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Introduction

이 장은 NAS(National Airspace System)에서 IFR(instrument flight rules)로 비행할 때 이용할 수 있는 교신 장비, 교신 절차, 그리고 ATC(air traffic control) 시설 및 서비스를 다룬다.

Communication Equipment

Navigation/Communication Equipment

민간 조종사는 VHF(very high frequency) 범위 내 주파수(118.000 ~ 136.975MHz)에서 ATC와 교신한다. ATC 시스템을 최대한 활용하기 위해서는 25 kHz 간격을 사용할 수 있는 라디오가 필요하다(예를 들어 134.500, 134.575, 134.600). 만약 선택할 수 없는 주파수를 ATC가 할당하였다면 대체 주파수를 요청한다.

그림 2-1은 교신 송수신기(좌측)와 항법 수신기(우측)로 구성된 일반적인 라디오 패널을 보여준다. 라디오들은 보통 하나 이상의 주파수를 메모리에 저장할 수 있으며 송수신을 위해 하나의 주파수를 활성화할 수 있다(이를 simplex operation이라 부름). 교신 라디오에 설정된 주파수로는 송신을 수행하고 항법 라디오에 설정된 VOR 주파수로는 수신을 수행해서 일부 FSS(flight service station)와 교신하는 것이 가능하다. 이를 duplex operation이라 부른다.

오디오 패널을 통해 조종사는 특정 수신기의 볼륨을 조절할 수 있으며 원하는 송신기를 선택할 수 있다. [그림 2-2] 오디오 패널에는 수신기를 선택하기 위한 두 가지 position이 있다: cabin speaker와 headphone(중앙에 “OFF” position이 존재하는 장치도 있음). 휴대용 마이크와 cabin speaker를 사용하게 되면 마이크를 집어 들고 내릴 때 주의가 산만해진다. 명확한 교신을 위해서는 boom microphone을 갖춘 헤드셋이 권장된다. 조종실 소음이 관제사에게 전달하는 내용을 방해할 가능성을 줄이기 위해 마이크를 입술 가까이에 위치해야 한다. 헤드폰은 수신된 내용을 곧장 귀로 전달하므로 주변 소음으로 인해 조종사의 교신 이해 능력이 방해받지는 않는다. [그림 2-3]

transmitter selector를 COM1과 COM2 사이에서 전환하면 송신기 주파수와 수신기 주파수가 모두 변경된다. 이는 조종사가 하나의 주파수로 전송을 하면서 다른 하나의 주파수를 모니터링 하는 경우에만 필요하다. 예를 들어 하나의 수신기로는 ATIS(Automatic Terminal Information Service)를 청취하면서 다른 하나의 수신기로는 ATC와 교신하는 경우가 있다. 오디오 스위치 패널은 항법 수신기의 올바른 식별을 위해 모니터링을 수행할 때에도 사용된다.

대부분의 오디오 스위치 패널은 marker beacon 수신기도 포함한다. 모든 marker beacon은 75 MHz로 전송되므로 frequency selector가 없다.

그림 2-4는 최근 인기를 끌고 있는 항법/교신 라디오로 이는 GPS 수신기와 교신 송수신기를 갖추고 있다. 이 장치는 항법 기능을 통해 항공기가 공역 경계선이나 fix를 통과하는 시점을 파악할 수 있으며 해당 위치에 적합한 교신 주파수를 자동으로 라디오에 설정할 수 있다.

Radar and Transponders

ATC radar는 primary returns(항공기의 금속 구조물에서 반사되는 에너지)를 표시하는데 한계가 있다. 허나 ATC radar가 secondary returns(지상의 질문 신호에 대한 트랜스폰더 응답)를 표시하는 기능을 갖추고 있으면 자동화의 여러 이점이 가능해진다.

트랜스폰더란 계기 패널에 장착된 레이더 비콘 송수신기이다. ATC beacon transmitters는 레이더 안테나가 회전하는 동안 질문 신호를 계속 전송한다. 트랜스폰더가 질문을 수신하면 코드화된 응답이 지상국으로 전송되며 이 응답이 관제사의 스코프에 표시된다. 트랜스폰더 패널의 reply light는 레이더 질문을 수신 및 응답할 때마다 깜박인다. 트랜스폰더 코드는 ATC에 의해 할당된다.

정확한 항공기 식별을 위해 관제사가 “ident”를 요청해서 조종사가 ident button을 누르면 레이더 스코프에 표시된 트랜스폰더 응답이 격렬해진다. 관제사로부터 “ident”를 요청 받으면 ident button을 눌러서 이 기능을 활성화한다. 트랜스폰더 코드를 변경하였거나 ident button을 눌렀다면 이를 관제사에게 구두로 확인시켜주는 것이 좋다.

