(3) Latitude and Longitude(Meridians and Parallels)

Latitude and Longitude(Meridians and Parallels)

 

적도란 지구의 양 쪽 극들과 같은 거리에 놓인 가상의 원이다. 적도에 평행한 원들(동쪽과 서쪽을 가로지르는 선들)은 위도의 평행선들이다. 이 평행선들은 적도의 북위(N)나 남위(S)를 측정하는데 사용된다. 적도에서 극까지의 각거리(angular distance)는 90도이다. 미국 본토는 북위 25 ~ 49도 사이에 위치한다. 그림 16-4에서 “Latitude”라 표시된 화살표는 위도선을 가리킨다. 경도의 자오선은 북극에서 남극으로 그려져 있으며 적도와 직각을 이룬다. 영국 그리니치를 통과하는 “Prime Meridian(본초 자오선)”은 동경과 서경을 측정하는 영점으로 사용된다. 미국 본토는 서경 67 ~ 125도 사이에 위치한다. 그림 16-4에서 “Longitude”라 표시된 화살표는 경도선을 가리킨다.

특정 지점은 경도와 위도를 기준으로 위치될 수 있다. 예를 들어 워싱던 D.C.는 대략 북위 39도, 서경 77도에 위치한다. 시카고는 대략 북위 42도, 서경 88도에 위치한다.

 

Time Zones

 

자오선(meridian)은 표준 시간대를 지정하는데 유용하다. 하루(day)란 지구가 360도를 한 바퀴 자전하는데 필요한 시간으로 정의된다. 하루는 24시간으로 나뉘므로 지구는 시간당 15도를 자전한다. 정오는 태양이 자오선 바로 위에 있을 때를, 오전은 태양이 자오선의 서쪽에 있을 때를, 그리고 오후는 태양이 자오선의 동쪽에 있을 때를 말한다.

 

경도 15도마다 표준 시간대를 설정하는 것이 일반적이다. 이는 각 표준 시간대마다 정확히 1시간의 차이를 만들어낸다. 미국 본토에는 네 가지 시간대가 있다: Eastern (75°), Central (90°), Mountain (105°), 그리고 Pacific (120°). 시간대의 경계선은 다소 불규칙하다. 왜냐하면 경계선 근처에 위치한 지역 사회들이 종종 이웃 지역 사회나 상업 중심지의 시간대를 사용하는 것이 더 편리하다고 느끼기 때문이다.

 

그림 16-5는 미국 본토의 시간대를 보여준다. 태양이 90도 자오선 바로 위에 있으면 Central Standard Time은 정오이다. 같은 시각에 Eastern Standard Time은 오후 1시, Mountain Standard Time은 오전 11시, 그리고 Pacific Standard Time은 오전 10시이다. 서머타임이 적용되는 경우에는(보통 3월 둘째 주 일요일에서 11월 첫째 주 일요일 사이) 태양이 75도 자오선 바로 위에 있을 때 Central Daylight Time이 정오이다.

동쪽을 향해 장거리 비행을 하는 경우에는 이러한 표준 시간대 차이를 고려해야 한다(특히 어두워지기 전에 비행을 완료해야 하는 경우). 하나의 표준 시간대에서 다른 표준 시간대를 향해 동쪽으로 비행하면, 혹은 특정 표준 시간대의 서쪽 끝에서 동쪽 끝으로 비행하면 1시간이 손실된다는 점을 기억하라. 동쪽으로 비행하는 경우에는 FSS(flight service station)에 목적지의 일몰 시간을 문의하고 비행 계획 시 이를 고려한다.

 

대부분의 항공 운영 활동에서 시간은 24시간제를 기준으로 표현된다. ATC instructions, 기상 보고 및 방송, 그리고 도착 예정 시간은 모두 이를 기초로 한다. 예를 들어 9a.m은 0900으로, 1p.m은 1300으로, 그리고 10p.m은 2200으로 표현된다.

