 증명을 받은 모든 터빈 구동 미국 등록 항공기에 FAA 승인 지형 인식 및 경보 장치를 장착할 것을 제안했다.

2000년 3월 23일, FAA는 개정안 91–263, 121–273, 135-75 (정정 135.154)를 발표했다., 2000년 3월 29일; 2001년 3월 29일 시행 이 개정안은 6인승 이상의 승객 좌석(조종사 및 부조종사 좌석 제외)을 갖춘 모든 미국 등록 터빈 구동 항공기에 FAA 승인 TAWS를 장착하도록 운영 규칙을 개정했다. 이 의무 사항은 2002년 3월 29일 이후에 제조된 항공기에만 영향을 미친다.

2006년까지 TAWS의 광범위한 배치 덕분에 비행 불능(aircraft upset) 사고가 CFIT를 제치고 항공기 사고 사망의 주요 원인이 되었다. 2006년 3월 7일, NTSB는 최소 6명의 승객을 태우도록 인증된 모든 미국 등록 터빈 구동 헬리콥터에 지형 인식 및 경보 장치를 장착하도록 FAA에 요구했다. 2000년 당시에는 헬리콥터의 독특한 비행 특성에 맞는 기술이 아직 개발되지 않은 상태였다. 8명의 석유 서비스 인력을 수송하던 두 명의 조종사가 탑승한 에라 에비에이션 시코르스키 S-76A++ 헬리콥터가 포함된 멕시코만에서의 치명적인 헬리콥터 추락 사고는 이 결정을 촉발한 많은 사고 중 하나였다.

버락 오바마 대통령은 GPWS 발명과 이후 EGPWS/TAWS로의 진화에 기여한 공로로 2010년 베이트먼에게 미국 국가 기술 혁신 메달을 수여했다.

 작동 원리 
현대적인 TAWS는 디지털 고도 데이터와 항공기 계기 값을 사용하여 항공기의 예상되는 미래 위치가 지면과 교차하는지 여부를 예측하는 방식으로 작동한다. 이로써 비행 승무원에게 "임박한 지형에 대한 훨씬 이른 음성 및 시각적 경고, 전방 감시 기능, 착륙 구성에서의 지속적인 작동"을 제공한다.

 TAWS 유형 
섬네일|FAA 사양에는 조종석에서 특정 경보가 울려야 하는 시점에 대한 상세한 요구 사항이 있다.

Class A TAWS는 아래의 Class B TAWS의 모든 요구 사항을 포함하며, 다음 세 가지 추가 경보 및 표시 요구 사항을 더한다.
 지형에 대한 과도한 접근 속도 경보
 착륙 구성이 아닐 때 지형으로 비행하는 것에 대한 경보
 ILS 글라이드슬롭으로부터의 과도한 하방 편차 경보
 필수 사항: Class A TAWS 설치는 항공기와 관련된 주변 지형이나 장애물 중 하나 또는 둘 모두를 보여주는 지형 인식 디스플레이를 제공해야 한다.

Class B TAWS는 미국 FAA에 의해 다음과 같이 정의된다.Definitions copied from U.S. FAA Circular AC23-18. As a work of the United States government, there is no copyright on the work, and it may be freely copied, and is thus included here. Additional text, formatting, and boldface not included in the original have been added here for clarity and emphasis.
TSO-C151b 및 RTCA DO-161A에 정의된 장비 클래스이다.Text was originally copied from TSO-C151a. These specifications may have changed in TSO-C151b and should be verified for current accuracy. 최소한 다음 상황에 대해 경보를 제공한다.
 감소된 필수 지형 이격 거리
 임박한 지형 충돌
 조기 하강
 과도한 하강 속도
 이륙 후 음의 상승률 또는 고도 손실
 비정밀 접근 중 지형 또는 가장 가까운 활주로 고도 위 500피트까지 항공기 하강 (음성 호출 "Five Hundred").
 선택 사항: Class B TAWS 설치는 항공기와 관련된 주변 지형이나 장애물 중 하나 또는 둘 모두를 보여주는 지형 인식 디스플레이를 제공할 수 있다.

Class C는 Class B 장비를 설치할 필요가 없는 소형 일반 항공 항공기를 위한 자발적 장비를 정의한다. 여기에는 조종사 좌석을 제외하고 6인 미만의 승객 좌석으로 구성된 피스톤 구동 및 터빈 구동 항공기를 위한 최소 운영 성능 표준이 포함된다. Class C TAWS 장비는 FAA가 설명한 소형 항공기 수정을 포함하여 Class B TAWS의 모든 요구 사항을 충족해야 한다. FAA는 소형 항공기에서 자발적인 TAWS 사용을 더 쉽게 하기 위해 Class C를 개발했다.

 효과 및 통계 
GPWS가 개발되기 전에는 대형 여객기가 연간 3.5건의 치명적인 CFIT 사고를 겪었으나, 1970년대 중반에는 연간 2건으로 감소했다. 2006년 보고서에 따르면, 미국 FAA가 대형 항공기에 이러한 장비 탑재를 의무화한 1974년부터 보고서 작성 시점까지 미국 영공에서 대형 제트기의 CFIT 추락 사고로 인한 승객 사망자는 단 한 명도 발생하지 않았다.

1974년 이후에도 초기 GPWS 시스템의 "사각지대" 때문에 GPWS가 방지할 수 없었던 일부 CFIT 사고가 여전히 발생했다. 이에 따라 더 발전된 시스템이 개발되었다.

구형 TAWS, EGPWS의 비활성화, 또는 공항이 데이터베이스에 없을 때 경보를 무시하는 행위 등은 여전히 항공기를 CFIT 사건에 취약하게 만든다. 2010년 4월, 폴란드 공군 투폴레프 Tu-154M 항공기가 러시아 스몰렌스크 인근에서 추락했는데, 이는 CFIT 사고일 가능성이 있으며 폴란드 대통령을 포함한 승객과 승무원 전원이 사망했다. 해당 항공기에는 투손의 유니버설 에비오닉스 시스템즈(Universal Avionics Systems)가 제작한 TAWS가 장착되어 있었다. 러시아 주제항공위원회(MAK)에 따르면 TAWS는 켜져 있었다. 그러나 항공기가 착륙하려던 공항(스몰렌스크 (XUBS))은 TAWS 데이터베이스에 없었다. 2008년 1월, 미로스와비에츠 공군 사고 당시 폴란드 공군의 Casa C-295M이 EGPWS를 장착했음에도 불구하고 폴란드 미로스와비에츠 근처에서 CFIT 사고로 추락했다. 조사 결과 EGPWS 경고음이 비활성화되어 있었고, 기장이 EGPWS 훈련을 제대로 받지 않은 것으로 나타났다.

 같이 보기 
 항공 기사 색인
 항공, 항전, 우주 및 항공학 약어 목록
 항공기충돌방지장치
 지표물 근접 비행 사고 (CFIT)
 디지털 플라이 바이 와이어
 대지접근 경보장치 / 향상된 GPWS
 활주로 인식 및 조언 시스템

 각주 

 외부 링크 
 Honeywell Enhanced Ground Proximity Warning System (EGPWS)
 FAR Sec. 121.354 – Terrain awareness and warning system 
 Terrain Awareness and Warning System; Final Rule
 TSO-C151b Terrain Avoidance and Warning System PDF , TSO-C151b Web Page 
 TAWS - FAA Mandates A New Proximity to Safety by Gary Picou

분류:항공전자
분류:항공기 충돌 방지 시스템