Mode C(Altitude Reporting)

primary returns는 레이더 안테나로부터 항공기까지의 거리와 방위각만 나타낸다. secondary returns는 레이더 스코프에 고도(Mode C)를 표시할 수 있다(단, 항공기가 encoding altimeter나 blind encoder를 갖춘 경우). 트랜스폰더가 ALT position에 놓여 있다면 항공기의 기압 고도가 관제사에게 전송된다. 고도계의 Kollsman window를 조정하여도 관제사에게 전송되는 고도는 영향을 받지 않는다.

항공기에 트랜스폰더가 설치되어 있다면 관제 공역 운영 시 이를 항상 켜두어야 한다. altitude reporting 또한 항상 켜두어야 한다(규정에 따라 B등급 공역, C등급 공역, 그리고 B등급 공역의 primary airport 주변 30마일 반경 내에서는 altitude reporting이 필수이다).

Communication Procedures

안전한 계기 비행을 위해서는 교신이 명확해야 한다. 이를 위해선 조종사와 관제사 모두가 이해할 수 있는 용어를 사용해야 한다. AIM의 Pilot/Controller Glossary는 용어와 정의에 대한 최고의 출처이다. AIM은 1년에 두 번 개정되며 새로운 정의들이 추가되므로 glossary를 자주 검토해야 한다. clearance와 instruction은 주로 문자와 숫자로 구성되므로 이를 위한 음성 발음 안내서(phonetic pronunciation guide)가 개발되었다. [그림 2-5]

ATC는 조종사와 교신할 때 Air Traffic Control Manual의 지침을 따라야 한다. 이 매뉴얼은 관제사에게 다양한 상황을 제시할 뿐만 아니라 사용해야 할 정확한 용어를 규정한다. 이는 조종사에게 득이 된다. 왜냐하면 일단 조종사가 관제사의 패턴을 인지하게 되면 이후의 관제사 송신이 해당 패턴을 따를 것으로 예상할 수 있기 때문이다. 관제사들은 조종사의 경험, 능숙함, 그리고 전문성에 따라 다양한 교신 스타일을 경험한다.

조종사는 AIM의 예시를 연구하고, 다른 조종사들의 교신을 듣고, 습득한 사실들을 ATC와의 교신에 직접 적용해야 한다. 조종사는 clearance나 instruction에 대해 명확하지 않은 점이 있다면 관제사에게 질문을 해야 한다. 필요하다면 이해를 돕기 위해 간단한 영어를 사용하며 관제사도 동일한 방식으로 응답하기를 기대한다. 관제사와 조종사의 협력이 있어야 안전한 계기 비행이 이루어질 수 있다.

Communication Facilities

관제사의 주요 책임은 IFR에 따라 비행 중인 항공기를 분리하는 것이다. 이는 ATC 시설을 통해 이루어지며 여기에는 FSS, ATCT(airport traffic control tower), TRACON(terminal radar approach control), 그리고 ARTCC(air route traffic control center)가 포함된다.

Flight Service Stations(FSS)

ATC와의 첫 교신은 보통 FSS를 통해 이루어진다. FSS는 조종사 브리핑, 비행계획서의 수신 및 처리, ATC clearance 전달, NOTAM, 그리고 항공 기상 방송을 수행한다. 일부 시설은 EFAS(En Route Flight Advisory Service)을 제공하고, 기상 관측을 실시하며, 국제선에 대한 United States Customs and Immigration을 조언한다.

Flight Service와의 전화 연락은 1-800-WX-BRIEF을 통해 이루어질 수 있다. 이 번호는 미국 어디에서나 사용할 수 있으며 통과가 이루어지는 지역 번호를 기준으로 가장 가까운 FSS에 연결된다. Flight Service와의 라디오 교신은 다양한 방법을 통해 이루어질 수 있다: 직접 송신, RCO(remote communication outlet), GCO(ground communication outlet), 그리고 NAVAID를 통한 duplex transmission. 주파수에 대한 최고의 정보 출처는 A/FD(Airport/Facility Directory)이다. sectional charts의 legend에도 이러한 정보가 포함되어 있다.

briefer는 ARTCC(Center)의 대용량 컴퓨터로 비행계획서를 전송한다. 컴퓨터는 비행계획서를 처리한 후 flight strip을 tower로, departure route를 처리하는 레이더 시설로, 그리고 비행기가 최초로 진입하는 Center로 보낸다. 그림 2-6은 전형적인 flight strip을 보여준다. 이 flight strip은 proposed departure time으로부터 약 30분 전에 전송된다. 지역 관제 시설의 경우에는 항공기가 본인의 공역에 진입할 것으로 예상되기 30분 전에 전송된다. 만약 비행계획서가 활성화되지 않으면 이는 proposed departure time으로부터 2시간 후에 “time out” 된다.

G등급 공역 내 공항에서 출항할 때에는 FSS로부터 IFR clearance를 받는다. 여기에는 clearance void time이나 release time이 포함된다. 조종사는 release time 이전에 이륙해서는 안 된다. 조종사가 이륙 예상 시점을 알려주면 관제사에게 도움이 된다. 만약 void time이 1시 10분인데 항공기가 정확히 1시 10분에 이륙하였다면 clearance가 무효해지므로 조종사는 반드시 void time 이전에 이륙해야 한다. 비행계획서를 제출할 때 특정 void time을 요청할 수 있다.

