공간정위상실과 착륙 착시 — 조종사 핸드북 17장 (2/6)

앞 편은 항공신체검사·저산소증과 중이에서 공간정위상실의 세 감각 정의까지 닫았습니다. 이번 편은 그 세 정보가 뇌에서 어긋날 때부터, 전정 착각·시범 기동·착륙 광학 착시와 방지 목록까지입니다.

세 흐름이 맞을 때와, VMC에서 눈이 이기는 이유

이 정보는 뇌에서 모이고, 대부분의 경우 세 흐름이 일치해 몸이 어디로 어떻게 움직이는지 분명해집니다. 비행은 때로 세 계통이 서로 충돌하는 정보를 뇌에 넣어 정위상실로 이어집니다.

시계비행기상상태(visual meteorological conditions, VMC)에서는 눈이 주된 정위 원천이고, 다른 감각의 거짓 감각을 보통 이깁니다. 이 시각 단서가 계기비행기상상태(instrument meteorological conditions, IMC)에서처럼 사라지면, 거짓 감각 때문에 조종사는 금방 정위를 잃을 수 있습니다. (역주: VMC·IMC의 시정·운고 수치는 미국 기준입니다. 국내는 다를 수 있으니 확인하세요.)

전정계 — 반고리관 셋이 직각으로 놓인다

속귀의 전정계(vestibular system)는 움직임을 느끼고 주변에서의 정위를 정하게 합니다. 왼쪽·오른쪽 속귀 모두 반고리관(semicircular canals) 셋이 서로 대략 직각으로 놓입니다. 각 관은 유체로 차 있고, 가는 털이 빽빽한 구간이 있습니다. 속귀가 어느 방향으로든 가속되면 그 털이 휘고, 신경 임펄스가 자극되어 뇌로 신호가 갑니다. 전정신경은 난형낭(utricle), 구형낭(saccule), 반고리관의 임펄스를 뇌로 보내 운동을 해석하게 합니다.

체성감각 — 중력 가속과 기동 가속을 구분하지 못한다

체성감각계는 피부, 관절, 근육의 신호를 지구의 중력과 관련해 해석하도록 뇌로 보냅니다. 이 신호가 자세를 정합니다. 움직일 때마다 입력이 몸 위치를 뇌에 계속 갱신합니다. 엉덩이 감각(seat of the pants) 비행은 이 신호에 크게 의존합니다. 시각·전정 단서와 함께 쓰면 꽤 믿을 만합니다. 그러나 몸은 중력으로 생긴 가속도와 항공기를 기동해서 생긴 가속도를 구분하지 못합니다. 그래서 감각 착각과, 항공기의 정위·움직임에 대한 거짓 인상이 생깁니다.

지평선이 없으면 전정계는 믿을 수 없다

정상 비행에서 지평선과 지면이 보이면, 속귀 감각계는 항공기의 피치, 롤, 요를 알아내는 데 도움이 됩니다. 지평선과의 시각 접촉이 끊기면 전정계는 믿을 수 없게 됩니다. 항공기 밖 시각 참조가 없으면, 정상적인 움직임과 힘의 조합만으로도 극복하기 어려운 그럴듯한 착각이 나는 상황이 많습니다.

공간정위상실에는 예방이 보통 가장 좋은 대책입니다. 계기비행 훈련 시간이 많지 않으면, 시정이 줄었거나 밤에 지평선이 안 보일 때는 비행을 피합니다. 훈련과 자각, 그리고 비행계기에만 의존하는 법을 배우면 정위를 잃게 하는 착각에 덜 취약해집니다.

린 — 초당 2도 이하는 반고리관이 못 느낀다

린(the leans)은 비행 중 가장 흔한 착각입니다. 조종사가 알아채지 못한, 느리고 오래 이어진 선회 뒤에 갑자기 수평비행으로 돌아오면 생깁니다. 그 느린 선회를 모르는 이유는, 회전 가속도 초당 2도 이하는 반고리관 감지 문턱 아래이기 때문입니다. 그런 선회 뒤 날개를 수평으로 하면, 항공기가 반대 방향으로 뱅크한다는 착각이 날 수 있습니다. 그 착각에 반응해 조종사는 원래 선회 방향으로 몸을 기울여, 올바른 수직 자세라는 느낌을 되돌리려 합니다.

