Instructor-pang

Emergency Procedures

Introduction

변화하는 기상 조건, ATC(air traffic control), 항공기, 그리고 조종사는 계기 비행을 예측 불가능하게 만드는 변수들이다. 비행의 안전은 이러한 변수들을 관리하는, 그리고 항공기 제어 및 충분한 상황인식을 유지하는 조종사의 능력에 달려있다. 이 장은 악기상, 항공기 시스템 오작동, 교신/항법 시스템 오작동, 상황 인식 손실, 그리고 IIMCs(inadvertent instrument meteorological conditions)와 관련된 비상 상황을 인지 및 해결하는 방법에 대하여 설명한다.

Emergencies

emergency는 distress condition이거나 urgency condition일 수 있다. distress는 심각한 위험 상태이므로 즉각적인 도움을 필요로 하는 상태로 정의된다. urgency는 비행의 안전이 우려되므로 시기적절한 지원을 필요로 하는 상태로 정의된다(즉, 이는 잠재적으로 distress condition임).

조종사는 distress conditions(예를 들어 화재, 기계적 고장, 혹은 구조적 손상)를 직면하였을 때 즉시 emergency를 선언한다. 허나 몇몇 조종사들은 당장 위험하지는 않으나 잠재적으로 위험할 수 있는 상황에 직면하였을 때 urgency condition을 보고하기를 꺼려한다. 조종사가 항공기 위치, 연료량, 기상, 혹은 기타 조건에 대하여 의구심이 발생한 순간 항공기는 urgency condition에 처하게 된다. 조종사는 긴급 상황이 발생할 가능성이 있거나 이미 발생하였을 때 지원을 요청해야 한다(이러한 상황이 distress로 발전한 후에는 너무 늦다).

PIC(pilot in command)는 항상 승무원, 승객, 그리고 항공기 운항에 대한 책임을 가진다. 14 CFR part 91.3에 따라 PIC는 emergency 도중 규정들로부터 벗어날 수 있다. 이는 모든 사람들의 안전을 보장하기 위하여 PIC가 최선의 결정을 내릴 수 있게 만들기 위함이다. 또한 emergency를 선언할 경우 해당 항공기는 착륙을 위한 우선권을 갖는다. 어떤 이유로든 안전에 대하여 불안감이 드는 조종사는 즉시 지원을 요청해야 한다. 이러한 지원은 라디오, 레이더, DF(direction finding) stations, 그리고 다른 항공기의 형태로 제공된다.

Inadvertent Thunderstorm Encounter

조종사는 의도적으로 뇌우를 통과하는 것을 피해야 한다. 허나 의도치 않게 뇌우를 마주할 수 있는 특정 상황들이 존재할 수 있다. 예를 들어 큰 구름 속에 숨겨진 뇌우 지역을 비행하는 경우에는 뇌우를 회피하는 것이 어려울 수 있다(설령 항공기가 뇌우 탐지 장비를 갖추고 있다 하더라도). 조종사는 의도치 않은 뇌우 통과에 대처할 준비가 되어 있어야 한다. 뇌우를 만날 경우 항공기는 최소한 severe turbulence를 경험할 수 있다. 조종사는 안전벨트를 단단히 매야하며 조종실 내의 모든 물건들을 단단히 고정해야 한다.

가장 먼저 해야 할 일은 항공기를 조종하는 것이다. 조종사의 업무량이 많아지므로 계기 스캔을 위해 더 높은 집중력이 필요하다. 뇌우에 진입한 후에는 뒤로 돌아서기보다는 직진하는 것이 좋다. 직진 경로를 통해 가장 짧은 시간 내에 위험으로부터 벗어날 수 있다. 선회 기동은 항공기의 구조적 응력을 증가시킬 뿐이다.

recommended turbulence penetration speed가 유지되는 출력을 설정한 다음 출력 조정을 최소화하려고 노력한다. 항공기가 수평 자세를 유지하도록 집중하되 대기속도와 고도가 변화하는 것을 허용한다. autopilot을 사용하는 경우에는 altitude hold mode와 speed hold mode를 해제한다. 왜냐하면 이는 항공기 기동을 증가시켜 구조적 응력을 증가시키기 때문이다.

뇌우 통과 도중 착빙의 가능성 또한 존재한다. 항공기가 anti-icing/deicing 장비를 갖추고 있다면 최대한 빨리 이를 켠다. 착빙이 어느 고도에서든 빠르게 발생할 수 있다. 이는 출력 손실 및/혹은 대기 속도 지시 상실로 이어질 수 있다. 뇌우 내에는 번개 또한 존재한다. 이는 순간적으로 조종사의 눈을 멀게 할 수 있다. 이러한 위험을 줄이기 위해선 조종실 조명을 최대 밝기로 켜고, 계기들에 집중하고, 바깥을 보지 않는다.

Inadvertent Icing Encounter

착빙은 예측 불가능하다. 따라서 조종사들은 착빙을 피하기 위한 모든 조치를 취했음에도 불구하고 착빙 상황에 직면할 수 있다. visible moisture를 운항하는 동안 이러한 가능성을 대비하기 위해선 OAT(outside air temperature)를 모니터링 해야 한다.

anti-icing/de-icing 장비는 비행 안전에 매우 중요하다. 많은 얼음이 쌓이기 전에 anti-icing/de-icing 장비가 사용되지 않을 경우 모든 얼음이 제거되지 못할 수도 있다. 조종사는 anti-icing/de-icing 장비 사용 방법에 대하여 매뉴얼을 숙지해야 한다.

섭씨 5도 이하의 온도에서 visible moisture에 진입하기 전에 anti-icing/de-icing 장비를 켠다. 얼음을 조기에 발견하는 것은 매우 중요하다. 야간 비행 도중에는 얼음을 감지하기가 어려울 수 있다. 조종사는 손전등을 사용하여 wings, fuselage, landing gear, 그리고 horizontal stabilizer에 얼음이 쌓여있는지를 확인해야 할 수 있다. 얼음 축적이 발견되면 조종사는 착빙 조건을 피하기 위한 조치를 취해야 한다. 조치를 위한 선택지들은 다음과 같다:

∙기온이 훨씬 낮은 고도로 이동한다.

∙영상 온도인 고도로 이동한다.

∙visible moisture가 없는 영역으로 이동한다.

∙known non-icing conditions로 이동한다.

이러한 선택지들을 사용할 수 없다면 가장 가까운 적절한 공항에 즉시 착륙하는 것을 고려한다. anti-icing/de-icing 장비는 착빙 조건에서 항공기가 무한정 운항할 수 있도록 허용하지 않는다. 이는 착빙 조건을 회피할 수 있는 시간을 더 많이 제공할 뿐이다. 착빙이 발생한 경우 landing configuration에서의 항공기 조종성 점검이 고려되어야 한다. 외장 변화를 신중하게 고려하라. 이는 예상치 못한 비행 역학을 만들어낼 수도 있다.

Precipitation Static

강수 공전은 항공기에 축적된 정전기가 항공기 끝단으로부터 방전될 때 발생한다. 이러한 방전은 항공기 계기에 문제를 일으킬 수 있다. 이러한 문제는 심각한 문제(예를 들어 VHF 교신 상실 및 부정확한 나침반 지시)에서 성가신 문제(예를 들어 오디오 소음)까지 다양하다.

비행 중인 항공기가 공기 중의 입자(예를 들어 비나 눈)를 만나 음전하가 발생할 경우 강수 공전이 발생한다. 이는 뇌우 구름의 대기 전기장으로 인해 발생할 수도 있다. 상당한 음전압에 도달하면 항공기는 이를 방전시켜 전기적 장애를 발생시킨다. 강수 공전과 관련된 문제를 줄이기 위해 조종사는 항공기의 static wicks를 확인해야 한다. 부러지거나 사라진 static wicks를 계기 비행 전에 모두 교체해야 한다.

Aircraft System Malfunction

in-flight emergency로 이어질 수 있는 항공기 시스템 고장을 예방하는 것은 철저한 비행 전 점검에서 시작된다. IFR(instrument flight rules) 비행을 수행하려는 조종사는 VFR(visual flight rules) 비행 전에 일반적으로 점검되는 항목들 외에도 antennas, static wicks, anti-icing/de-icing equipment, pitot tube, 그리고 static ports에 주의를 기울여야 한다. taxi 도중 모든 계기들의 작동 및 정확도를 확인해야 한다. 조종사는 IFR conditions로 출항하기 전에 모든 시스템들이 제대로 작동하는지를 확인해야 한다.

