공항 장주 패턴은 항공기들이 안전하게 공항을 드나들 수 있도록 만든다. 패턴의 방향 및 위치, 패턴의 고도, 패턴에 진입하고 빠져나가는 절차들은 그 지역의 조건에 따라 달라질 수 있다. 특정 공항의 절차에 대한 정보는 Chart Supplements에서 찾을 수 있다. 공항 운영과 장주 패턴에 대한 일반적인 정보는 AIM(Aeronautical Information manual)에서도 확인할 수 있다.
자동차 운전을 위해 길과 도로들이 필수적인 것처럼 비행기 운항을 위해선 공항이나 이착륙장 필수적이다. 모든 비행은 공항이나 적절한 착륙 지역에서 그 시작과 끝을 맺으므로 조종사는 다양한 공항에서 사용되는 장주 규칙, 장주 절차, 그리고 장주 패턴 레이아웃을 배워야 한다.
자동차가 혼잡한 도시의 거리를 달릴 때에는 다른 차량에게 길을 양보하기 위해 멈출 수 있다. 허나 비행기는 그러할 수 없다. 따라서 이륙, 출항, 입항, 그리고 착륙도중 발생할 수 있는 충돌을 최소화하기 위해 장주 패턴과 교통 관제 절차가 존재한다. 각 공항 장주 패턴의 정확한 특성은 현재 사용 중인 활주로, 바람 상태(이는 사용 활주로를 결정함), 장애물, 그리고 기타 요인에 따라 달라진다.
공항의 종류는 작은 잔디밭부터 대형 터미널에 이르기까지 다양하다. 공항의 종류와 상관없이 조종사는 해당 규칙과 운영 절차를 알아야 하며 이를 준수해야 한다. 조종사는 Chart Supplements에서 공항 장주 패턴과 운영 절차를 확인해야 하며 공항 시각 표지 및 표지판(airport visual markings and signs)을 해석하는 방법을 알아야 한다. 조종사에게 제공되는 정보들은 항공기들이 최대한 안전하고 효율적으로 움직이게 해준다. 허나 장주 패턴, 서비스, 혹은 절차를 사용한다 해서 다른 항공기를 see and avoid 해야 하는 조종사의 책임이 덜어지지는 않는다.
관제탑이 운영 중인 공항을 운영하는 경우에는 라디오를 통해 접근이나 출항에 대한 clearance와 장주 패턴 정보를 받는다. 관제탑 운영자는 조종사로 하여금 어느 지점에서든지 장주 패턴에 진입하도록 지시할 수 있으며 일반적인 rectangular pattern 대신 straight-in approach를 수행하도록 지시할 수도 있다. 교통 흐름을 원활하게 유지하기 위해 관제탑과 조종사가 협력한 경우에는 그 외의 상황들도 발생할 수 있다. 제트 비행기나 대형 비행기는 보통 소형 비행기보다 더 넓고 더 높은 장주 패턴을 비행하며 때때로 착륙을 위해 straight-in approach를 수행할 것이다.
※ FAA AIM Pilot/Controller Glossary
STRAIGHT-IN APPROACH VFR - 장주 패턴 구간들을 비행하지 않고 바로 활주로 연장선(final approach course)을 교차해서 장주 패턴에 진입하는 것.
조종사가 모든 공항의 모든 장주 패턴에 대하여 폭넓은 지식을 가질 필요는 없다. 대신 조종사가 basic rectangular pattern을 잘 안다면 관제탑의 유무에 상관없이 대부분의 공항으로부터 제대로 된 접근과 출항을 수행할 수 있다. 만약 관제탑이 없다면 장주 패턴의 방향을 결정하는 것, 적절한 장주 규칙을 준수하는 것, 그리고 해당 지역에서 운영 중인 다른 조종사에게 예의를 갖추는 것은 조종사의 책임이다. 관제탑이 없는 공항을 운영하는 경우에는 조종사가 모든 항적을 보지 못할 수 있다. 따라서 조종사는 항적이 아예 없어 보이더라도 계속해서 항적을 확인하는 습관을 길러야 한다. basicrectangular traffic pattern을 준수하면 문제가 발생할 가능성과 공중 충돌이 발생할 가능성이 줄어든다.