상태	반고리관이 전하는 감각
회전 없음	감각 없음
선회 시작	움직이는 유체가 털을 밀어 회전을 느낌
일정률 선회	유체가 관 벽과 같은 속도가 된 뒤 감각 없음
선회 정지	유체가 털을 반대로 밀어 반대 방향 회전을 느낌

코리올리 착각 — 고개를 다른 평면으로 돌릴 때

코리올리 착각(coriolis illusion)은 선회가 충분히 길어, 반고리관 유체가 관과 같은 속도로 움직일 때 생깁니다. 조종석의 다른 곳을 보는 것처럼 다른 평면으로 고개를 움직이면 유체가 다시 움직여, 전혀 다른 축으로 돌거나 가속하는 착각이 납니다. 조종사는 항공기가 하지 않는 기동을 한다고 생각합니다. 정위를 잃은 조종사는 느껴지는 자세를 고치려다 항공기를 위험한 자세로 넣을 수 있습니다.

그래서 머리 움직임이 최소인 계기 교차점검, 곧 스캔을 만들어야 합니다. 차트나 다른 물건을 집을 때도 조심합니다. 무언가를 떨어뜨렸으면 머리 움직임을 최소로 해서 집고, 코리올리 착각을 경계합니다.

묘지 나선 — 수평 강하로 느껴지면 당기지 않는다

다른 착각과 같이, 오래 이어진 조화 일정률 선회에서는 돌고 있지 않다는 착각이 날 수 있습니다. 수평비행으로 회복하는 동안에는 반대 방향으로 도는 감각이 나서, 정위를 잃은 조종사는 항공기를 원래 선회로 되돌립니다. 양력 손실을 보정하지 않으면 선회에서 고도가 떨어지므로, 조종사는 고도 손실을 알아챕니다. 회전 감각이 전혀 없으면 수평 강하 중이라는 착각이 됩니다. 조종사는 상승하거나 강하를 멈추려 조종간을 당깁니다. 이 조작이 나선을 조이고 고도 손실을 키웁니다. 이 착각이 묘지 나선(graveyard spiral)입니다. 항공기 조종 상실로 이어질 수 있습니다.

신체중력 착각 — 이륙 가속은 기수 올림으로 느껴진다

이륙 때처럼 빠른 가속은 고개를 뒤로 젖히는 것과 같은 방식으로 이석기관(otolith organs)을 자극합니다. 시각 참조가 나쁠 때 특히, 기수가 들린 자세라는 신체중력 착각(somatogravic illusion)이 납니다. 정위를 잃은 조종사는 항공기를 기수 낮음 또는 강하 자세로 밀 수 있습니다. 스로틀을 빨리 줄여 급감속하면 반대입니다. 정위를 잃은 조종사는 항공기를 기수 올림 또는 실속 자세로 당깁니다.

전도 착각과 엘리베이터 착각

상승에서 수평비행으로 갑작스럽게 바뀌면 이석기관이 충분히 자극되어, 뒤로 구르는 착각이 납니다. 전도 착각(inversion illusion)입니다. 정위를 잃은 조종사는 항공기를 갑자기 기수 낮음으로 밀 수 있고, 그 조작이 이 착각을 더 키울 수 있습니다.

상승기류에서처럼 갑작스러운 위쪽 수직 가속은 이석기관을 자극해 상승 중이라는 착각을 만듭니다. 엘리베이터 착각(elevator illusion)입니다. 정위를 잃은 조종사는 항공기를 기수 낮음으로 밉니다. 하강기류의 갑작스러운 아래쪽 수직 가속은 반대여서, 정위를 잃은 조종사는 항공기를 기수 올림으로 당깁니다.

시각 착각 — 거짓 지평선과 자동운동

시각 착각은 조종사가 올바른 정보를 눈에 의존하기 때문에 특히 위험합니다. 공간정위상실로 이어지는 착각 가운데 거짓 지평선과 자동운동은 시각계에만 작용합니다.

경사진 구름, 가려진 지평선, 오로라, 지상등과 별이 흩어진 어두운 장면, 지상등의 어떤 기하 패턴은 실제 지평선에 항공기를 맞추려 할 때 부정확한 시각 정보, 곧 거짓 지평선(false horizon)을 줍니다. 그 결과 정위를 잃은 조종사는 항공기를 위험한 자세에 넣을 수 있습니다.

어두운 곳에서 비행할 때, 가만히 있는 빛을 오래 응시하면 움직이는 것처럼 보일 수 있습니다. 조종사는 그렇게 움직이는 것처럼 보이는 빛에 항공기를 맞추려다 조종을 잃을 수 있습니다. 이 착각이 자동운동(autokinesis)입니다.