Generator Failure

generator failure는 항공기에 따라 서로 다른 방식으로 표시된다. 일부 항공기는 ammeter를 사용한다. 이는 배터리의 충전 상태나 방전 상태를 나타낸다. ammeter가 양(+)의 값을 지시하는 경우 이는 충전 상태임을 나타낸다. ammeter가 음(-)의 값을 지시하는 경우 이는 방전 상태임을 나타낸다. 다른 항공기는 generator가 전달하는 부하를 나타내기 위해 load meter를 사용한다. generator 고장이 발생한 경우 load meter에 0이 표시된다. 항공기에 설치된 시스템 유형에 대한 정보는 매뉴얼을 참조한다.

generator 고장이 확인된 경우 조종사는 배터리의 전기 부하를 줄인 다음 실현 가능한대로 착륙해야 한다. 배터리의 상태와 전기 부하에 따라 1시간 이상 비행할 수 있는 전력이 공급될 수도 있고 단 몇 분 동안의 전력만이 공급될 수도 있다. 조종사는 전기를 필요로 하는 시스템을, 그리고 전력 없이도 작동하는 시스템을 잘 알고 있어야 한다. 여러 개의 generators를 갖춘 항공기의 경우 아직 작동 중인 generator에 과부하가 걸리지 않도록 전기 부하를 줄여줘야 한다. 조종사는 매뉴얼에서 명시하는 절차에 따라 generator 고장 문제를 해결하려 시도할 수 있다. generator가 리셋 되지 않는 경우 ATC에게 electrical failure가 임박하였음을 알려야 한다.

Instrument Failure

계기 고장이나 시스템 고장은 warning indicator를 통해, 혹은 attitude indicator∙supporting performance instruments∙다른 pilot station에 배치된 계기들과의 불일치를 통해 식별된다. 고장 난 구성 요소를 식별하고 cross-check을 빠르게 수행하는 동안 항공기 제어를 유지해야 한다. 이러한 문제는 별도의 계기 고장일 수도 있고, 혹은 여러 계기에 영향을 미치는 시스템의 고장일 수도 있다.

이를 식별하는 방법 중 하나는 attitude indicator를 rate-of-turn indicator 및 VSI(vertical speed indicator)와 비교하는 것이다. 이러한 방법은 pitch-and-bank 정보를 제공함에 따라 static system을 electrical system 및 pressure system과 비교한다. 고장 난 구성 요소를 식별한 다음 나머지 계기들을 통해 항공기 제어를 유지한다. 전원을 확인하고, 백업 시스템으로 변경하고, 가능하다면 계기를 리셋 하여 고장 난 구성 요소를 복원한다. 고장 난 계기를 가리면 항공기 제어 및 항법을 유지하는 능력이 향상될 수 있다. 이러한 문제를 ATC에 알려야 한다. 그리고 필요하다면 상황이 악화되기 전에 emergency를 선언해야 한다.

Pitot/Static System Failure

pitot/static system 고장은 불규칙한, 그리고 신뢰할 수 없는 계기 지시를 유발할 수 있다. static system 문제가 발생할 경우 이는 airspeed indicator, altimeter, 그리고 VSI에 영향을 미친다. 비여압 항공기가 alternate static source를 갖추지 않은 경우 조종사는 VSI의 유리를 깨뜨릴 수 있다. 왜냐하면 해당 계기는 계기 비행에 필요하지 않기 때문이다. 유리를 깨면 altimeter와 airspeed indicator에 static pressure가 제공된다. 허나 유리를 깨면 추가적인 계기 오차가 발생할 수 있으므로 주의해야 한다. 이를 고려하기 전에 조종사는 static 문제에 대한 항공기의 특정 절차를 숙지해야 한다.

Loss of Situational Awareness(SA)

상황인식은 환경 요소들에 대하여, 그리고 환경 요소들이 비행에 미치는 영향에 대하여 전반적으로 평가하는 것이다. 상황인식을 통해 조종사는 미리 결정을 내릴 수 있으며 어려 가지 선택지들을 평가할 수 있다. 반면 비행에 대한 중요한 정보를 놓치는 조종사는 사후 대응적 결정을 내리기 쉽다. 상황인식이 부족하다는 것은 조종사가 미래 상황에 대한 시야가 부족함을 의미한다. 이로 인해 조종사는 제한된 선택들과 함께 빠른 결정을 내려야 하는 경우가 많아진다. IFR 비행 도중 조종사는 다양한 수준의 상황인식과 함께 비행한다. 예를 들어 목적지로 향하던 도중 조종사가 높은 수준의 상황인식을 유지하고 있다. 이때 ATC가 예상치 못한 STAR를 발부하였다. 조종사는 해당 절차에 익숙하지 않았고 그 결과 상황인식이 감소하였다. 허나 STAR에 익숙해지고 정상 항법을 재개한 후에는 다시 높은 수준의 상황인식으로 되돌아갔다.

상황인식을 감소시키는 요인들로는 주의 산만, 비정상적이거나 예상치 못한 상황, 안일함, 높은 업무량, 익숙하지 않은 상황, 그리고 작동하지 않는 장비 등이 있다. 경우에 따라 상황인식 손실이 조종사의 통제 범위를 벗어날 수도 있다. 전기 시스템 고장으로 인한 자세계가 손실로 인하여 조종사는 항공기가 unusual attitude를 취하고 있음을 발견할 수 있다. 이 경우 정해진 절차를 통해 항공기 제어를, 그리고 상황인식을 회복한다. 특히 조종사는 사후 대응적 결정으로 인해 상황인식이 손실되는 것을 경계해야 한다. 상황인식을 회복하기 위해선 상황을 재평가하고 문제가 무엇인지 파악하기 위해 노력해야 한다. 조종사는 다른 출처들(예를 들어 항법 계기, 다른 조종사, 혹은 ATC)로부터 추가 정보를 얻어야 할 수도 있다.

Inadvertent Instrument Meteorological Condition(IIMC)

일부 조종사들은 IIMC가 IFR 비행에서는 적용되지 않는다 오해한다. 다음은 조종사가 의도치 않게 IMC에 진입할 수 있는 상황들이다.

1. IAP(instrument approach procedure) 도중에는 VMC(visual meteorological conditions)이였으나 circling to land를 수행할 때 IMC를 조우한 경우.

2. 비정밀 접근 도중 MDA에서 수평을 잡았을 때 overcast 구름 바로 아래였으며 VMC였다. 이때 항공기가 다시 구름으로 진입하였다. 이는 조종사가 고도를 정확하게 유지하지 못하여 구름으로 상승하였기 때문에, 혹은 구름이 아래쪽으로 경사져 있어서 MDA를 유지하는 동안 항공기가 다시 구름에 진입하였기 때문이다.

3. 의도치 않게 구름에 진입한 경우 조종사는 항공기 제어를 유지하고, holding fix를 향해 기동해야 하며, ATC에 교신해야 한다. 항법 수단이나 상황인식이 손실된 경우 조종사는 MSA로 상승해야 한다.

IIMC에서 살아남기 위해선 조종사는 상황의 심각성을 인지해야 한다. 조종사는 즉시 계기에 전념한 다음 적절한 회복 절차를 수행해야 한다.

Maintaining Aircraft Control

상황을 인지한 후 조종사는 계기를 통해 항공기를 제어해야 한다. 바깥을 육안으로 확인하려 시도할 경우 spatial disorientation이나 loss of control로 이어질 수 있다. 조종사는 시각 참조물을 설정하려 노력하는 대신 계기를 통해 항공기를 비행해야 한다.

항공기 제어 유지와 함께 가장 중요한 것은 즉시 상승하는 것이다. 즉각적인 상승을 통해 장애물로부터 더 멀리 떨어질 수 있을 뿐만 아니라 ATC의 레이더 수신도 개선된다. 즉각적인 상승은 현재 상황, 환경, 그리고 장애물에 적합하게 수행되어야 한다. 아래에는 IIMC 이후 항공기 제어를 유지하는데 도움이 되는 절차가 나열되어 있다. 가장 중요한 것은 절차를 수행하는 동안 IIMC를 알린 다음 상승을 시작하는 것이다. 다음 절차들은 거의 동시에 수행된다:

∙Attitude – 날개 수평을 만든다.

∙Heading – heading을 유지한다(장애물 회피를 위해 필요한 경우에만 선회한다).

∙Power – 원하는 상승률에 맞춰 출력을 조정한다.

∙Airspeed – 필요한 경우 대기속도를 조절한다.

계기 기동을 수행하는 동안 IIMC가 발생한 경우 가장 좋은 해결책은 실패 접근을 수행하는 것이다.

조종사는 항공기 자세와 관련하여 직관이나 시각적 해석 대신 계기를 믿어야 한다. 전정 감각(내이의 움직임 감지)은 조종사에게 혼란을 줄 수 있다. 관성으로 인하여 내이는 항공기 자세의 미세한 변화를 감지할 수 없으며 시간에 따라 일정한 속도로 발생하는 자세 변화도 정확하게 감지할 수 없다. 오히려 잘못된 감각으로 인해 항공기 자세가 바뀌지 않았음에도 불구하고 자세가 바뀌었다 믿게 되어 공간정위상실로 이어질 수 있다.

