자동화·TAA와 정보관리 — 조종사 핸드북 2장 (6/7)

앞 편은 SAFETY 브리핑과 스테릴 플라이트덱까지였습니다. 이번 편은 자동화, 기술선진항공기(TAA)의 주비행표시장치(PFD)·다기능표시장치(MFD), 아날로그와 전자비행계기장치(EFIS) 승무원 비교, 장비 사용, 그리고 선진항전을 안전하게 다루는 세 기능 중 첫 번째인 정보관리까지입니다. 앞 편은 자동 의사결정·운용 함정·자원 활용입니다.

자동화

일반항공(GA)에서 말하는 자동화 항공기는 대체로 통합된 선진항전 체계입니다. 주비행표시장치(PFD, primary flight display), 교통·지형 그래픽이 있는 계기인증 GPS를 포함한 다기능표시장치(MFD, multifunction flight display), 그리고 완전히 통합된 오토파일럿으로 구성됩니다. 이런 항공기를 흔히 기술선진항공기(TAA, technically advanced aircraft)라고 부릅니다. TAA에는 보통 표시장치(컴퓨터) 화면이 두 개입니다. 왼쪽이 PFD, 오른쪽이 MFD입니다.

전자비행표시장치(EFD)가 바꾼 것

자동화는 항공 기술에서 가장 중요한 진전입니다. 전자비행표시장치(EFD, electronic flight display)는 정보가 어떻게 표시되는지, 조종사에게 어떤 정보가 주어지는지를 크게 바꿨습니다. 조종사는 예전에 여러 핸드북에 흩어져 있던 정보를 전자 데이터베이스에서 꺼내 쓸 수 있어, 조종석의 잡동사니가 줄어듭니다.

MFD는 섹셔널 차트를 거울처럼 비추는 무빙맵을 표시할 수 있습니다. 이 상세 화면에는 임시비행제한(TFR, Temporary Flight Restriction)을 포함한 모든 공역이 그려집니다. 묘사가 너무 자세해서, 많은 조종사가 항법을 무빙맵에만 의존하는 덫에 빠집니다. 조종사는 출발·도착 공항 정보를 익히는 데도 이 데이터베이스를 씁니다.

이제는 차트를 펼쳐 침로를 긋고, 항법점을 고르고(시계비행을 가정하면), 항공기비행교범(POH)으로 중량평형과 성능 차트를 푸는 전통 방식보다, 전자 데이터베이스와 자동 비행계획 도구에 기대는 조종사가 더 많습니다. 어떤 방법을 고르든, 계산을 확인하고 재확인하는 일을 잊지 않아야 합니다. 기본 조종 기량을 유지하고, 모든 과제를 능숙하게 다루도록 그 기량을 자주 쓰는 일은 조종사의 몫입니다.

자동화가 숨기는 오류

자동화는 비행을 더 안전하게 만들었지만, 어떤 오류는 더 잘 드러나게 하고, 어떤 오류는 숨기거나 덜 보이게 만들 수 있습니다. 자동화가 조종사에게 미치는 영향에 대한 우려가 있습니다. 1995년에 발표된 연구에서 영국항공조종사협회(BALPA)는 “항공사 조종사가 자동화에 의존한 결과 ‘기본 조종 기량’이 점점 부족해지고 있다”고 공식적으로 우려를 밝혔습니다. 이 의존은 기본 조종 기량 부족으로 이어지고, 갑작스러운 기계 고장 같은 비행 중 비상에서 대처하는 능력에 영향을 줄 수 있습니다. 조종사가 자동화 계통에 너무 기대고, 수동 비행을 권장·훈련받지 않는다는 걱정은 MFD 조종석이 늘면서 커졌습니다.