ATC Towers

tower cab 내의 몇몇 관제사들은 계기 비행을 처리하는데 관여한다. clearance delivery position이 있는 경우에는 해당 주파수를 A/FD와 계기 접근 차트에서 확인할 수 있다. clearance delivery position이 없는 경우에는 ground 관제사가 이 업무를 수행한다. 복잡한 공항에서는 pre-taxi clearance가 필요하다: pre-taxi clearance를 위한 주파수는 A/FD에서 확인할 수 있다. ATC가 제안한 지상 활주 시간으로부터 10분 전에 taxi clearance를 요청해야 한다.

조종사들은 IFR clearance를 clearance delivery 관제사에게 다시 읽어주는 것이 권장된다. instrument clearance를 있는 그대로 적으려 하면 매우 어려울 수 있다. 허나 instrument clearance는 특정한 형식을 따르므로 조종가가 미리 준비를 해놓을 수 있다. 그 양식은 다음과 같다: clearance limit(주로 목적지 공항), route(departure procedure 포함), altitude, frequency(departure control), 그리고 transponder code. 조종사는 transponder code를 제외한 대부분의 항목들을 시동 전부터 알고 있다. clearance를 받아 적는 한 가지 기술은 C-R-A-F-T를 적는 것이다.

워싱턴주 시애틀에서 캘리포니아주 새크라멘토를 향해 V-23을 따라 7,000ft로 비행하는 IFR 비행계획서가 제출되었다 가정하자. 현재 항적들은 Seattle-Tacoma(Sea-Tac) 공항에서 북쪽으로 이륙하고 있다. 조종사는 clearance delivery 주파수를 모니터링해서 남쪽으로 향하는 항공편에 할당되는 departure procedure를 결정할 수 있다. clearance limit은 목적지 공항이므로 문자 C 뒤에 “SAC”이라 적는다. route를 위해 문자 R 뒤에 “SEATTLE TWO – V23”을 적는다. 왜냐하면 departure control이 SEATTLE TWO departure procedure를 다른 항공기에게 발부하였기 때문이다. 문자 A 뒤에 “70”을 적는다. 문자 F 뒤에는 Sea-Tac 접근 차트에 표시된 departure control 주파수를 적는다. 문자 T 뒤에는 공백을 남겨둔다. 트랜스폰더 코드는 컴퓨터에 의해 생성되므로 사전에 결정될 수 없다. 그런 다음 clearance delivery를 호출하고 “Ready to copy”를 보고한다.

관제사의 clearance를 이미 적어둔 내용들과 대조하여 확인한다. 만약 변경 사항이 있다면 해당 내용에 선을 긋고 변경된 내용을 적는다. 변경 사항이 발생할 가능성은 크지 않으며 대부분의 clearance는 미리 준비된다. 허나 받아 적어야 하는 내용을 줄이기 위해 clearance shorthand를 발달시키는 것이 좋다(Appendix A 참조).

조종사는 텍스트 형식의 DP(departure procedure)나 그래픽 형식의 DP를 소지해야 하며 clearance를 수신하기 전에 이를 검토해야 한다. 이것 현재 사용 중인 DP를 미리 알아두어야 하는 또 다른 이유이다. 만약 DP에 고도나 departure control 주파수가 포함되어 있다면 이러한 항목들은 clearance에 포함되지 않는다.

마지막으로 받은 clearance는 이전에 받았던 모든 clearance를 대체한다. 예를 들어 DP에 “Climb and maintain 2,000 feet, expect higher in 6 miles”라 명시되어 있는데 departure 관제사와 교신하였을 때 새로운 clearance를 수신하였다: “Climb and maintain 8,000feet.” 2,000ft의 고도 제한이 취소되었다. 이 규칙은 terminal과 Center airspace에 모두 적용된다.

Center computer가 flight strip을 수신하기 전에 조종사가 "ready to copy“라 교신하면 “clearance on request”라 통보받는다. 관제사는 flight strip을 수신한 후에 조종사에게 교신한다. 그 동안 조종사는 지상 활주 점검과 이륙 전 점검을 수행할 수 있다.

local controller는 D등급 공역과 활주로에서의 운항을 담당한다. IFR tower로 지정된 일부 tower에서는 local controller가 vectoring 권한을 가진다. VFR tower의 local controller는 terminal radar facility로부터 입항하는 IFR 항적을 접수하지만 vectoring은 제공하지 못한다. 또한 local controller는 radar controllers와 함께 지역 내 항공편들을 조정한다. 보통 D등급 공역은 표고로부터 2,500ft까지 연장되지만 tower가 500피트 상단을 radar controllers에게 할당해서 상공 비행을 원활하게 만드는 경우도 있다. 따라서 항공기가 tower의 공역에 진입할 것으로 보이는 고도를 통해 공항 상공으로 vectoring 된다 해도 tower에 교신할 필요가 없다.

departure radar 관제사가 control tower와 같은 건물에 있을 수도 있지만 departure radar position은 보통 더 멀리에 위치한다. tower 관제사는 departure 관제사가 release를 발부하기 전까지는 이륙 허가를 발부하지 않을 것이다.