공항 장주 패턴은 패턴의 방향과 고도를, 그리고 패턴의 진입 절차와 이탈 절차를 가지고 있다. 조종사는 패턴 내에서 모든 선회를 좌측으로 수행해야 한다(단, 공항의 visual markings가 우선회를 나타내는 경우 제외)
그림 8-1은 standard rectangular traffic pattern을 보여준다. 장주 패턴 고도는 보통 공항 지표면 고도로부터 1,000ft 이다. 관제탑이 운영되지 않는 공항의 경우 해당 공항의 패턴 고도를 사용해야 충돌 위험이 최소화된다.
항공기의 대기속도는 14 CFR part 91, section 91.117에 의해 제한된다. 관제탑이 운영되는 공항에서 장주 패턴을 비행할 때에는 보통 200 노트(230mph) 이하의 속도가 사용된다. 관제탑이 운영되지 않는 공항의 장주 패턴을 비행할 때에도 이러한 속도를 사용하는 것이 현명하다. 필요하다면 조종사는 속도를 조절해서 장주 패턴 내 다른 항공기의 속도와 양립해야 한다.
관제탑이 운영되지 않는 공항의 장주 패턴에 진입하는 경우에는 이미 패턴 내에 있는 다른 항공기를 찾아야 하며 장주 패턴을 따라야 한다. 만약 다른 항공기가 존재한다면 조종사는 다른 항공기로부터 충분히 떨어진 지점에서 장주 패턴에 진입해야 한다. 만약 다른 항공기가 존재하지 않는다면 조종사는 어떤 활주로와 장주 패턴 방향을 사용할지 결정하기 위해 지상의 wind indicators와 traffic indicators를 확인해야 한다. [그림 8-2] 대부분의 공항 활주로 근처에는 segmented circle과 함께 L 모양의 traffic pattern indicators가 있다. L 모양의 긴 부분과 평행한 활주로를 사용하고 있다면 L 모양의 짧은 부분이 장주 패턴 선회 방향을 나타낸다. 다른 항공기가 장주 패턴에 있을 수도 있으므로 조종사는 장주 패턴으로부터 멀리 떨어진 지점에서 indicators를 확인해야 한다.
착륙을 위해 공항에 입항할 때 다음 사항들을 고려한다:
∙ 조종사는 패턴에 진입하기 전에 적절한 장주 패턴 고도를 알고 있어야 하며entry leg에 설정되기 전까지는 항적으로부터 떨어져 있어야 한다.
∙ 장주 패턴은 보통 downwind leg에 45도 각도로 진입되며 활주로 중간 지점에 abeam 되도록 비행한다.
∙ 조종사는 entry leg 길이가 전체 장주 패턴을 명확하게 볼 수 있을 만큼 충분한지, 그리고 패턴 및 착륙 접근에 대한 경로를 계획하는데 충분한 시간을 허용하는지 확인해야 한다.
∙ 하강하면서 장주 패턴에 진입하면 충돌 위험이 발생하므로 피해야 한다.
downwind leg는 착륙 활주로에 평행하게 비행되는, 허나 착륙 방향과는 반대인 경로이다. 이 구간은 착륙 활주로로부터 대략 1/2~1 마일 간격으로 비행되어야 하며 명시된 장주 패턴 고도로 비행되어야 한다. downwind leg를 비행 도중 조종사는 모든 before landing checks를 완료해야 한다. 만약 항공기가 retractable landing gear를 갖추고 있다면 landing gear를 내린다. 최소한 착륙 활주로의 approach end에 abeam 되기 전까지는 패턴 고도가 유지되어야 한다. 이 지점에서 조종사는 출력을 감소시키고 하강을 시작해야 한다. approach end로부터 대략 45도 지점까지는 downwind leg를 계속 비행해야 하며 이후base leg를 향해 medium bank로 선회를 수행한다. 조종사는 배풍을 고려해야 하며 downwind에서 너무 많이 하강해서는 안 된다. 이는 base leg에서도 계속 하강을 수행하기 위한 충분한 고도를 갖추기 위함이다.
Base leg는 downwind leg에서final approach leg로 넘어가는 구간이다. 바람 조건에 따라 조종사는 착륙 활주로의 approach end로부터 충분한 거리에 base leg를 설정해서 착륙 지점을 향해 점진적으로 하강할 수 있도록 해야 한다. base leg에서 비행기의 ground track은 활주로 중심선과 수직을 이룬다(단, 편류를 보상하기 위해 기수가 돌아가 있다면 비행기 세로축은 ground track과 연장되지 않는다).