자동화된 조종석이 일상 노선 운용에 들어오자, 교관과 체크 에어맨은 예상하지 못한 부작용을 걱정하기 시작했습니다. 사람의 실수를 줄여 주리라는 약속과 달리, 운항관리자들은 자동화가 때때로 훨씬 더 큰 오류를 만든다고 보고했습니다. 터미널 환경에서는 자동화된 조종석의 업무부하가 예전 아날로그 조종석보다 오히려 높아 보였습니다. 어떤 때에는 자동화가 승무원을 안주(complacency)로 이끄는 듯했습니다. 시간이 지나면서, 컴퓨터에 지나치게 기댄 탓에 자동화 승무원의 수동 조종 기량이 떨어진다는 우려가 수면 위로 올라왔습니다. 운항관리자들은 직접 조종을 다시 맡아야 할 때 조종사의 스틱 앤드 러더 숙련이 부족할까 봐 걱정했습니다.

아날로그와 EFIS 승무원 비교

두 집단의 수행을 평가하는 대규모 연구가 있었습니다. 대조군은 아날로그 계기를 단 흔한 쌍발 제트여객기의 구형을 모는 조종사, 실험군은 같은 기종이지만 전자비행계기장치(EFIS)와 비행관리계통(FMS)을 단 신형을 모는 조종사였습니다. 침로·고도·속도·글라이드슬로프·로컬라이저 편차 같은 항공기 매개변수와 조종 입력을 평가했습니다. 정상·비정상·비상 기동을 섞어 시뮬레이터 4시간 동안 기록했습니다.

연구 결과

EFIS를 여러 해 다룬 조종사에게 여러 기동을 수동으로 시키자, 항공기 매개변수와 조종 입력에서 기량 침식이 분명히 보였습니다. 플라이트 디렉터 없이 침로로 선회하는 같은 정상 기동에서, EFIS 집단의 편차가 아날로그 집단보다 다소 컸습니다. 편차는 대부분 실기시험기준(PTS) 안이었지만, 로컬라이저·글라이드슬로프를 아날로그 집단만큼 매끄럽게 유지하지는 못했습니다. (역주: 국내는 교통안전공단 실기시험 기준이 다를 수 있으니 확인 필요)

수동 조종 기량의 차이는 비정상 기동, 이른바 “슬램덩크(slam-dunk)”라 부르는 가속 강하에서 더 커졌습니다. 타이트한 통과고도 제한이 주어지면, 아날로그 승무원은 암산이 더 능숙했고 제한을 맞추는 기동이 대체로 더 부드러웠습니다. 반면 EFIS 승무원은 헤드다운으로 들어가 FMS에서 통과고도를 풀려 하는 경향이 있었습니다.

시뮬레이터 실험의 다른 상황은, 현장에서 흔하고 짧은 예고로 떨어지는 접근 변경을 반영했습니다. 이번에도 아날로그 승무원은 평행활주로 로컬라이저로 더 쉽게 전환했습니다. EFIS 승무원은 새 접근을 FMS에 프로그래밍하느라 상당 시간 헤드다운이 되어 훨씬 더 힘들어했습니다.

EFIS에 익숙하지 않은 것이 문제인 경우가 많지만, 자동화 계통을 끊고 접근을 수동으로 했으면 더 쉬웠을 것입니다. 이 연구 당시 업계의 일반 지침은 자동화가 비행을 가능한 한 많이 맡게 하라는 것이었습니다. 그 관점은 이후 바뀌었고, 지금은 업무부하와 상황인식을 고려해 그 과제를 가장 효율적으로 할 자동화 수준을 조종사가 판단해 고르라고 권합니다.

비상 기동은 두 집단의 수동 조종 기량 차이를 분명히 벌렸습니다. 대체로 아날로그 조종사는 원시 데이터(raw data)로 나는 편이라, 엔진 고장 같은 비상을 주고 플라이트 디렉터 없이 기동하라고 하면 능숙하게 해냈습니다. 반면 당시 EFIS 운용의 표준운영절차(SOP)는 플라이트 디렉터를 쓰는 것이었습니다. 플라이트 디렉터를 끄면 EFIS 승무원의 시선 주사(eye scan)가 다시 더 불규칙한 탐색 패턴이 되었고, 수동 조종도 따라서 나빠졌습니다.