Terminal Radar Approach Control(TRACON)

TRACON은 terminal facility로 간주된다. 왜냐하면 이 시설은 출항 공항과 항로를 연결하기 때문이다. terminal airspace는 보통 시설로부터 수평으로 30NM · 수직으로 10,000ft까지 연장된다(허나 이 범위는 달라질 수 있음). B등급 공역과 C등급 공역의 범위가 항공 차트에서 제공된다. terminal radar facility에서 공역은 여러 sector들로 나뉘며 각 sector에는 한명 이상의 관제사와 별도의 무선 주파수가 할당된다. 모든 terminal facility는 접근 관제소이며 “Approach”라 불려야 한다(단, 달리 지시된 경우 제외. 예를 들어 “Contact departure on 120.4”).

terminal radar antenna는 공항이나 공항 근처에 위치한다. 그림 2-7은 전형적인 배치 형태를 보여준다. terminal controller는 차트에 게재된 절차상 고도보다 낮은 고도를 할당할 수 있으며 이러한 고도를 MVA(minimum vectoring altitudes)라 부른다. MVA는 조종사가 아니라 관제사에게 제공되는 고도이다. [그림 2-8] 허나 조종사는 너무 낮은 고도가 할당되었다 판단되면 하강을 수행하기 전에 관제사에게 문의해야 한다.

조종사가 clearance를 받은 다음 이륙 준비를 완료하였다 보고하면 tower 관제사는 TRACON에 교신해서 release를 요청한다. departure controller가 해당 항공편을 출항 흐름에 맞춰 넣기 전까지는 이륙 허가가 발부되지 않는다. 조종사는 hold for release를 수행해야 할 수 있다. 조종사가 이륙 허가를 받으면 departure 관제사는 해당 항공편을 인지하고 호출을 기다린다. 관제사에게 필요한 모든 정보가 departure strip이나 컴퓨터 화면에 표시되므로 관제사에게 clearance를 반복해서 말하지 않아도 된다. tower 관제사의 지시가 있을 때 terminal facility와 교신을 설정하기만 하면 된다. terminal facility의 컴퓨터가 트랜스폰더를 포착하며 할당된 트랜스폰더 코드를 감지하는 즉시 추적을 시작한다. 때문에 이륙 허가를 받기 전까지는 트랜스폰더를 standby로 유지해야 한다.

관제사의 레이더 화면에는 레이더 타겟과 관련 데이터 블록이 표시되며 항공기가 움직이면 이것들도 함께 움직인다. 데이터 블록에는 항공기 식별부호, 항공기 형식, 고도, 그리고 속도가 포함된다.

TRACON 관제사는 primary target을 탐지하기 위해 ASR(Airport Surveillance Radar)을 사용하고 트랜스폰더 신호를 수신하기 위해 ARTS(Automated Radar Terminal System)를 사용한다. ASR과 ARTS는 관제사의 스코프에서 결합된다. [그림 2-9]

ASR-3 장비가 설치된 시설에서는 precipitation으로부터의 radar returns가 다양한 강도로 표시되지 않으므로 관제사는 조종사의 보고 및 경험을 통해 기상 회피 정보를 제공해야 한다. ASR-9 장비가 설치된 경우에는 관제사가 최대 6단계의 강도를 선택할 수 있다. light precipitation은 회피 기동을 필요로 하지 않는다. 허나 moderate, heavy, 혹은 extreme precipitation에서는 조종사가 그에 따라 계획을 세워야 한다. 조종사는 온도도 고려해야 하는데, -20° ~ +5°C에서는 설령 light precipitation에서도 착빙이 발생할 수 있다. 강도가 높은 precipitation으로부터의 radar returns는 항공기의 데이터 블록을 가릴 수 있으므로 관제사는 조종사의 요청이 있을 때에만 높은 강도를 선택할 수 있다. 만약 전방 기상이 불확실하다면 조종사는 관제사에게 해당 시설이 강도 단계를 표시할 수 있는지 물어봐야 한다. 소형 항공기의 조종사는 3단계 이상의 강도를 회피해야 한다.

Tower En Route Control(TEC)

계기 비행이 전적으로 terminal airspace에서만 수행될 수 지역들이 있다. 이러한 TEC(tower en route control) routes는 일반적으로 10,000ft 미만을 운항하는 항공기를 위한 것이며 A/FD에서 해당 정보를 확인할 수 있다. TEC를 사용하고자 하는 조종사는 비행계획서의 remarks에 그 명칭을 포함해야 한다.

