대양에 있는 항공기에 연락할 수 있는 방법

4.1 무선통신(Radio Communication)

4.1.1 초단파 무선통신(VHF: Very High Frequency Communication)

 항공기와 지상, 항공기와 타 항공기 상호 간의 VHF를 이용하여 단거리 통신에 이용된다. 사용되는 주파수대는 118.000〜137.975 MHz까지 사용되며 채널(channel)별 간격(space)은 25kHz이고, 최근에는 25kHz 채널을 3등분한 8.33kHz 대역으로 세밀하게 분할하여 총 2,280개의 VHF 음성 채널 중 하나를 선택할 수 있다. 이러한 채널은 공항의 타워, 진입관제, 항공로 관제의 무선국에서 할당하여 인접 무선국과 중복되지 않도록 한다. 전파의 전달 방식은 초단파를 이용하기 때문에 전리층을 통과함으로 대기층에서의 매질차를 이용한 반사파 통신을 하지 못하며 직접파 또는 지표 반사파를 이용, 눈에 보이는 가시거리 통신에 이용된다. 단거리 통신에 주로 사용이 되지만 항공기가 고고도에서 비행함으로 현 위치의 관할 항공교통관제 (ATC: Air Traffic Controller)와의 교신이 VHF 통신을 통해 대부분 이루어진다. 또한 반사파를 이용하지 않고 직접 도달하기 때문에 잡음이 없이 깨끗한 음질을 제공한다. 따라서 실제 가장 많이 이용 하는 통신 수단이다.

 그림 4-1은 VHF 관련 장비인 RCP(Radio Control Panel)이며, 승무원와 시스템이 인터페이스 하는 부분으로, 통신하고자 하는 시스템을 선택할 수 있게 하고 또한 원하는 주파수를 선택할 수 있게 한다. VHF 통신 시스템은 음성 통신뿐만 아니라 데이터통신에도 사용된다. 대표되는 시스템인 ACARS(Aircraft Communication Addressing and Reporting System)는 항공기와 지상간의 메시지를 상호 자동으로 전송하는 양방향 데이터 통신 시스템이다. 음성 통신으로만 이루어지던 각종 데이 터들을 자동으로 직접 송·수신함으로써 채널 점유 시간을 줄일 수 있어 결국 사용 통신 채널수의 감소를 이룰 수 있다. VHF 기반의 ACARS는 항공기와 지상국 간 데이터 통신을 제공하는 것으로 항공기가 공항 출발 전에 관제탑으로부터 출발허가나 항공사로부터 Weight & Balance 자료를 데이터로 받을 수 있고, 조종사가 필요 시 필요공항의 기상정보, 게이트 정보 등을 지상에 요청하여 데이터로 받을 수 있는 양방향 통신장비이다.

4.1.2 단파 무선통신(HF: High Frequency Communication)

 항공기와 지상, 항공기와 타 항공기 상호 간의 HF 전파를 이용하여 장거리 통화에 이용된다. 그림 4-3에서와 같이 HF 전파는 전리층의 반사로 원거리까지 전달되는 성질이 있으나 잡음이나 페이딩(fading)이 많으며, 또한 흑점의 활동 영향으로 전리층이 산란되어 통신 불능이 가끔 발생하는 단점이 있다. HF 전파를 이용하여 통신하려면 파장이 길기 때문에 요구되는 안테나의 길이가 무척 길어지지만 항공기 구조와 고속성 때문에 큰 안테나를 장착하지 못하고 작은 안테나가 사용된다. 또한 주파수의 변화에 따라 파장의 실제적인 길이의 변화도 크므로 주파수의 적정한 매칭(matching)이 이루어지도록 자동으로 작동하는 안테나 커플러(antenna coupler)가 부착되어 있다. 장거리 통신용으로 사용되고 있는 현용 HF 통신시스템은 장거리 항공이동 통신서비스 대역으로 할당된 2.85~22MHz 범위에서 국제적으로 몇몇 채널을 지역적으로 할당받아 이용하고 있으며, 1kHz 간격으로 채널을 설정할 수 있는 형식과 100Hz 간격으로 세밀하게 구분된 채널 간격을 갖는 시스템 등이 주로 사용되고 있다. 일반적으로 장거리 통신에 사용되는 3~30MHz 주파수 대역은 아마추어 통신, 어업용 통신, 지상 공중용 통신 등으로 세밀하게 사용용도 및 국가간 이용주파수 대역이 설정 되어 있으며, 다양하고 많은 수요로 인하여, 신호가 포함된 양측파대 통신 방식(DSB: Double Side Band) 중 한쪽만을 이용하는 방식인 주파수 간격 3kHz의 단측파대 통신 방식(SSB: Single Side Band)을 사용하고 있다. HF는 전파특성상 장거리 통신이 가능하여 대양과 같이 항법시설이 없는 지역에서 사용할 수 있다는 장점이 있지만, 신뢰성이 매우 낮고 주파수 이용의 증가로 사용상 한계점에 도달하였다고 볼 수 있다. 또한, 통신위성시스템이 일반화되어 HF 통신의 사용 빈도는 줄어들었으나, 위도가 높은 극지방과 같이 위성 통신이 사용되지 못하는 지역에서는 유용하게 사용된다. 