 

비행 도중 조종사가 여러 표준 시간대를 넘나들 수 있으므로 표준시 시스템이 채택되었다. 이를 UTC(Universal Coordinated Time)라 부르며 종종 Zulu time이라 한다. UTC란 영국 그리니치를 통과하는 0도 경도선에서의 시간이다. 전 세계의 모든 표준 시간대는 이를 기준으로 한다. 지방시를 표준시로 전환하려면 조종사가 다음을 수행해야 한다:

Measurement of Direction

 

자오선을 통해 한 지점에서 다른 지점으로 향하는 방향을 도(°) 단위로 측정할 수 있다(방향은 진북을 기준으로 시계방향으로 측정됨). 비행할 course를 표시하기 위해 먼저 차트에 출발지부터 목적지까지 선을 그리고 이 선이 자오선과 이루는 각도를 측정한다. 방향은 compass rose처럼 도(°) 단위로 표시된다. [그림 16-6]

자오선들은 양 쪽 극을 향해 수렴하므로 course의 시작 지점이 아니라 중간 지점에 가까운 자오선에서 각도를 측정해야 한다. 차트에서 측정된 course를 true course(TC)라 부른다. 이는 자오선이나 진북(TN-true north)을 기준으로 측정된 방향이다. true course는 진북으로부터 시계 방향으로 측정된 비행 예정 방향이다.

 

[그림 16-7] A에서 B로 향하는 방향은 TC 065도이다. 반면 되돌아오는 방향(reciprocal이라 부름)은 TC 245도이다.

true heading(TH)은 비행 도중 항공기의 기수가 가리키는 방향으로 이는 TN으로부터 시계 방향으로 측정된다. 보통 항공기는 바람의 영향을 상쇄하기 위해 TC와 약간 다른 방향으로 향한다. 때문에 TH가 TC와 일치하지 않을 수도 있다. 이는 다음 섹션에서 더 자세히 설명된다. 여기서는 무풍 조건이라 가정하여 heading과 course가 일치한다. 따라서 TC 065에 대한 TH는 065이다. 허나 나침반을 정확하게 사용하기 위해선 자차(magnetic variation)와 편차(compass deviation)를 보정해야 한다.

 

Variation

 

편차(variation)란 진북(TN)과 자북(MN-magnetic north) 사이의 각도이다. MN이 TN의 동쪽에 있는지 서쪽에 있는지에 따라 편차가 동편차(east variation)나 서편차(west variation)로 나뉜다.

 

자북은 북위 71도, 서경 96도 근처에 위치하며 진북으로부터 약 1,300마일 떨어져 있다. [그림 16-8] 만약 지구가 균등하게 자화(magnetize)되어 있다면 나침반이 자북을 가리킬 것이며 이 경우에는 TN(진자오선에 의해 표시되는 것)과 MN(자기자오선에 의해 표시되는 것)의 편차를 자오선들이 교차하는 어느 지점에서도 측정할 수 있다.

허나 지구는 균등하게 자화되어 있지 않다. 미국에서는 나침반이 보통 자북의 일반적인 방향을 가리키지만 특정 지역에서는 몇 도씩 차이가 발생할 수 있다. 따라서 미국 내 수천 개의 특정 지역에서 정확한 편차의 양을 결정하였다. 편차의 양과 방향은 대부분의 항공 차트에 등편차선(isogonic lines)이라 불리는 분홍색 점선으로 표시된다. 등편차선은 자기 편차가 동일한 지점들을 연결하는 선으로 이는 수시로 조금씩 변화한다. 반면 TN과 MN 사이에 변화가 없는 지점들을 연결하는 선은 무편차선(agonic line)이라 불린다. [그림 16-9] 등편차선과 무편차선의 미세한 굴곡과 변화들은 해당 지역의 자기력에 영향을 미치는 특정 지리적 조건에 의해 발생한다.

 

(수시로 조금씩 변화하는 지구 편차. 출처: youtube/NOAASatellites)

미국의 서부 해안에서는 나침반이 TN의 동쪽을 가리킨다. 반면 동부 해안에서는 나침반이 TN의 서쪽을 가리킨다.

 

MN과 TN이 일치하는 무편차선에는 편차가 존재하지 않는다. 그림 16-9와 16-10을 비교해보라.

course는 TN을 가리키는 진자오선을 기준으로 측정된다. 허나 이 course는 자기자오선을 따라 MN의 일반적 방향을 가리키는 나침반을 기준으로 유지되므로 비행을 위해선 true direction을 magnetic direction으로 변환해야 한다. 차트에 표시된 가장 가까운 등편차선을 더하거나 빼서 변환을 수행한다.

 

차트의 두 지점 사이에 그려진 선은 TN으로부터 측정되므로 TC라 부른다. 이 경로를 나침반을 통해 정확하게 비행하기 위해선 세 가지 요소를 고려해야 한다. 첫 번째는 magnetic variation, 두 번째는 compass deviation, 그리고 세 번째는 wind correction이다.