TEC는 A/FD에 나열된 한 쌍의 주요 공항에 국한되지 않는다. 예를 들어 NYC(New York) airspace 내에 있는 공항에서 시작된 tower en route flight는 BDL(Bradley International) airspace로부터 대략 30마일 이내에 있는 어떠한 공항에서도 종료될 수 있다(예를 들어 HFD – Hartford). [그림 2-10]

terminal radar facility의 automated radar equipment가 제공하는 귀중한 서비스는 바로 MSAW(Minimum Safe Altitude Warnings)이다. 이 장비는 항공편의 현재 비행경로를 기반으로 2분 이내의 항공기 위치를 예측한다. 만약 예상 경로가 지형이나 장애물과 마주친다면 관제사는 safety alert를 발부한다. 비정밀 접근 도중 발생한 비정상적으로 높은 하강률도 이러한 경보를 유발한다.

Air Route Traffic Control Center(ARTCC)

ARTCC 시설은 항로 내에서 IFR 항공기들 간의 분리를 유지하는 책임이 있다(국내의 경우에는 ACC[Area Control Center]가 이 역할을 담당한다). Center radar(ARSR – Air Route Surveillance Radar)는 terminal radar와 동일한 기술을 통해 트랜스폰더 응답을 추적한다. [그림 2-11]

초기의 Center radar는 slash(light precipitation)와 H(moderate rainfall)로 날씨를 표시하였다 [그림 2-12]. 관제사가 더 높은 강도의 precipitation을 감지할 수 없으므로 조종사들은 moderate rainfall로 나타나는 지역을 경계해야 한다. 새로운 레이더 화면은 날씨를 3단계의 파란색으로 표시한다. 관제사는 표시할 날씨의 강도를 선택할 수 있다. 높은 강도의 날씨가 표시되면 관제사로 하여금 항공기의 데이터 블록을 보기 어렵게 만들 수 있으므로 조종사는 ATC가 끊임없이 날씨를 제공하리라 예상해서는 안 된다.

Center airspace는 terminal airspace처럼 여러 sector들로 분할된다. 또한 대부분의 Center airspace는 고도에 따라 high sector와 low sector로 분할된다. 각 sector에는 remote transmitter/receiver sites 네트워크가 있으므로 해당 sector만을 위한 관제사들과 다양한 무선 주파수들이 있다. 왜냐하면 각 Center에는  모든 Center 주파수는 A/FD의 뒤쪽에서 확인할 수 있으며 en route chart에서도 확인할 수 있다. [그림 2-13]

각 ARTCC의 담당 구역은 여러 주(state)를 포함하므로 하나의 remote communication site 근처에서 다른 remote communication site로 비행할 때 서로 다른 주파수에서 동일한 관제사의 목소리를 들을 수 있다.

Center Approach/Departure Control

계기 접근을 갖춘 공항 중 몇몇은 terminal radar airspace 내에 있지 않다. 따라서 이러한 공항으로 입항하거나 이러한 공항으로부터 출항할 때에는 조종사가 Center 관제사와 직접 교신한다. 관제탑이 운영되는 공항에서 출항하는 경우에는 tower 관제사가 Center 관제사와 교신하기 위한 지시를 제공한다. 관제탑이 운영되지 않는 공항에서 출항하는 경우에는 clearance에 instructions가 포함된다(예를 들어, “Upon entering controlled airspace, contact Houston Center on 126.5”). 조종사는 관제사의 MVA에 도달하기 전까지는 지형 회피를 수행할 책임이 있다. 단순히 “Radar contact”를 들었다 해서 조종사의 책임이 완화되는 것은 아니다.

출항 경로의 장애물이 표준(200 FPNM)보다 높은 climb gradient를 필요로 하면 관제사는 조종사에게 조언을 제공한다. 허나 출항 경로에 나무나 전선이 있는지 확인하기 위해 A/FD를 통해 출항 공항을 확인하는 것은 조종사의 책임이다. 확실하지 않은 경우에는 필요한 climb gradient를 관제사에게 요청한다.

이러한 상황에서의 clearance는 보통 다음과 같다: “When able, proceed direct to the Astoria VOR...”. “when able”이라는 단어는 조종사가 적절한 안내, 이용 가능한 신호 등등을 제공하는 항공기 시스템을 통해 waypoint, intersection, 혹은 NAVAID로 곧장 항행할 수 있을 때 해당 지점으로 진행하라는 의미이다. VFR로 비행할 때 이러한 clearance를 받았다면 조종사가 지형 및 장애물 회피에 대한 책임을 진다. standard climb gradient를 사용해서 departure end of the runway로부터 2마일 지점(400ft AGL)에 도달해야 안전한 선회가 가능하다. Center 관제사가 heading, direct route, 혹은 “direct when able”을 발부하면 관제사가 지형 및 장애물 회피에 대한 책임을 진다.

또 다른 일반적인 Center clearance는 “Leaving (altitude) fly (heading) or proceed direct when able.”이다. 이렇게 되면 minimum IFR altitude를 통과하기 전까지는 조종사가 지형 및 장애물 회피에 대한 책임을 진다. 관제사는 항공기가 minimum IFR altitude를 통과하기 전까지는 IFR clearance를 발부할 수 없다(단, VFR conditions로 상승이 가능한 경우 제외).