ATC Requirements During an In-Flight Emergency

in-flight emergency 도중 조종사는 ATC로부터 도움을 얻을 수 있다. 조종사는 ATC가 제공하는 서비스를, 그리고 이용 가능한 선택지들을 알아야 한다. 이러한 서비스를 통해 조종사는 항공기 제어에 더 집중할 수 있으며 더 나은 결정을 내릴 수 있다.

Provide Information

emergency 도중 조종사는 최대한 많은 정보를 ATC에 제공해야 한다. 이러한 정보를 통해 ATC는 어떤 종류의 지원을 제공할 수 있는지를 결정한다. 정보에 대한 조건은 상황에 따라 다르다. in-flight emergency에 대해 ATC는 최소한 다음 정보를 요구한다:

∙항공기 식별부호 및 형식.

∙발생한 상황.

∙조종사의 요구 사항.

시간과 상황이 허락한다면 조종사는 ATC에게 추가 정보를 제공해야 한다. 다음은 ATC로 하여금 조종사를 더욱 지원하는데 도움이 될 수 있는 추가 정보들이다.

∙항공기 고도.

∙출발지 및 목적지.

∙대기속도.

∙남은 연료(시간 단위).

∙마지막으로 알고 있던 heading.

∙눈에 보이는 랜드마크.

∙수신하는 NAVAID(Navigational aids) 신호.

∙마지막으로 알고 있던 시간 및 위치.

∙항공기 색깔.

∙기상.

∙항공기에 탑재된 비상 장비.

∙탑승 인원의 수.

∙IFR 비행에 대한 조종사의 역량.

∙항법 장비 기능.

조종사가 요청할 경우, 혹은 ATC에 의해 필요하다 판단된 경우 ATC는 FAA가 운영하는 레이더 시설과 DF 시설의 서비스를 요청할 수 있다. 또한 ATC는 다른 기관들(예를 들어 USCG와 기타 지방 당국)에 긴급 서비스를 요청할 수도 있다.

Radar Assistance

레이더는 emergency 상황인 조종사가 사용할 수 있는 귀중한 자산이다. ATC는 레이더를 통해 항공기에게 항법 지원을 제공하며 emergency 도중 항공기의 last-known location을 제공할 수 있다. VFR 항공기가 IMC weather conditions에 직면하였거나 직면하기 직전인 경우 조종사는 VFR airports나 VFR conditions로 향하는 radar vectors를 요청할 수 있다. 조종사가 계기 한정 자격을 가지고 있으며 항공기가 IFR 비행을 수행할 수 있다 판단하였다면 IFR 비행계획서를 제출한 다음 ATC에 목적지 공항으로 향하는 clearance를 요청해야 한다. 항공기가 이미 IFR conditions에 진입하였다면 ATC는 적절한 terrain/obstacle clearance minimum altitude를 알려줄 수 있다. 항공기가 terrain/obstacle clearance minimum altitude 아래에 있을 때 레이더 식별이 완료되었거나, 혹은 정확한 위치 정보를 수신하였다면 ATC는 terrain/obstacle clearance minimum altitude로 상승할 수 있는 heading이나 radial을 제공할 수 있다.

Emergency Airports

ATC는 emergency airport 추천 시 기상 조건, 그리고 공항까지의 거리와 관련하여 남은 연료의 양을 고려한다. 조종사에게 발생한 상황에 따라 특정 기상 현상이 가중적으로 고려되어야 할 수도 있다. 조종사는 IFR conditions가 존재하는 가까운 공항 대신 VFR conditions가 존재하는 먼 공항에 착륙하는 것을 선택할 수 있다. 기타 고려 사항으로는 공항 상태, NAVAID 상태, 항공기 형식, 조종사 자격, 그리고 emergency airport로 향하는 vectoring/homing 역량이 있다. 또한 ATC와 조종사는 emergency airport로 비행하는데 사용될 수 있는 guidance를 결정해야 한다. 다음과 같은 선택지들을 이용할 수 있다:

∙레이더.

∙DF.

∙다른 항적을 뒤따르기.

∙NAVAIDs.

∙랜드마크 지문항법(pilotage).

∙compass headings.

Emergency Obstruction Video Map(EOVM)

EOVM은 terrain/obstacle clearance minimum altitude가 유지될 수 없는 emergency 상황 도중 조언 업무를 용이하게 만들기 위해 고안되었다. EOVM은 다음 조건에서만 사용된다:

1. 조종사가 emergency를 선포한 경우.

2. 조종사가 terrain/obstacle clearance minimum altitude를 유지할 수 없어서 emergency 상황이 존재하거나 임박하였다 관제사가 판단한 경우.

Note: terrain/obstacle clearance minimum altitude는 MIA, MEA, MOCA, 혹은 MVA로 규정될 수 있다.

emergency vectoring service 제공 시 관제사는 다음을 조종사에게 알려준다: 발부되는 모든 headings는 항공기를 낮은 지형/장애물로 향하도록 만드는 조언이다. EOVM에 표시되는 고도와 장애물은 장애물/지형의 실제 고도 및 위치이며 장애물 간격을 위한 lateral buffer나 vertical buffer는 포함되지 않는다.

Responsibility

조난(distress) 항공기와 교신하는 ATC는 비상 상황을 처리해야하며 지원 시설들의 활동들을 지휘해야 한다. 다른 시설이 현 상황을 더 잘 처리할 수 있는 경우가 아닌 한 ATC는 이러한 책임을 다른 시설로 이전하지 않는다. 조난 항공기에 대한 정보를 수신한 경우 ATC는 자세한 정보를 center로 전달한다. center는 정보를 수집하고, SAR(search and rescue)와 협조하며, 적절한 기관에 정보를 배포하는 중심지 역할을 한다.

121.5MHz와 243.0MHz는 비상 주파수이다. 허나 조종사는 마지막으로 교신하였던 주파수를 유지해야 한다. 조종사는 적절한 이유가 있는 경우에만 주파수를 변경해야 한다. 필요한 경우, 그리고 기상 조건과 상황이 허락하는 경우 ATC는 교신, 레이더, 혹은 DF 수신을 개선하기 위하여 고도를 상승하라 권장한다.

Escort

escort aircraft는 적절한 대형을 고려 및 평가해야 한다. 기동 시 항공기가 구름을 통과하는 경우에는 특별한 고려가 필요하다. emergency 도중에는 in-flight join up을 수행해서는 안 된다(단, 모든 조종사들이 편대비행에 익숙하고 이를 수행할 수 있으며 의사소통이 가능하고 서로를 육안 확인한 경우 제외).

Introduction

arrival and approach를 위한 준비는 en route 구간으로부터 하강하기 훨씬 전에 시작된다. 조기에 계획을 세움으로써 조종사는 항공기를 정밀하게 제어하는데 집중할 수 있으며 비행의 마지막 구간에서 발생할 수 있는 문제를 더 제대로 대처할 수 있다.

이 장은 IFR(instrument flight rule) arrivals를 위해 조종사와 ATC가 사용하는 절차를 중점적으로 설명한다. 그 목적은 en route 구간과 approach 구간 사이의 전환과 관련된 ATC arrival procedures와 조종사 책임을 제공하기 위함이다. 이 장은 STARs(standard terminal arrival routes), descent clearances, descent planning, 그리고 ATC procedures를 강조하며 en route 구간(보통 STAR가 시작되는 지점)과 STAR 종료 지점 사이의 전환에 중점을 둔다.

IFR arrival options에는 en route structure에서 approach gate나 IAF(initial approach fix)로 직접 향하는 것, visual arrival, STARs, 그리고 radar vectors가 포함된다. 관제 공역 내에서 ATC는 분리를 위해, 소음 감소를 위해, 운영상 이점이 있을 때, 혹은 조종사가 요청할 때 radar vectors를 사용한다. 관제 공역 바깥에서의 vectors는 조종사 요청 시에만 제공된다. 관제사가 vector를 시작하였으며 해당 vector가 이전에 할당하였던 non-radar route를 벗어나게 만드는 경우 관제사는 vector의 목적을 알려준다. area navigation(RNAV) routes를 운영하는 경우에는 보통 자체 항법을 유지하도록 허용된다.

Navigation in the Arrival Environment

가장 중요한 항행 조건은 항공기를 안전하게 분리해야 한다는 것이다. non-radar environment의 경우 ATC는 항적들을 분리할 수 있는 자체적 수단이 없다. 따라서 ATC는 항공기의 실제 위치 및 고도를 결정하기 위하여 조종사가 제공하는 정보를 전적으로 의존해야 한다. 이 경우 ATC가 분리를 제공하기 위해선 정확한 항법이 필수적이다.