자세 감각 — 가속이 중력을 이기면 옆으로 밀린다

자세 계통은 피부, 관절, 근육의 신호를 지구의 중력과 관련해 해석하도록 뇌로 보냅니다. 이 신호가 자세를 정하고, 움직일 때마다 몸 위치를 계속 갱신합니다. 엉덩이 감각 비행은 이 신호에 크게 의존합니다. 시각·전정 단서와 함께 쓰면 꽤 믿을 만합니다. 그러나 어떤 비행 상황에서는 몸에 걸리는 힘 때문에, 가속도가 중력을 이기며 많은 거짓 감각이 납니다. 부조화 선회, 상승 선회, 난기류가 그 상황입니다.

공간정위상실 시범 — 낮은 고도에서는 하지 않는다

조종사가 공간정위상실을 시험해 볼 수 있는, 통제된 기동이 여럿 있습니다. 각 기동은 보통 특정 착각을 만들지만, 어떤 거짓 감각이든 정위상실의 시범이 됩니다. 기동 동안 감각이 없어도, 그 없음 자체가 뱅크나 롤을 감지하지 못함을 보여 주므로 여전히 시범이 됩니다.

시범의 목적은 넷입니다.

1. 인체 계통이 공간정위상실에 취약함을 이해하게 합니다.
2. 몸 감각에 근거한 자세 판단이 자주 거짓임을 보여 줍니다.
3. 항공기 움직임, 머리 움직임, 그 결과인 정위상실의 관계를 이해해 정위상실의 빈도와 정도를 줄입니다.
4. 참 자세를 비행계기로 평가하는 데 더 큰 확신을 심습니다.

이 기동은 낮은 고도에서, 또는 교관 조종사나 적절한 안전 조종사 없이 시도하지 않습니다.

가속하며 상승하는 착각

훈련생이 눈을 감으면, 교관은 수평 직진에서 접근 속도를 몇 초 유지한 뒤, 수평 직진을 유지한 채 가속합니다. 시각 참조가 없을 때 보통의 착각은 항공기가 상승한다는 것입니다.

선회하며 상승하는 착각

눈을 여전히 감고 항공기가 수평 직진인 상태에서, 교관은 비교적 느리게 진입해 양의 약 1.5 G(뱅크 약 50도)인 잘 조화된 선회를 기수 변경 90도까지 합니다. 선회 중 밖 시각 참조가 없고 약간의 양의 G가 걸리면, 보통 상승 착각이 납니다. 상승을 느끼면 훈련생은 즉시 눈을 떠, 느리게 만든 조화 선회가 상승과 같은 감각을 낸다는 것을 봅니다.

선회하며 강하하는 착각

앞 절차를 반복하되, 선회 회복이 약 절반 끝날 때까지 눈을 감고 있으면 선회하며 강하하는 착각이 날 수 있습니다.

오른쪽 또는 왼쪽으로 기울어지는 착각

수평 직진에서 훈련생이 눈을 감으면, 교관은 날개를 수평으로 유지한 채 왼쪽으로 중간 정도 또는 약간의 스키드를 줍니다. 몸이 오른쪽으로 기울었다는 착각이 납니다.

운동의 반전

이 착각은 세 운동 평면 어디에서든 보여줄 수 있습니다. 수평 직진에서 눈을 감으면, 교관은 기수 방향과 피치 자세를 유지한 채 항공기를 매끄럽고 분명하게 약 45도 뱅크로 롤합니다. 반대 방향으로 세게 도는 감각이 납니다. 이 착각을 확인한 뒤 눈을 떠 항공기가 뱅크 자세임을 봅니다.

수직면을 넘는 강하 또는 롤

이 기동은 극심한 정위상실을 만들 수 있습니다. 수평 직진에서 훈련생은 보통 자세로 앉고, 눈을 감거나 시선을 바닥으로 내립니다. 교관은 뱅크 30도 또는 40도를 향해 양의 조화 롤을 시작합니다. 그 동안 훈련생은 고개를 앞으로 기울이고 오른쪽 또는 왼쪽을 본 뒤, 즉시 고개를 똑바로 되돌립니다. 교관은 훈련생이 고개를 똑바로 되돌리는 순간 롤이 멈추도록 맞춥니다. 보통 강한 정위상실이 나고, 훈련생은 롤 방향으로 아래로 떨어지는 감각을 느낍니다.