Center 관제사의 스코프에서 1NM은 약 1/28 인치이다. Center 관제사가 레이더 안테나로부터 수마일 떨어진 공항에서 Approach/Departure control을 제공하는 경우에는 heading과 distance를 추정하는 것이 매우 어렵다. vector to final을 제공하는 관제사는 intercept heading을 최대한 정확하게 제공하기 위해 스코프의 범위를 125NM 이하로 설정해야 한다. 따라서 Center 레이더 안테나로부터 멀리 떨어진 조종사는 최소한의 vectoring을 예상해야 한다.

ATC Inflight Weather Avoidance Assistance

ATC Radar Weather Displays

ATC 레이더 시스템은 무선 에너지를 내보내서 precipitation area를 표시할 수 있다. 무선 에너지가 물체나 수분(이는 빗방울, 우박, 혹은 눈의 형태일 수 있음)에 부딪히면 레이더 안테나로 반사되어 돌아온다. 물체가 클수록, 혹은 반사 표면이 더 조밀할수록 회신 신호가 더 강해진다. radar weather processors는 레이더 반사도 인자(radar reflectivity factor)를 기준으로 회신 신호의 강도를 데시벨 단위로 표시한다(dBZ).

ATC 레이더 시스템은 구름의 유무를 감지할 수 없다. ATC 레이더 시스템은 보통 precipitation area의 강도를 결정할 수 있으나 그 지역의 특성(눈, 비, 우박, VIRGA, 등등)을 결정할 수는 없다. 때문에 ATC는 레이더 스코프에 표시되는 모든 기상 영역을 “precipitation”이라 부른다.

precipitation의 강도를 결정할 수 있는 radar weather processors는 조종사에게 그 강도를 다음과 같이 설명한다:

1. “LIGHT” (< 30 dBZ)

2. “MODERATE” (30~40 dBZ)

3. “HEAVY” (>40~50 dBZ)

4. “EXTREME” (>50 dBZ)

ARTCC 관제사는 “LIGHT”라는 용어를 사용하지 않는다. 왜냐하면 ARTCC 관제사의 시스템은 “LIGHT” precipitation을 표시하지 않기 때문이다. 장비의 한계로 인해 precipitation의 강도를 표시할 수 없는 ATC 시설은 항공기로부터의 위치나 지리적 위치를 통해 precipitation area의 위치를 설명한다. 강도를 설명할 수 없기 때문에 관제사는 “INTENSITY UNKNOWN”이라 명시한다.

ARTCC 시설은 다수의 NEXRAD에서 얻은 데이터를 표시하기 위해 보통 WARP(Weather and Radar Processor)를 사용한다. WARP는 ARTCC 시설에서만 사용된다.

관제사에게 표시되는 상황과 실제 상황 사이에는 시간 지연이 있다. 예를 들어 ARTCC 관제사 화면에 표시되는 precipitation 정보는 최대 6분 이전의 것일 수 있다. WARP를 사용할 수 없는 경우에는 두 번째 시스템인 narrowband ARSR이 사용된다. ARSR 시스템은 두 가지의 강도를 표시할 수 있다: “MODERATE”(30~40 dBZ)와 “HEAVY to EXTREME”(>40 dBZ).

ATC 레이더 시스템은 난기류를 감지할 수 없다. 일반적으로 강수량이나 precipitation 강도가 증가하면 난기류가 발생하리라 예상될 수 있다. 많은 양의 강수량/높은 강도의 precipitation과 관련된 난기류는 일반적으로 적은 양의 강수량/낮은 강도의 precipitation과 관련된 난기류보다 더 심하다. 대류 활동 근처에서는 설령 하늘이 맑다 해도 난기류가 발생하리라 예상해야 한다. 뇌우는 대류 활동의 한 형태로 이는 극심한 난기류를 암시한다. 뇌우로부터 20마일 이내를 운영할 때에는 매우 조심해야 한다. 왜냐하면 precipitation의 강도가 나타내는 것보다 난기류의 강도가 훨씬 더 클 수 있기 때문이다.

Weather Avoidance Assistance

ATC의 최우선 임무는 항공기를 분리하는 것, 그리고 safety alerts를 발부하는 것이다. ATC는 우선순위가 높은 업무와 기타 요인들(레이더의 한계, 항적의 양, 주파수 혼잡, 그리고 업무량 등) 여하에 따라 최대한 추가 서비스를 제공한다. 앞서 말한 요인/제한 사항에 따라 관제사는 precipitaion area나 chaff area에 대한 정보를 발부하며 조종사가 요청하는 경우에는 precipitation area를 피할 수 있도록 최대한 지원한다. 조종사는 관제사의 기상 조언을 acknowledge 해야 하며 만약 원한다면 다음과 같은 대체 조치를 요청한다:

※ CHAFF - 다양한 길이와 주파수 응답을 가지는 얇은 금속 반사체로 이는 레이더 에너지를 반사하는데 사용된다. 이러한 반사체가 항공기로부터 투하되서 아래로 향하면 레이더 화면에 커다란 타겟으로 표시된다(출처: AIM Pilot/Controller Glossary).