4.1.3 비상 위치 추적 장치(ELT: Emergency Locator Transmitter)

 비상 위치 추적 장치(ELT)는 항공기에 큰 충격이 왔을 때, 즉 충돌이나, 추락 등 조난 상태의 항공기의 위치를 알려주기 위해서 장착된 시스템으로 배터리가 장착되어 있어 항공기 시스템 전원을 이용하지 않고 자체의 배터리 전원으로 구조 전파를 발사한다. ELT는 적어도 24시간 동안 5watts 의 출력으로 매 50초 간격으로 406.025MHz의 디지털신호를 송신한다. 조난 신호는 COSPASSARSAT 위성시스템에 있는 위성에 의해 전 세계 어디에서든지 수신이 가능하다. 두 가지 종류의 위 성, 즉 저궤도위성(LEOSATs: low earth orbiting satellites)과 정지위성(GEOSATs: geostationary satellites)은 서로 다른, 상호능력을 보완하여 이용된다. 조난신호는 위성에서 부분적으로 처리하고 저장한 다음에 지역사용자단말기(LUTs: local user terminals)로 알려진 지상국으로 중계된다. 조난신호는 지역사용자단말기(LUTs)에서 해독하고, 적절한 탐색구조작전을 수행할 목적으로 설립한 임무통제센터(MCC, mission control center)를 통해 발표한다.

 NOTE 

 해상선박 비상위치 비컨(EPIRBs: maritime vessel emergency locating beacons)과 인명위치비컨(PLBs, personal locator beacons)은 동일한 시스템을 사용한다. 그림 4-5에서는 COSPASSARSAT 시스템에 있는 기본적인 구성요소를 보여 준다.

 ELT는 FAR 91.207에 의거 항공기에 장착되어야 한다. 이것은 Parts 135 또는 121에서 운용하지 않는 대부분의 범용항공기도 포함한다. ELT는 적절한 장착상태, 배터리의 부식, 제어감지기와 충격 감지기의 작동상태, 그리고 안테나의 신호 송신상태에 대한 사전검사를 12[month]이내에 수행해야만 한다. 자체고장진단장치(BITE: Built-In Test Equipment)는 긴급신호를 전송하지 않고 시험을 쉽게 할 수 있는 장치이다. 정비사는 ELT를 작동시켜 비상조난신호가 송신되지 않도록 주의해야 한다. 검사를 수행한 후 배터리의 새로운 유효기간을 포함하여 정비기록부 및 ELT 외부에 기록해야 한다. ELT는 보통 항공기의 동체의 뒤쪽 멀리 장착되며, ELT 내부에 장착된 관성력(G-force) 감지기는 항공기의 세로축에 정렬 및 장착된다. 헬리콥터 ELT는 지정된 위치가 없고, 기체의 아무 곳에나 장착할 수 있다. 모든 ELT의 적절한 장착, 검사 그리고 정비에 대해서는 ELT와 항공기 제작사 사용설명서를 따른다.