 

Magnetic Variation

 

앞서 언급하였듯 지리적 위치에 대한 적절한 편차를 더하거나 빼야한다. 편차 변화가 존재하는 지역을 가로지르는 경우에는 비행경로를 따라 해당 수치를 적절하게 적용해야 한다. 편차가 적용된 후에는 이 새로운 경로를 magnetic course라 부른다.

 

Magnetic Deviation

 

각 항공기의 자체적인 자기 간섭은 나침반 시스템에 영향을 미치므로 조종사는 비행 방향에 따라 이러한 영향을 더하거나 빼야한다. 자차(이는 compass deviation card에 적혀 있음)를 적용하면 항공기 나침반 시스템에 고유한 magnetic course가 보정되어서 compass course가 된다. 따라서 compass course를 따르면 비록 항공기의 heading이 차트에 그렸던 초기 경로와 일치하지 않더라도 항공기가 A에서 B지점으로 이동한다(단, 무풍 조건인 경우) .

 

만약 편차가 “9° E”로 표시되어 있다면 MN은 TN으로부터 동쪽으로 9도 떨어져 있다. TC 360을 비행하기 위해선 360도에서 9를 빼야하므로 magnetic heading은 351도이다. 동쪽으로 비행하기 위해선 magnetic course 081(090° - 9°)을 비행해야 한다. 남쪽으로 비행하기 위해선 magnetic course 171(180° - 9°)을 비행해야 한다. 서쪽으로 비행하기 위해선 magnetic course 261(270° - 9°)을 비행해야 한다. TH 060을 비행하기 위해선 magnetic course 051(060° - 9°)을 비행해야 한다.

 

편차가 서쪽이면 더하고 편차가 동쪽이면 빼는 것을 기억하라. 편차를 더하거나 빼는 것을 기억하는 한 가지 방법은 “east is least (subtract) and west is best (add)”이다(보통 국내에서는 동감서더[동편차는 감하고 서편차는 더하라]로 외운다).

 

Deviation

 

정확한 compass heading을 얻기 위해선 magnetic heading을 결정해야 한다. compass heading을 결정하기 위해선 자차를 보정해야 한다. 항공기 내의 자기 간섭(예를 들어 전기 회로, 라디오, 등화, 계기, 엔진, 그리고 자화된 금속 부품)으로 인해 나침반이 정상 수치로부터 벗어나는 경우가 종종 존재한다. 이를 자차라 부른다. 자차는 항공기마다 다르며 같은 항공기에서도 headings에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 항공기가 자북으로 향하고 있을 때 엔진의 자력이 나침반의 북쪽 끝을 잡아 당기면 아무 영향도 발생하지 않는다. 허나 항공기가 동쪽이나 서쪽으로 향하고 있다면 그림 16-11과 같은 오차가 발생한다.

이 오차를 줄이기 위해 compensation(나침반을 일부 조정하는 것)이 수행될 수 있긴 하지만 나머지 수정은 조종사가 적용해야 한다.

 

compensation은 유능한 기술자가 수행하는 것이 가장 좋다. 착륙 충격, 진동, 기계적 작업, 혹은 장비 변화로 인해 항공기 내의 자기력들이 변화하므로 조종사는 때때로 나침반의 자차를 확인해야 한다. 자차를 점검하는데 사용되는 절차를 “swinging the compass”라 부르며 그 절차는 다음과 같다.

 

항공기를 magnetic compass rose에 배치하고, 엔진 시동을 걸고, 일반적으로 사용되는 전기 장치(예를 들어 라디오)를 켠다. tailwheel-type aircraft의 경우에는 항공기가 비행 자세로 jacked up 되어야 한다. 항공기를 compass rose의 MN과 정렬시킨 다음 나침반 수치를 deviation card에 기록한다. 그런 다음 항공기를 30도 간격마다 정렬하고 각 수치들을 기록한다. 항공기로 야간 비행을 수행하는 경우에는 등화들을 켜고 수치들의 큰 변화를 확인한다. 만약 큰 변화가 발생하였다면 야간 비행을 위한 추가 항목이 작성된다. known runway headings와 나침반을 비교해서 나침반의 정확도를 확인할 수도 있다.

 

deviation card는 나침반 근처에 장착되며 이는 다양한 heading(보통 30도 간격)에서 자차를 보정하는데 필요한 덧셈이나 뺄셈을 나타낸다. [그림 16-12] 조종사는 중간 값을 위해 보간을 적용할 수 있다. 예를 들어 heading 195를 보정해야 한다면 조종사는 180(+0)과 210(+2)을 보간해서 +1을 적용할 수 있다. magnetic heading에 자차가 보정되면 이를 compass heading이라 부른다.