심지어 radar environment에서도 특정 상황의 경우 정확한 항법 및 위치 보고가 여전히 분리를 제공하는 주요 수단이다. 대부분의 상황에서 ATC는 항공기의 항법을 책임지지 않는다. ATC는 조종사들의 정확한 항법에 의존하므로 모든 IFR operations 도중 비행 안전은 특정 수준의 항법 성능을 달성 및 유지하는 조종사의 능력에 달려있다. ATC는 레이더를 사용하여 항법 성능을 감시하고, 항법 오류의 가능성을 감지하며, 교통 흐름을 신속하게 처리한다. non-radar environment의 경우 ATC는 항공기의 실제 위치, 혹은 다른 항공기와의 관계에 대한 자체적 수단이 없다. 따라서 clearance로부터 편차가 발생할 경우 항법 오류를 감지하는, 그리고 충돌 위험을 해결하는 ATC의 능력이 심하게 저하된다.

항법 성능의 개념은 특정 경로 및 고도에 대해 유지되어야 하는 정밀도를 포함한다. 항법 성능의 수준은 항적의 양, 그리고 비행경로의 복잡성에 따라 지역마다 다르다. 항법 성능의 수준은 대양이나 외딴 육지보다 국내 공역에서 더 정밀해야 한다. 왜냐하면 국내 공역의 항적 밀도가 훨씬 더 높기 때문이다.

항법 성능의 개념은 14 CFR Part 121.103과 121.121에 규정되어 있다(각 항공기는 ATC에 필요한 수준의 정확도로 항행해야 함). 14 CFR Part 91.123의 조건들도 이러한 기본 개념을 반영한다. commercial operators는 본인의 운영기준을 준수해야 하고, navigational operations의 범주를 이해해야 하며, ATC에 필요한 수준의 정확도로 항행할 수 있어야 한다.

navigational operations는 두 가지 범주로 나뉜다: Class I navigation, 그리고 Class II navigation. Class I navigation은 ICAO standard NAVAIDs(VOR, VOR/DME, NDB, 등등) 서비스 범위 내의 관제공역이나 비관제공역에서 수행되는 모든 en route operation을 의미한다.

Class II navigation은 Class I navigation으로 분류되지 않는 모든 en route operation으로 여기는 ICAO standard NAVAIDs의 서비스 범위 바깥에서 이루어지는 모든 운영이나 운영의 일부를 포함한다. 예를 들어 VOR만을 갖춘 항공기가 federal VORs의 서비스 범위 바깥을 운항하는 경우 해당 항공기는 Class II navigation을 수행한다. Class II navigation이 자동으로 장거리 특수 항법 시스템을 요구하지는 않는다. 특수 항법 기술이 conventional NAVAIDs를 보완하는 경우에는 이러한 NAVAIDs를 통해 Class II navigation을 수행할 수 있다. Class II navigation은 대양을 횡단하는 운항을, 그리고 외딴 육지에서의 운항(예를 들어 북극)을 포함한다. Class II operations에 승인된 특수 항법 시스템의 유형에는 INS(inertial navigation system), Doppler, 그리고 GPS(global positioning system)가 있다. 그림 3-1은 Class I/Class II navigation의 몇 가지 예시를 제공한다.

Descent Planning

순항으로부터의 하강을 계획하는 것은 중요하다. 왜냐하면 올바르게 구성된 상태로 approach gate에 도달하기 위해 대기속도와 고도를 소멸시켜야하기 때문이다. 너무 이르게 하강할 경우 낮은 고도에서의 비행시간이 증가하여 연료 소모가 증가한다. 반면 너무 늦게 하강할 경우 접근 도중 대기속도와 하강률을 제어하는데 문제가 발생한다. 비행 전에 조종사는 특정 계기 접근에 대해 cruising altitude로부터 approach gate altitude까지 하강하는데 필요한 연료, 시간, 그리고 거리를 계산해야 한다. 하강 전에 조종사는 목적지의 기상(바람 정보 포함)을 확인해야 한다. 목적지 공항의 기상이 좋지 않을 경우 하강이 느려지거나, 혹은 실패접근이 필요할 수 있다. 이들은 충분한 양의 연료를 필요로 하므로 하강을 시작하기 전에 계산되어야 한다. 하강을 계획하기 위해 조종사는 cruise altitude, approach gate altitude나 initial approach fix altitude, descent groundspeed, 그리고 descent rate를 알아야 한다. 비행 도중 고도, 기상, 그리고 바람의 변화에 따라 이러한 정보들을 업데이트해야 한다. approach gate는 ATC가 항공기를 final approach course로 vector 하는데 사용하는 가상의 지점이다. approach gate는 final approach course를 따라 FAF(final approach fix)로부터 1NM(공항 반대편으로) 떨어진 지점에 설정되며 landing threshold로부터 5NM 이내에 위치해서는 안 된다.

자주 사용되는 기법 중 하나는 descent rule of thumb이다. 이는 새로운 고도에 도달하고자 하는 지점까지의 거리를 기준으로 하강 시점을 결정하는데 사용된다. 먼저 하강해야 하는 고도를 300으로 나눈다. 예를 들어 cruising altitude(7,000ft)에서 pattern altitude(1,000ft)로 하강하는 경우 6,000ft의 고도 손실이 필요하다. 이를 300으로 나누면 20이 된다. 따라서 20NM 전에 하강을 시작해야 한다. 또한 어떤 ROD(rate-of-descent)가 사용되어야 하는지를 알아야 한다.

3도 경로에 대한 ROD를 결정하기 위해선 groundspeed에 5를 곱하면 된다. 120knots로 비행하는 경우 원하는 경로를 비행하기 위한 ROD는 600fpm(120 x 5 = 600)이 된다. 이전 예시에서 6,000ft의 고도 손실을 위해선 20NM 지점에서 하강을 시작해야 한다고 결정하였다. groundspeed가 120knots인 경우 이는 항공기가 분당 2NM을 이동함을 의미한다. 따라서 20NM을 이동하기 위해선 10분이 걸린다. 600fpm으로 10분을 이동한다는 것은 6,000ft가 손실된다는 것을 의미한다.

이러한 계산이 비행 전에 이루어져야 하며 비행 도중 rules of thumb가 업데이트 되어야 한다. 예를 들어 조종사는 STAR의 “cross 40 DME West of Brown VOR at 6,000”이라는 expected clearance를 기준으로 하강을 계획한 다음 250노트로부터의 감속을 위하여 rule of thumb를 적용할 수 있다. 여기에는 특정 지점에서의 대기속도 계획이 포함될 수 있다(예를 들어 runway threshold로부터 25NM 지점에서는 250knots, 20NM 지점에서는 200knots, 그리고 15NM 지점에서는 150knots).

Vertical Navigation(VNAV) Planning

VNAV는 flight plan의 수직 구성 요소이다. 접근 경로는 TOD(top-of-descent) point에서 E/D(end-of-descent) waypoint(이는 보통 활주로, 혹은 MAP임)까지 계산된다(non-FMS aircraft의 경우 approach gate까지 계산됨). VNAV path는 항공기 성능, approach constraints, 기상 정보(바람, 온도, 착빙 조건, 등등), 그리고 항공기 무게를 기반으로 계산된다.

FMS가 사용하는 두 가지 유형의 VNAV paths는 performance path, 혹은 geometric path이다. performance path는 idle(혹은 near idle) power를 이용하여 TOD에서 첫 번째 constrained waypoint까지 계산된다. [그림 3-3] geometric path는 두 개의 constrained waypoints 사이에서, 혹은 특정 vertical angle에서 point-to-point descent로 계산된다. geometric path는 performance path보다 얕으며 보통 non-idle path이다. [그림 3-4]

LNAV/VNAV Equipment

lateral navigation/vertical navigation(LNAV/VNAV) equipment는 측면 접근 경로 안내와 수직 접근 경로 안내를 모두 제공한다는 점에서 ILS(instrument landing system)과 유사하다. LNAV/VNAV minimums를 사용하는 접근은 baro-VNAV(barometric VNAV) systems 및/혹은 WAAS(wide area augmentation system)을 사용한다.

Note: WAAS는 GPS로부터 발생한 위치 정보의 부정확성을 탐지 및 수정하는데 사용되는 지상국들을 활용한다. WAAS를 통해 수직 위치 정보의 정확도가 3m 이내로 향상된다.