base leg에서 final approach로 선회하기 전에 조종사는 final approach를 비행하고 있는 다른 항공기와 가깝지 않은지 확인해야 한다. 두 대 이상의 항공기가 착륙을 위해 공항에 접근하고 있다면 낮은 고도에 있는 항공기가 우선권을 가진다. 허나 조종사는 final approach에 놓인 다른 항공기 앞에 끼어들기 위해, 혹은 다른 항공기를 추월하기 위해 이 규칙을 악용해서는 안 된다. final로 향하는 선회가 충돌 위험을 발생시키는 경우에는 복행이나 회피 기동을 수행해야 한다. 다른 항공기를 추월하려는 조종사는 final을 향해 지나치게 가파른 선회를 시도할 수 있다. 다른 항공기와의 거리를 늘리기 위해 선회를 서둘러야 하는 경우에는 접근을 중단하고 복행을 수행하는 것이 적절하다.
final approach leg는 base-to-final turn이 완료된 지점으로부터 착륙지점까지 연장되는 하강 경로이다. 이곳은 아마도 전체 패턴에서 가장 중요한 구간이다. 왜냐하면 착륙지점으로 접근하는 동안 속도와 하강 각도를 정확하게 제어하기 위해선 신중한 판단이 필요하기 때문이다.
final approach를 비행중인 조종사는 안전한 접근에 초점을 맞춰야 한다. 만약 활주로에 항적이 있다면 해당 항적이 활주로를 개방할 충분한 시간이 있어야 한다. 만약 해당 항적과 충돌할 것으로 보인다면 일찍 복행을 수행하는 것이 좋다. 복행을 수행하였다면 관제사에게 이를 알린다. 복행은 조종사가 정확한 착륙 표면을 확인하는 좋은 시기이기도 하며 이를 통해 잘못된 활주로, 공항 도로, 혹은 유도로에 정렬하는 것을 피할 수 있다.
upwind leg는 착륙 활주로와 평행한 경로로 착륙 방향과 동일한 방향으로 비행된다. upwind leg는 관제 공항에서, 그리고 복행 이후에 비행 된다. 필요한 경우에는 upwind leg가 장주 패턴의 일부가 되며 조종사가 복행을 수행하기 위해 final approach에서 climb altitude로 전환하는 구간이 된다. safe altitude에 도달하였다면 조종사는 공항의 풍상쪽으로shallow-bank turn을 시작해야 한다. 이는 활주로에서 출항하는 다른 항적들을 더욱 잘 볼 수 있게 해준다.
(출처: FAA AIM)
rectangular pattern의 departure leg는 이륙 활주로로부터 연장되는 직진 경로이다. 이 구간은 비행기가 지면을 떠날 때 시작되며 조종사가 crosswind leg를 향해 90도 선회를 시작하기 전까지 계속된다.
departure leg에서 조종사는 곧장 직진하여 상승해야 한다. 만약 장주 패턴에 남아있을 것이라면 장주 패턴 고도로부터 300ft 이내에서 crosswind leg를 향해 선회를 시작한다. 만약 장주 패턴을 떠날 것이라면 계속하여 직진하거나, 혹은 장주 패턴 고도에 도달한 후 45도 선회(left-hand 장주 패턴일 경우 좌선회, right-hand 장주 패턴일 경우 우선회)로 빠져나간다.
(출처: FAA PHAK)
crosswind leg는 rectangular pattern의 일부로 이륙 활주로의 연장선과 수직을 이룬다. 조종사는 upwind leg로부터 대략 90도 선회를 해서 crosswind leg로 진입해야 하며downwind leg에 도달하기 전까지crosswind leg를 비행해야 한다.
만약 이륙 도중 정풍이 불었었다면 이 바람은 이제 비행기의 비행경로와 거의 수직이 될 것이다. 때문에 조종사는 crosswind leg를 비행하는 도중 바람을 향해 기수를 약간 돌려놔야 하며이를 통해 활주로 연장선과 수직을 이루는 ground track이 유지될 수 있다.
관제탑이 없는 공항의 장주 패턴은 항상 패턴 고도로 진입되어야 한다. 조종사가 패턴에 진입하는 방법은 입항 방향에 따라 달라진다. 공항의 downwind leg 쪽에서 입항하는 경우에는 downwind leg 중간 지점을 향해 45도 경로로 진입하는 것이 적절하다.