자료를 검토한 사람들은, 자동화를 더 잘 관리한 EFIS 조종사가 조종 기량도 더 좋았다는 점을 보았습니다. 그 기량이 자동화보다 앞섰는지 뒤따랐는지는 자료가 밝히지 않았지만, 자동화 관리를 개선해야 한다는 점은 드러났습니다. 권장 “모범 실무”와 절차가 초기 자동화 문제 중 일부를 고쳤습니다.

조종사는 비행 기량과 항공기를 수동으로 기동하는 능력을 PTS에 정한 기준 안으로 유지해야 합니다. 자동화된 항공기의 조종사는 가끔 자동화를 끊고 수동으로 몰아 스틱 앤드 러더 숙련을 유지하라고 권합니다. EFD는 비행 경험의 질을 높이지만, 제대로 쓰지 않으면 재앙으로 이어질 수도 있다는 점을 반드시 이해해야 합니다. 무빙맵은 어떤 경우에도 VFR 섹셔널이나 저고도 항로 차트를 대체하지 않습니다.

장비 사용 — 오토파일럿

단일 조종사 환경에서 오토파일럿은 업무부하를 크게 줄일 수 있습니다. 그 결과 조종사는 다른 조종석 임무에 주의를 돌릴 여유가 생깁니다. 상황인식이 좋아지고, 조종 중 지상충돌(CFIT) 사고 가능성도 줄어듭니다.

오토파일럿을 다는 일은 분명 위험 통제 수단으로 볼 수 있지만, 진짜 난제는 작동하지 않는 장비의 영향을 가늠하는 일입니다. 출발 전에 오토파일럿이 고장인 줄 알면, 그 사실을 다른 위험 평가에 넣어야 합니다.

예를 들어 조종사가 어두운 밤에 낯선 공항으로, 최저치고도까지 내려가는 VOR 접근을 계획하고 있을 수 있습니다. 이 경우 커플드 접근이 되는 오토파일럿에 크게 기대고 있었을 수 있습니다. 그러면 조종사는 항공기 성능을 감시하는 데 힘을 쓸 수 있습니다. 오토파일럿 고장은 이 비행을 중간 위험에서 심각한 위험으로 끌어올리는 단 하나의 요인이 될 수 있습니다. 이때는 대안을 검토해야 합니다. 반대로 같은 비행의 바쁜(고부하) 구간에서 오토파일럿이 멈추면, 조종사는 조치를 취할 준비가 되어 있어야 합니다. 단순한 불편이 아니라, 제대로 다루지 않으면 금방 비상이 됩니다. 그런 사태에 대비하는 가장 좋은 방법은 출발 전에 문제를 꼼꼼히 살펴, 오토파일럿 고장을 어떻게 다룰지를 미리 정해 두는 일입니다.

익숙함

앞에서 다룬 대로, 모든 장비에 대한 조종사의 익숙함은 안전과 효율을 모두 끌어올리는 핵심입니다. 어떤 항공기 계통이든 익숙하지 않으면 업무부하가 늘고, 상황인식 상실로 이어질 수 있습니다. 이 숙련 수준은 핵심이며, 충분한 연료를 싣는 일과 다르지 않은 요건으로 봐야 합니다. 따라서 항공기와 그 계통에 익숙하지 않은 상태를 위험 통제 수단으로 보면 안 됩니다. 그것은 위험 잠재력이 큰 위해요인입니다. 규율이 성공의 열쇠입니다.

탑재 계통에 대한 존중

자동화는 여러 면에서 조종사를 돕지만, 쓰고 있는 계통을 철저히 이해해야 그 이득을 얻습니다. 이해는 존중으로 이어지고, 존중은 규율과 탑재 계통의 숙달로 생깁니다. PFD에서 최소 정보만 보고 항공기를 조종할 수 있는 일이 중요합니다. 선회, 상승, 강하, 그리고 접근을 그렇게 할 수 있어야 합니다.

탑재 스위트를 다진다

EFD 사용이 직관적으로 느껴지지 않을 수 있지만, 이해와 연습으로 숙련은 좋아집니다. 컴퓨터 기반 소프트웨어와 단계적 훈련이 탑재 스위트에 익숙해지는 데 도움이 됩니다. 그다음 배운 것을 연습해 경험을 쌓아야 합니다. 다지는 일은 자동화 사용에서 이득을 줄 뿐 아니라, 업무부하도 크게 줄입니다.