WAAS를 사용하기 위해선 WAAS 신호 수신 기능을 갖춘 IFR-approved GPS receiver를 장착해야 한다. 이는 WAAS의 오류 보정 신호를 위치 결정 절차에 통합한다. WAAS를 지원하는 GPS 수신기를 통해 조종사는 RNAV approach를 로딩할 수 있으며 접근 차트에 표시된 lateral/vertical profile을 따라 안내를 받을 수 있다. [그림 3-5 및 3-6] 항공기에 어떤 종류의 장비가 설치되어 있는지, 그리고 어떤 용도가 승인되어 있는지를 파악하는 것은 매우 중요하다. 또한 WAAS 기능이 없는, 혹은 WAAS를 갖추지 않은 IFR approved GPS receivers의 VNAV 기능을 통해 항공기가 LNAV/VNAV minimums를 비행할 수 있는 것은 아니라는 점을 이해해야 한다.

FMS는 대부분의 최신 항공기, 항공사, 그리고 performance based navigation을 필요로 하는 모든 운영자들의 주된 수단이다. 대부분의 최신 FMS는 LNAV/VNAV와 WAAS를 갖추고 있다. FMS는 VNAV path를 따라 flight control steering을, 그리고 thrust guidance를 제공한다. 일부 시스템은 VNAV path만을 알려줄 뿐 auto-throttle 기능은 갖추지 않을 수 있다. 이러한 시스템의 경우 arrival/approach 구간 도중 하강 경로를 유지하기 위한 조종사 업무량이 증가한다.

Descent Planning for High Performance Aircraft

turbojets의 경우 비행 전 계획 도중 approach gate 및 airport environment로의 IFR descent를 계획하는 것이 특히나 중요하다. 이때 high performance aircraft를 위한 TOD가 사용되며 이는 approach gate 고도를 기초로 직접 계산되거나, 혹은 FMS를 통해 자동으로 계산된다. 제트 항공기의 initial IFR descent planning을 위한 일반적인 rule of thumb는 3 : 1 법칙이다. 이는 1,000ft를 하강하는데 3NM이 소요됨을 의미한다. 비행기가 FL 310에 있으며 approach gate나 initial approach fix가 6,000ft에 있다면 initial descent에 25,000ft(31,000 – 6,000)가 필요하다. 25에 3을 곱하면 75가 된다. 따라서 normal jet airplane, idle thrust, speed Mach 0.74 ~ 0.78, 그리고 VS 1,800 ~ 2,200 fpm을 기반으로 approach gate로부터 75NM 지점에서 하강을 시작한다. 배풍이 부는 경우 배풍 10knots 당 2NM을 더한다. 정풍이 부는 경우 정풍 10knots 당 2NM을 뺀다. descent planning 도중 최신 METAR(aviation routine weather report)나 ATIS(automatic terminal information service)를 통해 목적지 공항에서 사용 중인 활주로를 확인한다. 현재 사용 중인 활주로, 그리고 STAR에 따라 거리가 크게 달라질 수 있다. 그 목표는 가장 경제적인 하강 지점을 결정하는 것이다.

normal jet descent-planning chart의 예시가 그림 3-7에 나타나 있다. 1번 항목은 하강이 시작되는 기압 고도를, 2번 항목은 하강에 필요한 시간을, 3번 항목은 해수면까지 하강하는 도중 소비되는 연료량을, 그리고 4번 항목은 비행거리를 나타낸다. 5번 항목은 Mach 0.80의 대기속도를 기준으로 함을(단, 280KIAS에 도달하기 전까지) 의미한다. 10,000ft MSL 미만에서의 속도 제한(250knots)의 경우 그 영향이 미미하므로 차트에 포함되지 않는다. 또한 온도나 무게의 변화로 인한 영향은 무시할 수 있는 수준이므로 생략되었다.

순항 및 하강 도중 조종사는 해당 제조업체의 권장 사항에 맞춰 항공기를 관리해야 한다. flight manuals와 operating handbooks에는 cruise/descent checklists, 특정 순항 외장에 대한 performance charts, 그리고 descent charts(하강에 필요한 연료, 시간, 그리고 거리에 대한 정보를 제공하는 차트)가 포함되어 있다. 조종사들은 매 비행 전에 이러한 정보를 검토함으로써 항공기가 순항 및 하강 도중 어떻게 운항되어야 하는지를 알아야 한다. stabilized descent란 적절한 하강 경로를 유지하기 위하여 적절한 출력을 설정하고, 최소한의 조종간 입력을 적용하는 preplanned maneuver를 의미한다. 과도한 조종간 입력이 발생한 경우 이는 하강이 부적절하게 계획되었음을 나타낸다. 순항 고도로부터의 IFR descent를 계획함으로써 계기 접근이 시작되기 전에 항공기가 approach gate altitude나 initial approach fix altitude에 도달할 수 있도록 만든다. 예를 들어 3,000ft에서의 crossing restriction을 만족하기 위하여 11,000ft에서 하강해야 한다. [그림 3-8] 목적지 공항 접근 도중 200knots의 속도 제한이 있으므로 조종사는 190knots의 하강 속도와 1,000fpm의 하강률을 선택하였다. 10knot의 정풍이 있다 가정할 경우 groundspeed는 180knots이다.

Descending From the En Route Altitude

순항 구간으로부터 계기 접근 절차로 전환하기 위해선 특정 waypoint에 특정 고도로 도달해야 하는 경우가 있다. 이러한 조건이 arrival procedure에 게재되어 있는 경우, 혹은 ATC에 의해 발부된 경우 이를 crossing restriction이라 부른다. 설령 ATC가 descent at the pilot’s discretion을 인가하였다 하더라도 조종사는 접근을 시작하기에 편리한 waypoint 및 altitude를 선택해야 한다. 어떠한 경우이든 순항 고도로부터 특정 waypoint나 altitude로 하강하기 위해선 계획이 필요하다.

ATC는 조종사에게 특정 고도로 하강하라 요청할 수 있다. 일반적으로 이러한 clearance는 en route 항적 분리가 목적이므로 조종사는 이에 신속하게 대응해야 한다. 할당받은 고도로부터 1,000ft 상공까지는 최적의 하강률로 하강한다. 그런 다음 할당받은 고도까지는 500 ~ 1,500fpm의 하강률로 하강한다. 조종사는 어떠한 경우이든 최소 500fpm으로 하강할 수 없다면 ATC에 알려야 한다(단, 10,000ft MSL에서 250KIAS로 감속할 때 제외).

두 번째 유형의 clearance는 “descend at pilot’s discretion”이다. ATC가 이러한 clearance를 발부한 경우 조종사는 원하는 때에 원하는 속도로 하강할 수 있다. 또한 조종사는 하강 도중 중간 고도에서 잠시 level off를 수행할 수 있다. 허나 한번 고도를 벗어났다면 해당 고도로 되돌아갈 수 없다.

또한 descent clearance에 “pilot’s discretion” 구간이 포함될 수도 있다(예를 들어 “cross the Joliet VOR at or above 12,000, descend and maintain 5,000”). 이러한 clearance에서 조종사는 Joliet VOR을 12,000ft MSL 이상으로 통과하기만 한다면 언제든 현재 고도에서 하강할 수 있다. 그런 다음에는 5,000ft MSL에 도달할 때까지 정상 하강률로 하강해야 한다.

pilot’s discretion clearance는 ATC만의 선택지가 아니다. 보다 효율적인 운항을 위하여 조종사 또한 이러한 clearance를 요청할 수 있다. 예를 들어 조종사가 overcast layer 상공을 비행 중인 경우 항공기가 최대한 오랫동안 구름 위에 머물 수 있도록 pilot’s discretion을 요청할 수 있다. 이는 현재 착빙이 발생하기 유리한 상황이며 항공기가 착빙 방지 기능을 갖추지 아니한 경우 특히나 중요할 수 있다. 조종사는 순항 고도를 더 오래 유지함으로써 연료를 절약하거나, 혹은 착빙 조건에서의 장시간 비행을 피할 수 있다. 또한 이러한 유형의 하강은 조종사로 하여금 잔잔한 공기에서 수평을 유지할 수 있도록 허용하여 난기류에서 보내는 시간을 최소화해준다.

Controlled Flight Into Terrain(CFIT)

arrivals 도중 부적절한 하강 계획 및 수행으로 인하여 많은 사고가 발생하였다. commercial jet operations가 시작된 이래 9,000명 이상의 사람들이 CFIT(controlled flight into terrain)로 인해 사망하였다. CFIT는 정상적으로 작동하는 항공기가 부주의로 인해 지상, 물, 혹은 장애물에 충돌하는 사고를 말한다.