위 설명에서는 교관이 조종하지만, 훈련생이 조종하게 하는 것도 매우 효과적인 시범입니다. 훈련생은 눈을 감고 고개를 한쪽으로 기울입니다. 교관이 어떤 조종 입력을 할지 알려 주면, 훈련생은 눈을 감고 고개를 기울인 채 그 자세나 입력을 만들려 합니다. 실제 자세를 모르는데도 감각이 말하는 대로 반응합니다. 잠시 뒤 정위를 잃고, 교관이 올려다보고 회복하라고 합니다. 이 연습은 항공기를 조종하는 동안 정위상실을 겪게 합니다.

공간정위상실에 대처하는 여덟 가지

착각과 그 잠재적 참사를 막으려면 조종사는 다음을 할 수 있습니다.

1. 이 착각의 원인을 이해하고 늘 경계합니다. 바라니 의자(Barany chair), Vertigon, 가상현실 공간정위상실 시범장치에서 착각을 겪어 볼 기회를 잡습니다.
2. 비행 전 기상 브리핑을 항상 받고 이해합니다.
3. 가장자리 시정(3마일 미만)이거나, 밤에 넓은 수면 위처럼 보이는 지평선이 없는 곳을 비행하기 전에, 계기 참조 조종 훈련을 받고 기량을 유지합니다. (역주: 3마일은 미국 시정 기준입니다. 국내 시계·계기 비행 시정은 다를 수 있으니 확인하세요.)
4. 비행계기 사용에 숙달되지 않았으면 나쁜 기상, 황혼, 어둠 속으로 들어가지 않습니다. 야간 비행을 할 계획이면 야간 비행 최근 경력과 기량을 유지합니다. 여러 비행장의 야외비행(cross-country)과 국지 비행을 포함합니다. (역주: 야간 최근 경력은 미국 14 CFR 기준입니다. 국내는 항공안전법 기준이 다를 수 있습니다.)
5. 바깥 시각 참조를 쓸 때는 지구 표면의 믿을 수 있는 고정점인지 확인합니다.
6. 특히 이륙, 선회, 착륙 접근 중에는 갑작스러운 머리 움직임을 피합니다.
7. 시정이 줄 비행에 맞게 몸을 맞춥니다. 휴식과 식사를 갖추고, 야간이면 야간 적응 시간을 둡니다. 질병, 약, 알코올, 피로, 수면 부족, 경미한 저산소증은 공간정위상실 취약성을 키우기 쉽습니다.
8. 가장 큰 항목은 비행계기 사용에 숙달하고 그것에 의존하는 것입니다. 계기를 믿고 감각 지각은 무시합니다.

계기비행 조건에서 착각으로 이어지는 감각은 조종사가 겪는 정상적인 지각입니다. 이 감각을 완전히 없앨 수는 없지만, 훈련과 자각으로 비행계기에 절대적으로 의존하면 무시하거나 억누를 수 있습니다. 계기비행에 숙달될수록 이 착각과 그 영향에 덜 취약해집니다.

착륙 광학 착시 — 계기에서 눈으로 넘어갈 때

감각 가운데 시각은 안전 비행에 가장 중요합니다. 그러나 지형과 대기 상태가 광학 착시(optical illusions)를 만들 수 있고, 이 착시는 주로 착륙과 관련됩니다. 계기접근 끝에서 착륙하려면 계기 의존에서 조종석 밖 시각 단서로 넘어가야 하므로, 이 착시와 관련된 문제를 알고 그에 맞게 고쳐야 합니다.

보통보다 좁은 활주로는, 특히 길이 대 폭의 관계가 비슷할 때, 항공기가 실제보다 높은 고도에 있다는 착각을 만듭니다. 이 착각을 알아채지 못한 조종사는 더 낮은 접근을 해, 접근 경로의 물체에 부딪히거나 짧게 착륙할 위험이 있습니다. 보통보다 넓은 활주로는 반대여서, 높게 레벨 오프해 강하게 착륙하거나 활주로를 오버슈트할 위험이 있습니다.

오르막 활주로, 오르막 지형, 또는 둘 다는 항공기가 실제보다 높은 고도에 있다는 착각을 만듭니다. 알아채지 못하면 더 낮은 접근을 합니다. 내리막 활주로와 내리막 접근 지형은 반대입니다.