기계적 조작을 넘어서

자동화와 효과적으로 일하는 열쇠는, 동작을 순서대로 실행하는 과정을 넘어서는 일입니다. 다음에 어떤 키를 누를지 분석해야 하거나, 다른 순서가 있는데도 늘 같은 키 입력만 쓴다면, 암기 과정에 갇혀 있는 것일 수 있습니다. 이런 기계적 과정은 계통 이해가 얕다는 신호입니다. 다시, 목표는 숙련되어 “다음 키 입력이 무엇인가”를 생각하지 않고도 무엇을 할지 아는 상태입니다. 이해하고 다루는 능력은 상황이 다양해지고 과제가 늘 때 조종사에게 이득이 됩니다.

플랫폼을 이해한다

흔한 믿음과 달리, 서로 다른 전자관리 스위트를 단 항공기의 비행은 아날로그 계기와 재래식 항전을 단 항공기와 같은 주의를 요구합니다. 조종사는 그 항공기에서 EFD가 쓰이는 여러 방식을 검토하고 이해해야 합니다.

EFD 사용의 간단한 규칙은 두 가지입니다.

• 항공기를 PTS 기준에 맞게 조종할 수 있을 것. 사소해 보여도, 기준에 맞게 나는 법을 알면 조종 기량이 더 매끄러워지고, 여러 과제를 동시에 관리하는 대신 계통에 주의를 돌릴 시간이 생깁니다.
• 장착된 전자비행계통 교범을 읽고 이해할 것. 오토파일럿과 다른 탑재 전자관리 도구의 사용을 포함합니다.

항공기 자동화 관리

어떤 조종사든 항공기 자동화를 숙달하기 전에, 먼저 그 항공기를 조종할 줄 알아야 합니다. 기동 훈련이 비행훈련의 중요한 구성 요소로 남는 이유는, 일반항공 사고의 거의 40퍼센트가 착륙 단계에서 일어나기 때문입니다. 착륙은 아직도 컴퓨터를 프로그래밍해 실행하는 영역이 아닙니다. 일반항공 사고의 다른 15퍼센트는 이륙과 초기 상승에서 일어납니다.

FAA가 확인한 선진항전 안전 문제는, 항전과 항공기에 부당한 과신을 키워 장비가 조종사의 부족분을 메워 주리라 믿는 조종사입니다. 이 과신과 맞물린 것이 ADM의 역할이며, 이는 장거리 비행에 쓰이는 고성능 항공기의 일반항공 사고 기록에서 아마도 가장 큰 요인입니다. FAA 선진항전 항공기 안전 연구는, 의사결정이 나쁜 경우가 선진항전에 새로 들어온 조종사에게 일반항공 전체보다 더 높은 비율로 나타난다고 봤습니다. 이 연구가 인용한 선진항전 사고를 검토하면, 대다수는 항공기와 직접 관련된 무엇이 아니라 조종사의 경험 부족과 나쁜 결정의 사슬이 원인입니다. 많은 치명 사고에서 한결같은 주제는 시계비행을 계기기상(IMC)으로 이어 가는 일입니다.

따라서 정상·비상 운용의 조종사 기량은 스틱과 러더의 기계적 조작에만 달려 있지 않고, EFD의 정신적 숙달도 포함합니다. 선진항전을 안전하게 다루려면 비행관리 기능 세 가지가 필요합니다. 정보, 자동화, 위험입니다.

정보관리

막 전환하는 조종사에게 PFD, MFD, GPS/VHF 내비게이터 화면은 알록달록한 메뉴와 하위 메뉴로 정보가 너무 많아 보입니다. 실제로는 정보에 빠져 있으면서도 특정 한 조각을 찾지 못할 수 있습니다. 어떤 폴더는 바탕화면에, 어떤 폴더는 계층 안에 두는 컴퓨터와 비슷하다고 생각하면 도움이 됩니다.