CFIT 사고의 근본적 원인은 조종사의 상황인식 부족과 관련되어 있다. 상황인식의 한 가지 정의는 항공기와 조종사의 안전한 운항에 영향을 미치는 요인 및 조건을 정확하게 인지하는 것이다. CFIT의 원인은 지상, 물, 혹은 장애물에 대한 수직 위치/수평 위치 인지 부족이다. 모든 CFIT 사고의 2/3 이상이 고도 오류, 혹은 수직 위치 인지 부족으로 인하여 발생한다. CFIT 사고는 보통 저시정 조건이 IMC(instrument meteorological conditions)나 어둠과 복합적으로 작용할 때 자주 발생한다.

관제사와 조종사가 제대로 의사소통을 하지 못하는 것은 CFIT 사고의 원인이다. 과중한 업무량으로 인하여 급하게 교신을 할 수 있으며 이때 축약된, 혹은 비표준 어법이 사용될 수 있다. 원활한 교신의 중요성은 ATC와 MD-80 조종사의 보고서를 통해 명확히 드러났다.

레이더로 항적 상황을 살피던 도중 관제사는 MD-80이 6,400ft를 통과하여 하강하고 있음을 발견하였다. 관제사는 즉시 최소 6,500ft로 상승하라 지시하였다. 관제사의 경고 덕분에 조종사는 지형을 회피하였다. 무선 교신 기록에 따르면 항공기는 7,000ft로 승인되었다. 허나 조종사는 5,000ft라 read back을 하였고 5,000ft로 하강하였다. 조종사가 5,000ft를 read back 하였을 때 관제사로부터의 수정은 없었다. 보고서에서 조종사는 이렇게 말하였다: “산과의 거리가 얼마나 떨어져 있었는지는 모르겠다. 허나 관제사와 조종사 사이의 원활한 교신이 얼마나 중요한지는 확실히 알 수 있었다.”

ATC가 항상 항공기의 안전한 지형 회피를 책임지지는 않는다. ATC는 조종사로 하여금 항로를 벗어나 특정 지점으로 직접 향할 수 있도록 en route clearances를 발부하는 경우가 많다. 이러한 유형의 clearance를 수락하는 조종사는 안전한 지형 회피에 대한 책임 공유도 받아들이는 것이다. 조종사는 운항 지역상 가장 높은 지형 및 장애물의 높이를, 그리고 높은 지형에 대한 자신의 위치를 파악해야 한다. [그림 3-9]

조종사와 관제사 사이의 훌륭한 의사소통만이 중요한 것은 아니다. 1974년에 발생한 사고결과 NTSB(National Transportation Safety Board)는 다음과 같이 말하였다: “하강 도중 조종사들이 나눈 불필요한 대화가 조종실 내 해이한 분위기를 나타냈으며 이는 접근 내내 계속되었다.” NTSB는 그 원인을 다음과 같이 말하였다: “조종사들이 규정된 절차를 따르지 않는 등 조종실 규율을 제대로 지키지 않아 접근 도중 critical points에서 고도를 인지하지 못하였다.”

1981년 FAA는 14 CFR Part 121.542/135.100(Flight Crewmember Duties)을 발행하였다. 이는 흔히 “sterile flight deck rules”라 불린다. 이 조항들은 조종사가 arrivals 도중 경로와 고도를 이탈하지 않도록 방지하는데 도움을 제공할 수 있다. 규정은 다음을 명시한다: (a) 모든 조종사들은 critical phase of flight 도중 항공기의 안전한 운항을 위해 필요한 임무를 제외하고는 어떤 임무도 요구하거나 수행할 수 없다. 불필요한 회사 교신, 불필요한 기내 방송, 그리고 불필요한 서류 작업은 항공기의 안전한 운항을 위해 필요하지 않다. (b) 모든 조종사들은 critical phase of flight 도중 조종사의 업무 수행에 방해될 수 있는 모든 활동들에 관여하거나 허가할 수 없다. 식사, 불필요한 대화, 그리고 비행과 관련 없는 간행물 읽기와 같은 활동들은 항공기의 안전한 운항을 위해 필요하지 않다. (c) critical phase of flight(비행 중요 단계)는 모든 ground operations(taxi, takeoff, 그리고 landing 포함)를, 그리고 10,000ft 미만에서 수행되는 기타 모든 flight operations(단, 순항 비행 제외)를 포함한다.

Standard Terminal Arrival Routes(STARs)

STAR는 특정 공항으로 향하는 입항 IFR 항공기에게 적용하기 위하여 설정된 ATC-coded IFR route이다. STAR는 조종사와 관제사 사이에 중요한 의사소통 형태를 제공한다. 조종사가 STAR에 대한 clearance를 수락할 경우 이는 arrival 도중 어떤 경로로 비행할지, 그리고 경우에 따라서는 어떤 고도 및 속도로 비행할지를 관제사와 주고받은 것이다. STAR는 en route structure를 벗어나 목적지로 향하는 일반적인 방법을 제공한다. STAR는 조종사가 사용할 수 있도록 그래픽 및 텍스트 형식으로 게재되는 preplanned IFR ATC arrival procedure로 이는 clearance delivery procedures를 간소화한다.

DPs(departure procedures)는 공항 활주로에서 시작하여 en route structure로 연결된다. 허나 STARs는 en route structure에서 시작되며 활주로까지 연결되지 않는다. STARs의 경우 주로 여러 활주로에, 그리고 때로는 여러 공항에 서비스를 제공하기 때문이다.

STARs는 en route 구간과 approach 구간 사이의 전환을 용이하게 만든다. STAR는 ATC가 지정한 fix나 NAVAID에서 종료되며 이를 통해 계기 접근 절차에 연결되거나, 혹은 radar vectors가 이루어진다. STAR를 계기 접근 절차와 연결하는 목표는 원활한 수평 및 수직 전환을 위함이다. 전체적인 descent/deceleration profiles가 유지될 수 있도록 STAR와 접근 절차가 서로 연결되어야 한다. 이는 종종 교통량이 많은 terminal area로 향하는 preferred route가 된다. [그림 3-10]

STARs는 en route structure에서 approach gate, outer fix, instrument approach fix, 혹은 arrival waypoint로의 전환을 제공하며 보통 instrument approach procedure나 visual approach procedure에서 종료된다.

conventional NAVAIDs를 기반으로 하는 STARs의 경우 procedure design과 obstacle clearance criteria는 en route criteria와 동일하다(Chapter 2, En Route Operations 참조). STAR procedure는 보통 대략 318ft/NM의, 즉 대략 3도의 descent gradient를 포함한다. 특정 경로를 따라 altitude restrictions가 존재하는 경우 이를 충족하기 위하여 descent gradient가 달라져야 한다. 공역 및 항공 교통 제한으로 인하여 altitude restrictions가 필요한 경우가 많다. STAR에 대한 새로운 설계 지침은 2016년 3월에 발행된 FAA Order 8260.3에 나타나 있다. 일부 STARs는 이전 지침인 FAA Order JO 7110.9에 따라 설계되어 있다. 새로운 지침은 STAR의 마지막 부분에 대하여 더 얕은 descent gradient를 요구한다. 또한 STARs는 speed restriction을 갖춘 모든 waypoint에서의 감속 구간을 고려한다. 이때 보통 10knots의 속도 감소 당 1NM의 거리가 더해진다.

RNAV STARs or STAR Transitions

RNAV로 지정된 STARs는 conventional STARs와 동일한 용도로 사용된다. 허나 이는 FMS나 GPS를 갖춘 항공기만이 사용할 수 있다. RNAV STAR나 STAR transition은 보통 flyby waypoints를 사용한다(운영상 필요한 경우에만 fly over waypoints가 사용됨). descent/deceleration profiles를 최적화하기 위하여 이러한 waypoint에 crossing altitudes/speeds가 할당될 수 있다.

RNAV STAR procedure design은 이 외의 RNAV procedures와 유사한 design criteria를 사용한다. 또한 RNAV STAR procedures는 필수 항법 장비, 조종사 절차, 그리고 STAR 개발에 사용된 절차 및 기준에 따라 RNAV1이나 RNAV2로 지정된다. RNAV 1 지정자나 RNAV 2 지정자는 차트의 notes에 표시된다. RNAV 1 STARs는 RNAV 2보다 더 높은 장비 조건을, 그리고 종종 더 엄격한 RNP(required navigation performance) 허용오차를 가지고 있다. RNAV 1 STARs의 경우 조종사는 RNAV courses를 운항하는 동안 CDI(course deviation indicator)/flight director 및/혹은 autopilot을 LNAV mode로 사용해야 한다. RNAV 1 STARs는 보통 교통량이 많은 지역에 지정된다. 관제사는 다양한 방법으로 RNAV STAR를 승인할 수 있다.

clearance가 단순히 “cleared HADLY ONE arrival”이라 명시된 경우 조종사는 해당 arrival의 측면 경로만을 사용해야 한다.