조건	느껴지는 것	알아채지 못하면
보통보다 좁은 활주로	실제보다 높음	낮은 접근, 짧게 착륙
보통보다 넓은 활주로	실제보다 낮음	높은 레벨 오프, 하드 랜딩·오버슈트
오르막 활주로·지형	실제보다 높음	낮은 접근
내리막 활주로·지형	실제보다 낮음	높은 접근
특징 없는 지형·블랙홀 접근	실제보다 높음	원하는 것보다 낮은 접근
윈드실드의 비	지평선이 낮아 보여 더 높음	낮은 접근
대기 연무	더 멀고 더 높음	낮은 접근
극히 맑은 고고도 공항	실제보다 가까움	높은 접근, 오버슈트·복행
안개 진입	기수가 들림	접근을 갑자기 가파르게
밝은 활주로·접근등	활주로까지 거리가 더 짧음	높은 접근

주변 지상 특징이 없으면, 어두운 구역 위의 수면 접근이나 눈으로 특징이 사라진 지형에서, 항공기가 실제보다 높은 고도에 있다는 착각이 납니다. 때로 블랙홀 접근(black hole approach)이라 불리는 이 착시는 원하는 것보다 낮은 접근을 하게 합니다.

윈드실드에 비가 있으면 지평선이 실제보다 낮아 보여, 더 높은 고도에 있다는 착각이 납니다. 조종사는 더 낮은 접근을 하게 됩니다.

대기 연무는 활주로에서의 거리와 높이가 더 크다는 착각을 만듭니다. 그래서 접근이 낮아지는 경향이 있습니다. 반대로 극히 맑은 공기, 곧 고고도 공항의 맑고 밝은 조건은 실제보다 가깝다는 착각을 주어 높은 접근이 되고, 오버슈트나 복행으로 이어질 수 있습니다. (원문 인쇄는 high attitude airport입니다.) 윈드실드의 물 입자에 의한 빛 산란은 깊이 지각을 나쁘게 합니다. 착륙 중 높이를 재는 데 보통 쓰는 등과 지형 특징이 덜 효과적이 됩니다.

안개 속으로 들어가면 기수가 들린다는 착각이 납니다. 알아채지 못한 조종사는 종종 접근을 갑자기 가파르게 합니다.

도로처럼 직선으로 늘어선 등, 또는 달리는 열차의 등을 활주로등과 접근등으로 착각할 수 있습니다. 밝은 활주로·접근 등화는, 특히 주변 지형을 비추는 등이 적을 때, 활주로까지 거리가 더 짧다는 착각을 만듭니다. 알아채지 못한 조종사는 종종 더 높은 접근을 합니다.

광학 착시로 인한 착륙 오차를 막는 일곱 가지

1. 특히 밤이나 나쁜 기상에서, 낯선 공항 접근 때 시각 착시 가능성을 예상합니다. 활주로 경사, 지형, 등화는 공항 도표와 미국 Chart Supplement(이전 Airport/Facility Directory)에서 확인합니다. (역주: 국내는 해당 공항 AIP·공항 정보와 접근 차트를 확인하세요.)
2. 주야간 모든 접근에서 고도계를 자주 봅니다.
3. 가능하면 착륙 전에 낯선 공항을 공중에서 눈으로 살펴봅니다.
4. 있으면 진입각지시등(Visual Approach Slope Indicator, VASI)이나 정밀진입각지시등(Precision Approach Path Indicator, PAPI), 또는 전자 글라이드슬로프를 시각 참조로 씁니다.
5. 많은 비정밀 계기접근 차트에 있는 시각강하점(visual descent point, VDP)을 씁니다.
6. 비상이나 다른 일이 평소 절차에서 주의를 빼면 접근 사고에 휘말릴 가능성이 커진다는 점을 알아둡니다.
7. 착륙 절차의 최적 기량을 유지합니다.

전정계에 잘못된 입력이 들어가 생기는 감각 착각에 더해, 조종사는 비행 중 여러 시각 착각도 만납니다. 착각은 치명적 항공 사고의 기여 요인으로 가장 자주 꼽히는 것 가운데 하나입니다. 경사진 구름, 가려진 지평선, 지상등과 별이 흩어진 어두운 장면, 지상등의 어떤 기하 패턴은 실제 지평선에 바르게 정렬되지 않았다는 착각을 만듭니다. 착륙 때 만나는 표면 특징과 대기 상태는 잘못된 접근 경로에 있다는 착각을 만듭니다. 이 착시로 인한 착륙 오차는, 접근 때 예상하고, 착륙 전 낯선 공항을 살펴보고, 있으면 전자 글라이드슬로프나 VASI를 쓰고, 착륙 절차 기량을 유지하면 막을 수 있습니다.

다음 편은 멀미와 일산화탄소 중독부터입니다.

이 글은 미국 연방항공청(FAA)의 Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge(FAA-H-8083-25B)(퍼블릭 도메인)를 번역·재구성한 시리즈입니다.