공항의 upwind leg 쪽에서 입항하는 경우에는 패턴에 진입하기 위한 몇 가지 방법이 있다. 하나는 본인의 의도를 알린 뒤 패턴 고도로부터 최소 500ft 이상(보통 1,500ft AGL)에서 활주로 중간 지점을 교차하는 것이다. 만약 대형 항공기나 터빈 항공기가 공항을 비행 중이라면 해당 항공기의 장주 패턴과 충돌하지 않기 위해 2,000ft AGL을 유지하는 것이 좋다. 패턴으로부터 멀리(대략 2마일) 벗어났다면 항적을 확인하고, 패턴 고도로 하강하고, downwind leg 중간 지점을 45도 경로로 진입하기 위해 우측으로 선회한다. [그림 8-3A] 패턴 고도에서 crosswind 중간 지점으로 진입하고, 다른 항적을 확인하고, 의도를 알리고, downwind로 선회하는 방법도 있다(단, 패턴에 항적이 많은 경우에는 이 방법을 사용해선 안 된다). [그림 8-3B]
어떤 방법을 사용하든 중요한 것은 바로 의도를 알리는 것과 바깥을 확인하는 것이다. 조종사는 성공적인 패턴 진입이 이루어질 수 있도록 , 그리고 45도로 진입 중인 다른 항공기나 이미 downwind에 설정된 다른 항공기가 먼저 진행할 수 있도록 경로와 속도를 조절해야 한다.
45도로 진입하는 방법의 장점은 무엇일까? 항적 상황으로 인해 패턴 진입이 불가능한 경우 45도로 진입하던 조종사는 downwind로부터 돌아서서 안전한 간격을 두고 비행한 뒤 다시 45도로 진입하기 위해 되돌아올 수 있다.
downwind leg에 진입하기 전에 항적의 흐름에 맞춰지도록 경로나 속도를 조절한다. 항적의 흐름에 맞춰졌다면 downwind leg에서 출력을 조절해서 비행기가 너무 빨라지거나 느려지는 것을 막는다. 비행기 제조업체가 권장하는 대기속도가 사용되어야 한다. 전형적인 피스톤 단발 비행기들의 경우 보통 70 ~ 90노트가 된다.
공중 충돌(mid-air collisions) 가능성의 가장 큰 원인은 조종사가 다른 항적을 see and avoid 하지 못한 경우이다. 공항 근처에 있을 때 조종사는 다른 항적을 끊임없이 확인해야 하며 고정된 구조물(예를 들어 문기둥과 날개)로 인한 사각지대를 살펴야 한다. 고익기는 위쪽의 시야가 제한된 반면 저익기는 아래쪽의 시야가 제한된다. 가장 최악의 시나리오는 저익기가 고익기 위를 비행할 때이다. 가끔 bank를 가하면 사각지대를 벗어날 수 있다. 또한 조종사는 다른 항적을 확인하기 위해 때때로 뒤쪽도 보아야 한다. 그림 8-4는 장주 패턴 내에서 공중 충돌에 대해 가장 위험한 지역을 나타낸다. 아래의 내용은 공중 충돌에 관한 중요한 사실들이다:
• 공중충돌은 보통 주간에 발생했다. 사고의 56%가 오후에, 32%가 아침에, 2%가 야간 • 땅거미 질 무렵 • 새벽에 발생했다.
• 대부분의 공중 충돌이 좋은 시정 조건 하에 발생했다.
• 공중 충돌은 주로 같은 방향으로 향하는 두 항공기 사이에 발생했다.
• 공중 충돌에 연관된 대부분의 조종사들이 비행 계획서를 제출하지 않았다.
• 거의 모든 사고들이 비관제 공항 근처에서, 그리고 1,000ft 미만에서 발생했다.
• 모든 경험 수준의 조종사들이 공중 충돌과 연관될 수 있다.
다음은 장주 패턴이나 공항 근처를 비행할 때 조종사가 따라야 하는 중요한 절차들이다.
1. 공항 장주 구역으로 진입하기 전에 라디오 주파수를 동조하고 확인한다.
2. 정확한 CTAF(Common Traffic Advisory Frequency)를 모니터링 한다.
3. 10마일 바깥에서 위치를 보고하고 다른 입항항적의 보고를 듣는다.
4. 관제탑이 운영되지 않는 공항에서는 downwind에 진입할 때, downwind에서 base로 선회할 때, 그리고 base에서 final로 선회할 때 보고를 수행한다.
공항의 교통량으로 인해 위험한 상황이 만들어질 수 있다. 공항 장주 패턴은 공항의 항적 흐름을 개선하기 위한 절차로 올바르게 시행될 경우 안전을 증진한다. 공중 충돌의 대부분은 공항 장주 패턴의 final leg나short final approach leg에서 발생한다.