∙“cleared HADLY ONE arrival, descend and maintain flight level two four zero.”와 같은 clearance를 받은 경우 조종사는 할당받은 고도까지만 하강해야 한다.

∙“descend via”라는 문구를 통해 하강을 승인받은 경우 조종사는 차트에 게재된 lateral guidance와 altitude restrictions를 따라야 한다.

∙또한 관제사는 특정 예외 사항을 갖춘 arrival을 사용하도록 승인할 수도 있다. 예를 들어, "Descend via the Haris One arrival, except after Bruno, maintain one zero thousand." 이 경우 조종사는 BRUNO에 도착하기 전까지 모든 altitude/airspeed restrictions를 준수함과 동시에 lateral/vertical guidance를 따라야 한다. 그런 다음 ATC로부터 하강 승인을 받기 전까지는 10,000ft를 유지한다.

∙또한 STAR를 교차하는 직진 경로가 주어진 다음 lateral guidance와 altitude restrictions를 위해 해당 STAR를 사용하도록 승인될 수도 있다. 예를 들어, “Proceed direct MAHEM, descend via the MAHEM TWO arrival.”

Interpreting the STAR

STAR는 departure/approach chart와 거의 동일한 기호를 사용한다. STAR arrival route(이는 basic STAR procedure나 common route라고도 불림)는 arrival로 향하는 다양한 (en route) transitions가 모이는 하나의 NAVAID, intersection, 혹은 fix에서 시작된다. STAR en route transition은 하나 이상의 en route airways, jet routes, 혹은 RNAV routes를 basic STAR procedure에 연결하는데 사용되는 구간이다. 이는 여러 방향의 항적들을 하나의 STAR로 모으는 여러 경로들 중 하나이다. 이를 통해 여러 방향의 입항 항공편들이 하나의 차트에 수용되어 공역 내 교통 흐름이 적절하게 라우팅 된다.

clearance를 간소화하기 위해, 그리고 주파수 혼잡을 줄이기 위해 STARs가 어떻게 사용되는지를 설명하기 위하여 다음의 arrival clearance를 고려해보자: “Cessna 32G, cleared to the Seattle/Tacoma International Airport as filed. Maintain 12,000. At the Ephrata VOR, intercept the 221° radial to CHINS Intersection. Intercept the 284° radial of the Yakima VOR to RADDY Intersection. Cross RADDY at 10,000. Continue via the Yakima 284° radial to AUBRN Intersection. Expect radar vectors to the final approach course.” [그림 3-11].

이제 terminal area에 STAR가 존재할 경우 동일한 clearance가 어떻게 발부되는지를 고려해보라. “Cessna 32G, cleared to Seattle/Tacoma International Airport as filed, then CHINS EIGHT ARRIVAL, Ephrata Transition. Maintain 10,000 feet.” 더 짧은 교신만으로도 동일한 정보를 전달할 수 있다.

조종사와 관제사 모두 무엇을 예상해야 하는지를 알고 있다면 안전성이 향상된다. 반복적인 clearances를 줄임으로써 효과적인 교신이 증가하며 관제 주파수 혼잡이 감소한다. 이를 위하여 STARs가 다음 기준에 따라 개발된다:

∙STAR는 간단하고 이해하기 쉬워야 하며 가능하면 한 페이지로 제한되어야 한다.

∙STAR transition은 다양한 형식의 항공기를 수용할 수 있어야 한다.

∙군용기와 민간 항공기가 동일한 arrival을 사용할 수 있도록 가급적 VORTAC을 사용한다.

∙가급적 DME arcs를 절차에 포함하지 않는다. 왜냐하면 IFR로 운항하는 모든 항공기가 이를 항행할 장비를 갖추지 않기 때문이다.

∙ATC가 지정하는 경우 altitude restriction과 airspeed restriction이 포함된다. [그림 3-12]

STARs는 보통 절차가 시작되는 지점에 따라 이름이 지어진다. 미국의 경우 보통 STAR가 시작되기 전에 en route transitions가 있다. 따라서 STAR의 명칭은 en route transitions가 모이는 마지막 fix와 같으며 이 지점에서 basic STAR procedure가 시작된다. 따라서 CHINS Intersection에서 시작되는 STAR는 CHINS SEVEN ARRIVAL이 된다. arrival의 상당 부분(예를 들어 NAVAID와 관련된 고도, 경로, 혹은 정보)이 수정될 경우 arrival 번호가 변경된다. 예를 들어 절차의 수정으로 인하여 CHINS SEVEN ARRIVAL은 현재 CHINS EIGHT ARRIVAL이다.

공항에 대한 STAR를 연구할 경우 조종사는 그 지역의 특정 지형을 인지할 수 있다. initial fixes를, 그리고 해당 fixes가 en route chart 상 위치하는 지점을 확인한다. 항공기를 공역 경계 내로 유지하기 위해, 혹은 장애물 회피를 위해 step-down fixes가 arrivals에 포함될 수도 있다. fix들 사이의 경로에는 courses, distances, 그리고 minimum altitudes가 포함된다. 또한 airspeed restrictions가 교통 흐름에 도움이 되는 경우 해당 사항이 표시된다. 일부 STARs는 DME 및/혹은 ATC radar를 사용하도록 요구한다. 조종사는 legend를 참조하여 차트의 기호들을 해독할 수 있다. [그림 3-13]

STAR Procedures

조종사는 clearance에서 STAR를 수락하거나, 혹은 비행계획서에 STAR를 제출할 수 있다. 항공기가 목적지 공항에 가까워졌을 때 ATC가 기존의 clearance에 STAR procedure를 추가할 수도 있다. 설령 조종사가 STAR를 요청하지 않았더라도 ATC가 STAR를 할당할 수 있다는 점을 명심하라. STAR를 사용하기 위해선 조종사는 차트를 소지해야 한다. RNAV STARs의 경우 항공기 데이터베이스로부터 절차 명칭을 통해 검색될 수 있어야 하며 차트 절차를 준수해야 한다. 만약 STAR를 사용하길 원치 않는다면 조종사는 비행계획서의 remarks section에 “No STAR”를 명시해야 한다. 또한 조종사는 ATC로부터 직접 STAR를 받았을 때 이를 거절할 수 있다.

Preparing for the Arrival

STARs는 en route structure에서 final approach course로 향하는 transition route와 arrival route를 제공하기 위한 navigation fixes를 포함한다. 또한 해당 fix들은 final approach course 교차를 위해 radar vectors가 제공되는 fix로 이어질 수도 있다. 몇몇 STARs는 “expect” 해야 할 clearances나 restrictions를 포함할 수 있다. “expect” altitudes/airspeeds의 경우 ATC가 이를 직접 명시하기 전까지는 clearance의 일부가 아니다. arrival clearance를 받은 후 조종사는 할당받은 STAR procedure를 검토해야 하며 FMS에 적절한 절차가 로딩 되었는지를 확인해야 한다.

최대한 빨리 공항 및 기상 정보를 확보한다. STAR를 비행하기 전에 이러한 정보를 가지고 있는 것이 권장된다. 두 개 이상의 계기 접근 절차를 갖춘, 그리고 approach control services를 갖춘 공항에 착륙하는 경우 예상 계기 접근에 대한 사전 통지를 받는다. 이 정보는 ATIS나 관제사를 통해 전파된다. [그림 3-14] 시정이 3SM 이상이며 ceiling이 계기 접근 절차에 대해 설정된 initial approach altitudes 중 가장 높은 것 이상인 경우에는 해당 정보가 제공되지 않을 수도 있다.

radar vectors to the final approach를 갖춘 STAR procedures의 경우 STAR terminating fix에서 IAF로 향하는 경로를 찾는다. 만약 경로가 표시되어 있지 않다면 교신 두절 상황에 대비하여 STAR terminating fix에서 IAF로 향하는 사전 계획이 있어야 한다.

Reviewing the Approach

어떤 접근이 예상되는지를 결정하였다면 terminal area에 진입하기 전에 접근 차트를 자세히 검토한다. 항상 실패 접근을 수행할, 혹은 교체비행장으로 향할 가능성이 있으므로 남은 연료를 확인해야 한다. landing checklists를 미리 수행함으로써 조종사는 접근에 집중할 수 있다.