 그림 4-6에서는 ELT가 설치된 위치를 보여준다. 406MHz ELT 디지털신호에는 ELT 내부의 수신기로부터 조정되는 위성항법장치(GPS)의 위치정보가 로딩(loading)되어 있다. 이것은 조난현장을 찾는데 100[m] 이내로 정확도를 높일 뿐만 아니라 디지털신호에는 고유의 항공기등록 정보까지 로딩되어 있어 항공기등록번호, 소유자, 그리고 연락처 등을 인식할 수 있다. 신호가 수신되었을 때, 곧바로 구조 활동이 불필 요하게 전개되지 않도록 정확한 비상전송 신호라는 것을 입증하기 위해 경고의 타당성을 조사하는데도 디지털신호가 이용된다.

 그림 4-7에서는, 항공기에 장착되어 충격을 받았을 때 자동으로 관성력 감지 (automatic G-force) 즉, G(중력) 스위치가 작동하여 디지털신호를 발사하는 휴대용 ELT는 쉽게 장탈이 가능하다. 가끔 사고항공기의 조난자들이 사고현장에서 멀리 떨어져 있더라도 안테나가 장착되어 있는 휴대용 ELT를 사용하여 구조요청 디지털신호를 발사할 수 있다. 패널이 장착된 조종실은 ELT가 작동 시 조종사에게 경보를 발하여 작동 상태를 알려 주어야 한다. 또한 그림 4-7과 같이 ELT는 항공기 충격 시 바로 작동될 수 있는 준비단계(armed), 작동이 잘 되는지 시험을 할 수 있는 시험단계(tested)가 있고, 만약 필요하다면 수동으로 작동시킬 수도 있다.[그림 4-7] 현대의 ELT는 또한 121.5MHz로 신호를 전송하며, 이것은 호밍(homing)을 위해 사용되는 아날 로그 전송방식이다. 2009년도 이전에 121.5MHz는 CORPAS-SARSAT 위성에 의해 감지되는 세계적으로 널리 쓰이는 비상주파수이었다. 그러나 406MHz가 표준으로 대체되면서 121.5MHz로의 전송은 더 이상 위성을 경유하여 수신되어지고 전달되지 않는다. 406MHz ELT를 사용해야 한다는 미연방항공청(FAA: Federal Aviation Administration)에 의한 강제성은 없다. 구식의 121.5MHz를 사용하는 ELT는 신형 항공기를 제외한 모든 항공기에 FAR part 91.207의 필요조건을 만족시킨다. 미국에 등록된 수천대의 항공기에는 ELT 작동 시 0.75[watt] 아날로그 121.5MHz 긴급신호를 발신하는 ELT가 장착되어 운영 중이다. 121.5MHz 주파수는 아직도 사용 중인 비상주파수로 항행 중인 항공기와 관제탑에 의해 감시된다. 정비사는 12[month] 주기로 121.5MHz ELT의 검사와 시험을 수행해야만 한다. 그러나 구식의 ELT는 가끔 TSO C-126으로 보증된 최신의 ELT가 보유하고 있는 자체고장진단장치(BITE: Built-In Test Equipment)가 없기 때문에 정확한 운용시험을 위해서는 신호를 전송시켜야 하므로 안테나를 제거하고 대신에 더미로드(dummy load)를 장착하여 수행할 수 있다. ELT 신호(signal)의 발신은 오직 매시 정각에서 5분 이내에 수행되어야 한다. ELT 시험 전 지역관제탑(local control tower) 또는 비행 지원국(flight service station)과의 연락을 해야만 한다. 구식의 121.5MHz 아날로그신호 ELT는 가끔 243.0MHz의 주파수로 비상신호를 전송할 수도 있으며, 오래전에 군비상 주파수로 사용되었으나, 디지털 ELT 신호와 위성감시가 가능해짐에 따라 점차 폐지되고 있다. 406MHz ELT는 적용범위의 개선, 위치정밀도, 거짓경고의 식별, 그리고 짧아진 응답 시간 등의 장점 때문에 현재 전 세계적으로 널리 사용되는 표준장비이다.