1. 기존 경로에서 벗어나는데 필요한 방향, 그리고 각도(°)나 거리를 명시해서 경로 이탈을 요청한다.

2. 고도 변경을 요청한다.

3. precipitation area를 회피하기 위한 경로 지원을 요청한다. ATC 레이더 시스템은 구름과 난기류의 유무를 감지할 수 없으므로 이러한 지원 덕분에 조종사가 대류 활동과 관련된 위험을 마주치치 않는다는 보장은 없다. 특정한 간격으로 precipitation area를 우회하고자 하는 조종사는 ATC에게 자신의 의사를 명확히 알려야 한다. 정상적으로 항법을 다시 재개할 수 있게 되면 조종사는 이를 ATC에 알려야 한다.

IFR 조종사는 ATC clearance 없이 이전에 할당받았던 경로나 고도를 벗어나선 안 된다. 위험한 대류 활동이 매우 빠르게 발달할 수도 있으므로 course deviations을 미리 계획한다. ARTCC 레이더 스코프에 표시되는 precipitation 정보는 최대 6분 이전의 것일 수 있으며 뇌우가 분당 6,000fpm을 초과하는 속도로 발달할 수 있으므로 사전 계획을 고려하는 것이 중요하다. 항공기의 안전을 위협하는 기상 조건에 직면하였는데 만약 할당받은 clearance로부터 즉시 이탈해야 하며 ATC로부터 승인을 받을 시간이 없다면 조종사는 14 CFR part 91, section 91.3에 명시된 비상 권한을 행사할 수 있다.

일반적으로 기상으로 인해 항공 교통 흐름에 차질이 생기면 관제사에게 더 많은 업무량이 부과된다. 경로 이탈을 위한 요청과 기타 서비스를 위한 요청은 가능한 한 미리 이루어져야 관제사가 이를 더 신속하게 승인할 수 있다. precipitation area를 우회하는 승인을 요청할 때에는 다음 정보들이 포함되어야 해당 요청이 용이해진다:

1. 우회를 시작하려 의도하는 지점

2. 의도하는 경로와 우회 범위(방향과 거리)

3. 기존 경로가 재개될 지점

4. 비행 조건(IMC 혹은 VMC)

5. 현재 작동 중인 공중 레이더가 항공기에 장착되어 있는지

6. 그 외 필요할 수 있는 추가 deviation

ATC가 제공할 수 있는 지원은 대체로 관제사가 이용할 수 있는 기상 정보에 달려 있다. 위험 기상은 매우 일시적이기 때문에 관제사에게 표시되는 precipitation 정보는 그 가치가 제한적일 수 있다.

terminal로부터 멀리 떨어진 항로에서는 위험 기상을 우회하기 위한 IFR clearance나 승인을 얻는 것이 더 쉬울 수 있다. 왜냐하면 항로는 덜 혼잡하기 때문에 행동의 자유가 더 크기 때문이다. terminal area에서는 항적의 양, ATC coordination 조건, 복잡한 출항 경로와 입항 경로, 그리고 인접 공항으로 인해 문제가 더 심하다. 따라서 terminal area에서는 기상 우회에 대한 모든 요청을 관제사가 수용할 가능성이 낮다. 그럼에도 불구하고 조종사는 본인이 관측한 위험 기상을 즉시 관제사에게 알려야 하며 해당 기상을 우회하길 원한다면 관제사에게 명확히 알려야 한다.

PIREP(pilot report)은 특정 지역에 대한 기상 조건의 특성과 범위를 규정하는데 도움이 된다. 이러한 보고는 라디오와 전자적 수단을 통해 다른 조종사들에게 배포된다. 다음과 같은 비행 상황 정보를 ATC에 제공하라:

1. 난기류

2. 시정

3. 구름의 상단과 하단

4. 위험 요인(예를 들어 착빙, 우박, 그리고 번개)의 유무

Approach Control Facility

접근 관제 시설은 terminal area 내에 접근 관제 서비스를 제공하는 ATC 시설이다. 이러한 서비스는 입항 및 출항하는 VFR/IFR 항공기에 제공된다(경우에 따라 en route 항공기에게도 제공됨). 또한 ILS approach나 LDA approach를 갖춘 평행 활주로에서는 접근 관제 시설이 접근을 모니터링 한다.