선진항전으로 나는 일의 첫 번째 핵심 정보관리 기능은, 계통을 개념 수준에서 이해하는 일입니다. 계통이 어떻게 짜여 있는지를 기억하면 가용 정보를 다루기가 쉬워집니다. 노브와 다이얼 절차만 배우는 것으로는 부족하다는 점을 이해하는 일이 중요합니다. 선진항전 계통이 어떻게 작동하는지를 더 배우면 절차 기억이 좋아지고, 본 적 없는 문제도 풀 수 있게 됩니다.

이해에도 한계가 있습니다. 복잡한 항전 계통의 모든 행동을 이해하는 일은 대체로 불가능합니다. 놀람을 예상하고 계속 새것을 배우는 쪽이, 노브의 기계적 조작을 외우려는 쪽보다 효과적입니다. 해당 계통의 시뮬레이션 소프트웨어와 책은 큰 가치가 있습니다.

두 번째 핵심 정보관리 기능은 멈추고, 보고, 읽기입니다. 선진항전에 새로 온 조종사는 노브에 고착되어 버튼 누르기·당기기·돌리기의 모든 순서를 외우려 하는 일이 많습니다. 선진항전 컴퓨터의 정보에 접근하고 다루는 훨씬 나은 전략은 멈추고, 보고, 읽는 일입니다. 누르고 당기고 비틀기 전에 읽으면 곤란을 덜 수 있습니다.

선진항전 항공기의 화면 뒤에 앉으면, 조종사의 목표는 정보 흐름을 계량하고, 관리하고, 우선순위를 매겨 특정 과제를 완수하는 일입니다. 사업용교관(CFI)과 선진항전으로 전환하는 조종사는 정보 흐름을 가둬 두는 일이 도움이 됩니다. PFD와 MFD 화면의 여러 면을 개인 선호에 맞게 구성하는 식입니다. 예를 들어 대부분의 계통은 “북쪽 위(north up)”, “트랙 위(track up)”, “DTK”(희망침로 위), “헤딩 위(heading up)” 같은 맵 방향 선택지를 줍니다. 가능한 한 정보를 얼마나(또는 얼마나 적게) 표시할지를 정하는 것도 한 전술입니다. 조종사는 표시 정보를 그 비행의 필요에 맞게 다듬을 수도 있습니다.

정보 흐름은 특정 운용을 위해서도 관리할 수 있습니다. 조종사는 어떤 비행 운용에든 그때 필요한 정보만 제때 보이도록 우선순위를 매길 수 있습니다. 특정 운용을 위한 정보 표시 관리의 예는 다음과 같습니다.

• 항로 구간과 터미널 구역 운용에 맞게 맵 축척을 프로그래밍합니다.
• 산악 안이나 근처의 야간·계기기상 비행에는 MFD의 지형인식 페이지를 씁니다.
• 야간, 또는 거친 지형 위에서는 PFD의 최근접 공항 삽입 창을 씁니다.
• 기상 데이터링크는 에코와 METAR 상태 깃발이 보이게 설정합니다.

강화된 상황인식

선진항전 항공기는 강화된 상황인식으로 안전을 높여 줍니다. 항공기비행교범(AFM)은 무빙맵, 지형, 지형인식, 교통, 기상 데이터링크 표시를 1차 자료로 쓰는 일을 명시적으로 금지하지만, 이 도구들은 그래도 조종사에게 전례 없는 정보를 주어 상황인식을 강화합니다. 잘 짜인 정보관리 전략이 없으면, 방심한 조종사는 안주한 승객 기장(passenger in command)으로 미끄러지기 쉽습니다.

항법 정보관리 전략이 무빙맵의 마젠타 라인만 따라가는 일인 조종사를 생각해 보십시오. GPS 직선 침로가 높은 지형이나 금지공역을 지나거나, 무빙맵 표시가 멈추면, 지리적·규제적 재앙으로 쉽게 들어갑니다.

다음 편은 상황인식을 유지하는 이중확인·콜아웃, 자동화 관리, 그리고 글래스 조종석의 세 번째 기능인 위험관리입니다.

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