4.1.4 조종실 음성 녹음장치(CVR: Cockpit Voice Recorder)

 항공기 추락 시 혹은 기타 중대사고 시 원인을 규명하기 위하여 조종실 승무원의 통신 내용 및 대화 내용, 그리고 조종실 내 제반 경고음 등을 녹음하는 장비이다. CVR에 전원이 공급되면 비행 중 항상 작동된다. 테이프 타입은 30분 엔드리스(endless) 타입으로 4 채널로 구성되며, 동시에 4채널 입력 신호가 공급되어도 개별적으로 지정된 채널에 녹음 된다. 기억장치가 반도체 타입으로 된 CVR이 사용되면서 120분까지 4채널로 연속적으로 저장된다. 테이프 타입이나 반도체이든 상관없이 마지막 시간을 기준으로 30분, 120분 저장하는 타입으로 끝까지 저장되면 다시 처음부터 저장되기 시작한다. 즉, 저장이 끝나는 시점을 기준으로의 시간을 의미하는 것이다. 4개의 채널 각각에 따라서 채널1에는 선임옵서버(First Observer), 채널2에는 부조종사(First Officer), 채널3에는 조종사(Captain), 채널4에는 주변음성(Environment Audio)이 조종실에 장착되어 있는 마이크에 의해 CVR에 저장된다. 항공기가 비행 중이나 활주로 진입하는 중에는 데이터 삭제가 불가능하고 지상에서 정비를 위해서만 삭제가 가능하다. CVR 패널에서 지움 버튼(Erase Button)을 몇 초에서 십여 초 누르면 삭제된다.

4.1.5 선택호출장치(SELCAL: Selective Calling System)

 지상에서 항공기 호출을 하는 시스템으로 항공기 마다 고유의 코드를 가지고 있다. SELCAL 코드라고 하며 알파벳 A〜S 사이에서 I, N, O를 제외한 16개의 문자 중 4개의 문자로 구성되어 있다. 해당 지역의 지상국에서 어느 항공기를 호출(call)할 때 사용되며 HF, VHF 두 가지 통신 방법에 의해 수행된다. 항공기에 장착된 VHF, HF 안테나를 통하여 수신되며 수신된 부호 코드를 SELCAL 디코더가 해석을 하여 당 항공기의 코드와 일치하는지 확인한 다. 코드가 일치된 것이 확인되면 수신된 시스템, 즉 VHF 내지 HF 중 신호를 수신한 시스템 쪽의 음성 조정패널(ACP: Audio Control Panel)에 호출 라이트를 점등하며 차임(chime)을 통하여 승무원에게 오디오로 알려준다. 이 장비가 있어서 조종실 승무원이 항상 HF 또는 VHF의 수신 상태에 주의를 기울일 필요가 없어졌으며 또한 해당국의 수신 상태를 작동상태(Active)로 해놓을 필요조차 없어졌다. 즉, SELCAL을 통해 지상에서 호출할 시 연결하면 된다. 단, 항공기에서 해당 주파수가 선택되어 있지 않으면 호출이 되지 않으므로 항공기는 관할 지역을 비행할 시 항상 지상국 관련 주파수를 설정하여야만 한다. SELCAL 디코더 내부엔 5개의 디코더로 구성되어 있어 채널별로 VHF, HF 시스템이 할당되어 있다. 각 디코더의 역할은 수신된 신호의 코드를 분석하여 당 항공기의 할당된 코드와 같은지 여부를 판단한다. 같을 경우 조종실의 호출을 위해 해당 ACP에 호출 라이트를 점등해 준다.

4.1.6 항공기 통신 어드레싱 및 정보제공 시스템(ACARS: Aircraft Communication Addressing And Reporting System)