Approach Control Advances

Precision Runway Monitor(PRM)

지난 몇 년 동안 평행 활주로들간의 간격을 줄일 수 있는 새로운 기술이 공항에 설치되었다. 이 시스템을 PRM이라 부르며 이는 최신 레이더, 고화질 화면, 그리고 PRM 관제사로 구성된다. [그림 2-14]

PRM Radar

PRM은 MSSR(Monopulse Secondary Surveillance Radar) 사용한다. MSSR은 전자 주사 안테나를 사용한다. PRM은 스캔 속도에 제한이 없기 때문에 기존의 시스템보다 빠른 업데이트 속도를 제공할 수 있다. 따라서 항적에 대한 정확도, 해상도, 그리고 예상 경로가 더 훌륭하다. 이 시스템은 거리 30마일 및 고도 15,000ft 이내의 공역에서 SSR을 장비한 항공기를 탐색, 추적, 처리, 그리고 표시하도록 설계되었다. 관제사로 하여금 시정 조치를 취하도록 경고하기 위해 시각 경보와 청각 경보가 생성된다.

PRM Benefits

보통 PRM은 중심선이 3,000 ~ 4,300ft 이하로 분리된 dual approaches에서 사용된다. [그림 2-15] 두 개의 final approach course를 분리하는 영역을 NTZ(No Transgression Zone)이라 부른다. 이 영역은 두 명의 관제사(각 접근마다 하나씩)에 의해 감시된다. 시스템 소프트웨어는 PRM 관제사에게 항공기 식별부호, 위치, 속도, 예상 위치, 그리고 시각 및 청각 경보를 제공한다.

Control Sequence

조종사가 사전 준비를 해두고, 필요한 주파수를 최대한 많이 적어두고, 계획대로 비행이 완료될 수 없는 경우를 위한 대안을 염두에 두면 IFR 시스템을 유연하게 대처할 수 있다. 조종사는 특정 비행경로를 따라 이용할 수 있는 모든 시설과 서비스를 숙지해야 한다. [그림 2-16] 항상 가장 가까이에 존재하는 VFR conditions를 확인해야 하며 상황이 악화되면 해당 방향으로 향할 수 있도록 준비해둔다.

보통 IFR 비행은 다음과 같은 순서로 ATC 시설과 서비스를 사용한다(단, 관제탑이 운영되는 공항을 입출항하는 경우):

1. FSS: 출항 공항, 목적지 공항, 교체비행장, 그리고 항로의 기상 브리핑을 받는다. 그런 다음 1-800-WX-BRIEF에 전화하여 비행 계획서를 제출한다.

2. ATIS: 비행 전 점검을 완료한 후 현재의 상황과 사용 중인 접근을 확인한다.

3. Clearance Delivery: 지상 활주를 수행하기 전에 departure clearance를 받는다.

4. Ground Control: IFR 비행임을 알린 다음 taxi instructions를 받는다.

5. Tower: 이륙 전 점검을 완료한 후 takeoff clearance를 받는다.

6. Departure Control: ARTS에 트랜스폰더가 “tags up” 되면 관제탑은 Departure와 교신하라 지시한다.

7. ARTCC: departure 관제사의 공역을 떠난 후 항공기는 Center로 이양된다. Center는 항로의 항공기들을 조정한다. 조종사는 여러 ARTCC 시설과 교신할 수 있다.

8. EFAS/HIWAS(Hazardous Inflight Weather Advisory Service): inflight weather 정보를 얻기 위해 주파수를 변경하기 전에 ATC와 조율한다.

9. ATIS: ATIS 정보를 얻기 위해 주파수를 변경하기 전에 ATC와 조율한다.

10. Approach Control: Center가 approach control로 관제를 이양한다. 여기서 조종사가 추가적인 정보와 clearance를 받는다.

11. Tower: 접근 허가가 발부되면 조종사는 tower에 교신하라는 지시를 받는다. 착륙 시 tower 관제사가 비행 계획서를 취소한다.

보통 IFR 비행은 다음과 같은 순서로 ATC 시설과 서비스를 사용한다(단, 관제탑이 운영되지 않는 공항을 입출항하는 경우):

1. FSS: 출항 공항, 목적지 공항, 교체비행장, 그리고 항로의 기상 브리핑을 받는다. 그런 다음 1-800-WX-BRIEF에 전화하여 비행 계획서를 제출한다. 소형 공항의 경우 Center에서 출발 위치와 도착 위치를 파악할 수 있도록 만들기 위하여 위도/경도 정보를 제공하라.

2. FSS나 UNICOM: ARTCC와 협의되었다면 UNICOM 주파수로 ATC clearance를 신청 및 수신할 수 있다. 그렇지 않은 경우 FSS에 전화로 신청한다. ATC clearance를 신청하기 전에 모든 비행 전 준비가 완료되었는지 확인한다. clearance에는 clearance void time이 포함된다. 조종사는 void time 이전에 반드시 출항해야 한다.

3. ARTCC: 이륙 후 Center와 교신한다. 비행 도중 조종사는 여러 ARTCC 시설과 교신할 수 있다.

4. EFAS/HIWAS: inflight weather 정보를 얻기 위해 주파수를 변경하기 전에 ATC와 조율한다.

5. Approach Control: Center가 approach control로 관제를 이양한다. 여기서 조종사가 추가적인 정보와 clearance를 받는다. VMC 하에 착륙할 수 있다면 조종사는 착륙 전에 IFR clearance를 취소할 수 있다.