 ACARS는 항공기와 항공사간의 효율적인 항공운항 관리통신(AOC, Airline Operations Communication)을 위하여 VHF/HF/위성통신 시스템(SATCOM: Satellite Communication System) 등의 무선 데이터 링크를 이용하여 운항 상태 정보를 문자 위주로 통신하는 방식이다. 이것은 미국 항공 무선협회(ARINC: Aeronautical Radio Incorporation)사가 1976년에 개발한 것으로서 ARINC 619 ACARS Protocols for Avionics End System 표준이다. SITA(Society of International Telecommunications Aeronautics)도 1985년부터 동일한 서비스를 제공한다. 이것은 항공기별로 지정된 고유의 등록번호(TAIL NUMBER)로 구분되는 항공기별로 일상적인 운항 상태보고 및 지시사항에 대한 처리 결과 데이터를 항공사에게 자동 전송함으로써 조종사의 통신 부담을 감소시킨다[그림 4-13 참조]. 또한 거꾸로 조종사가 항공사에게 기상 상태 및 연결 편 정보 등을 질의하고, 응답받아 프린트할 수 있다. 이러한 ACARS 시스템은 항공사별로 특정 응용을 지원할 수 있기 때문에 실제 ACARS 메시지의 내용은 항공사별로 다르다. 운항 분야의 ACARS 데이터 활용은 항공기 운항 상태[OOOI; 푸시아웃 (Push Out), 이륙(Take Off), 착륙(Land On), 램프인(Ramp In)] 시간을 지상으로 자동 다운링크 및 위치, 무게중심(Weight and Balance), 비행계획(Flight Plan), 날씨, 항공 고시 보(NOTAM: Notice To Airmen), 게이트 배정(Gate Assignment) 등을 자동 다운링크 및 업링크한다. 또한 정비 분야의 ACARS 데이터 활용은 항공기 결함 데이터, 엔진 및 항공기 감시 (Monitoring) 데이터를 지상으로 자동 다운링크하여 지상에서 결함 데이터를 참조하여 미리 여분의 파트를 신청 및 교체하여 항공기 지연을 최소화할 수 있다[그림 4-15 참조].

4.1.7 기내 오락 시스템(PES: Passenger Entertainment System)

 PES는 승객이 장시간 여행 시 좀 더 즐겁고 쾌적한 시간이 될 수 있도록 기내 음악과 영화를 제공하는 시스템이다. 기내 음악은 테이프 재생장치(Tape Reproducer)나 CD 재생장치(CDR: Compact Disc Reproducer)에서 나오는 음악 신호를 승객의 각 좌석에 제공 해주는 시스템으로 테이프 재생장치뿐만 아니라 영상 신호에서의 음성 신호도 함께 전송 된다. 또한, 승객들의 영화 관람을 위해 대형 스크린에 프로젝터로 상영하는 것이 일반적이었지만, 객실 승무원이 임의대로 상영해주는 영화는 승객에게 충분한 만족감을 주지 못해 더욱 나은 승객 서비스를 제공할 필요가 생겼다. 이에 1단계 기내 엔터테인먼트 장치(IFE: In Flight Entertainment Equipment)로 일괄적 영화 상영에서 여러 영화 중에서 승객이 원하는 것을 선택할 수 있도록 하는 것이었으나, 각 개인의 취향이 틀리니 개인이 원하는 것을 볼 수 있도록 개인 영상시스템(IVS: Individual Video System)을 채택하게 되었고 또한 더욱 많은 음악과 좋은 음질을 위해서 테이프 재생 장치에서 CD 재생장치로 바뀌었고 음악 채널도 늘었다. 2단계로 1단계 영화 상영의 단점은 여러 영상 테이프 플레이어(Video Tape Player)에서 상영하지만 개인이 어느 채널을 보고 싶을 때 처음부터 보지 못한다는 것이었다. 다시 말하면 현재 해당 채널의 영상테이프에 맞춰 보는 것이었다. 이에 영상테이프 플레이어가 아니라 대용량 메모리(Mass Memory)를 사용함으로써 원하는 시점에서 처음부터 볼 수 있도록 하였다. 음악도 마찬가지로 지원한다. 이 시스템을 주문형 음성 영상 시스템(AVOD: Audio & Video On Demand)이라고 한다. 

4.1.7.1 기내 비행정보 디스플레이 시스템(PFIDS: Passenger Flight Information Display System)

 PFIDS는 승객들에게 비행기에 관련된 비행 데이터를 제공하는 시스템으로 비행경로 지도(Flight Routing Maps), 항공사 로고(Airline Logos), 속도, 현재 위치, 외부온도, 고도 등의 정보를 제공하며 엔터테인먼트 시스템을 이용해서 승객들에게 제공한다. 또한, 전체적인 세계 지도에서의 현재 위치를 표시 해주며 좀 더 세밀한 지도에서의 위치 그리고 점점 지도를 확대하면서 현재 위치를 비행기로 지도에 표시를 해주며 도착지까지의 예상시간, 현재 항공기 속도, 고도 등 비행에 관련된 데이터를 승객들에게 제공한다.