RNAV, GPS, 혹은 FMS를 사용하여 접근 절차를 설정하는 경우 하나의 활주로에 대한 여러 접근들이 데이터베이스에 어떻게 코딩되는지를 알아야 한다. 하나의 활주로에 둘 이상의 RNAV procedure가 발부된 경우 데이터베이스 내에서 이들을 구별 및 선택할 수 있는 방법이 있어야 한다. 각 절차의 명칭에는 알파벳이 포함되어 있다. 이는 Z로 시작하여 역순으로 나열된다. (접근 절차의 명명 규칙은 다음 장에서 자세히 다루어짐.) [그림 3-15]

Altitude

항공기가 terminal area에 도착하면 ATC는 특정 고도를 할당하거나, 혹은 “descent via” clearance를 할당한다. [그림 3-16] 조종사는 마지막으로 할당받은 고도를 떠날 수 있는 권한이 없다(단, 특별히 승인받은 경우 제외). 만약 ATC가 차트의 절차와 다른 altitude나 route를 발부할 경우 차트의 나머지 하강 절차는 취소된다. 필요한 경우 ATC는 route, altitude, 혹은 airspeed clearances를 추가로 할당한다. ATC는 crossing altitude restriction을 포함하는 descent clearance를 발부할 수도 있다. [그림 3-17] PENNS ONE ARRIVAL에서 PENNS Intersection을 6,000ft MSL로 통과하는 한 조종사는 본인의 재량에 따라 하강할 수 있다.

high altitude structure로 상승할 때 standard altimeter setting(29.92＂Hg)로 변경하는 일반적인 고도는 18,000ft이다(한국의 경우 14,000ft). high altitude에서 하강하는 경우에는 FL 180을 통과할 때 고도계를 local altimeter setting으로 변경해야 한다. 허나 전 세계 대부분의 국가에서 standard altimeter setting으로 변경하는 고도와 standard altimeter setting으로부터 변경하는 고도는 각 상황마다 다르다.

예를 들어 altimeter setting을 local altimeter setting으로 변경하는 flight level은 ATC에 의해 지정된다. 이러한 정보는 미국 외의 STAR charts에 다음과 같이 표시된다: TRANS LEVEL: BY ATC. 같은 공항에서 출항하는 경우 예를 들어 5,000ft를 통과할 때 고도계를 standard setting으로 설정해야 한다. 즉, 5,000ft 너머를 비행할 때의 고도계 값은 flight levels이다. 이는 유럽에서는 일반적이다.

보통 high performance aircraft는 공항 표고로부터 10,000ft 이상에서 terminal area에 진입하며 착륙 활주로로부터 30 ~ 40NM에서 하강을 시작한다. 공항 표고로부터 5,000ft 미만으로 하강하는 것은 보통 final descent 및 glideslope/glidepath intercept가 가능한, 그리고 특정 장애물 간격 및 arrival∙approach∙landing criteria를 초과하지 않는 고도로 제한된다(단, 운영상 낮은 고도가 필요하다 조종사가 명시한 경우 제외).

arrival 지연은 보통 metering fix에서 흡수된다. 이러한 fix는 terminal airspace 바깥에 놓인 10,000ft 이상의 경로에 설정된다. metering fix는 저고도에서 관제사가 발부하는 vectors나 holding pattern보다 profile descents를 더 용이하게 만든다. descent restrictions는 보통 final approach 구간에 도달하기 전에 적용된다. 이는 목적지 공항 근처에서의 비교적 높은 하강률을 방지하기 위함이다. 공항 표고로부터 10,000ft 지점에서 initial descent를 시작하기 최소 10NM 전에 관제사는 하강 시점에 대한 advisory를 발부한다. ATC는 보통 다음과 같이 말한다: “Expect descent in (number) miles.” Standard ATC phraseology는 다음과 같다: “Maintain (altitude) until specified point (e.g., abeam landing runway end), cleared for visual approach or expect visual or contact approach clearance in (number of miles, minutes, or specified point).”

조종사가 사용할 계기 접근 절차 및 착륙 활주로가 결정되었다면 ATC는 착륙 활주로와 정렬되지 않은 다른 NAVAID로의 변경을 허용하지 않는다. 분리를 위해 altitude restrictions가 필요한 경우 ATC는 공항 표고로부터 5,000ft 미만의 고도를 할당하지 않는다.

high performance aircraft의 arrival procedures에는 여러 가지 예외가 있다. 예를 들어 non-radar environment의 경우 관제사는 착륙 활주로와 정렬되지 않은 NAVAID를 기반으로 하는 접근을 승인할 수 있다(예를 들어 circling approach). 이 경우 더 낮은 고도로의 하강은 circling approach area로 제한되며 circle-to-land maneuver는 traffic pattern으로 제한된다.

IFR en route descent procedures에는 minimum, maximum, mandatory, 그리고 recommended altitudes에 대한 검토가 포함되어야 한다. low altitude instrument approach procedures에 대한 초기 descent gradient는 500ft/NM(대략 5도)를 초과하지 않는다. high altitude approach에 대한 초기 descent gradient는 1,000ft/NM(대략 10도)를 초과하지 않는다.

arrivals 도중 계기 접근을 승인받은 경우 게재된 경로나 계기 접근 절차에 설정되기 전까지는 마지막으로 할당받은 고도를 유지해야 한다. approach clearance에 고도가 할당되지 않았으나 항공기가 이미 게재된 구간에 놓여있다면 해당 구간에 대한 minimum altitude까지 하강할 수 있다.

Airspeed

arrival 도중 관제사의 요청에 따라 속도를 조절할 수 있다. IFR 비행 계획서로 high-performance aircraft를 운항하는 경우 ATC는 적절한 교통 순서 및 분리를 위하여 속도 조절을 요청할 수 있다. 이는 terminal area에서 필요한 radar vector의 양을 줄여준다. 목적지 공항으로부터 20NM 이내를 왕복 엔진 항공기나 터보프롭 항공기가 운영 중인 경우 150knots 이상의 속도를 할당할 수 있다. 만약 할당받은 속도를 유지할 수 없다면 이를 ATC에 알려야 한다. 관제사는 전방, 혹은 후방의 항공기와 동일한 속도를 유지하라 요청할 수 있다. 조종사는 지정된 속도로부터 ±10knots를 유지해야 한다. ATC는 10노트 단위로 속도를 요청할 수 있다. 속도 조절이 더 이상 필요하지 않은 경우 ATC는 조종사에게 “...resume normal speed”라 알린다.

속도 조절 중에도 14 CFR Part 91.117이 적용된다는 것을 명심해야 한다. 할당받은 속도 조절이 이러한 한계를 초과할 경우 조종사는 이를 ATC에 알려야 한다. Class C/D 공역의 primary airport로부터 4NM 이내에서 2,500ft AGL 이하를 운항하는 경우 ATC는 14 CFR Part 91.117에서 명시하는 속도보다 빠른 속도를 승인할 권한이 있다.

10,000ft MSL 이상에서 250KIAS를 초과하는 속도를 할당받은 항공기가 10,000ft MSL 미만으로 승인된 경우 조종사는 14 CFR Part 91.117(a)을 준수하기 위하여 속도를 250KIAS로 줄여야 한다. 이러한 속도 조절은 ATC에 알리지 않아도 된다. 조종사는 14 CFR Part 91.117의 다른 조항들도 준수해야 한다(이 또한 ATC에 알리지 않아도 됨). 예를 들어 고속 항공기가 10,000ft MSL에서 수평을 유지하면서 250KIAS로 감속한 다음 2,500ft AGL에서 수평을 유지하면서 200KIAS로 감속하는 것은 일반적이다. 관제사는 이러한 행동들을 예상하고 그에 따라 계획을 수립한다.

B등급 공역의 아래에서 조종사는 14 CFR Part 91, § 91.117(c)에서 명시하는 200KIAS 제한을 준수해야 한다. approach clearances는 이전에 할당하였던 속도 조절을 취소한다.

Holding Patterns

ATC로부터 further clearance를 받기 전에 clearance limit에 도달한 경우 마지막으로 할당받은 고도에서 holding pattern을 수행해야 한다. 관제사는 다양한 이유(기상 악화, 혹은 많은 항적)로 체공을 지시한다. 또한 실패 접근 이후에 체공이 필요할 수도 있다. holding pattern을 위해 마련된 구역 바깥으로 비행할 경우 지형이나 다른 항적과의 충돌이 발생할 수 있다. 따라서 조종사는 holding pattern이 제공하는 protected airspace의 크기를 알아야 한다. 각 holding pattern은 fix, fix로부터 체공하는 방향, 그리고 항공기가 체공할 airway∙bearing∙course∙radial∙route를 가진다. 이러한 요소들과 선회 방향이 holding pattern을 규정한다.

항공기의 속도는 holding pattern의 크기에 영향을 미친다. 따라서 protected airspace의 크기를 제한하기 위하여 maximum holding airspeeds가 지정되었다. 세 가지 속도 제한이 그림 2-73에 나타나 있다. 일부 holding patterns는 고속 항공기가 protected area로부터 벗어나는 것을 방지하기 위하여 추가적인 속도 제한을 가지고 있다. 이러한 사항들은 차트에 아이콘 및 제한 속도로 표시된다.

DME나 GPS는 체공을 위한 몇 가지 추가 선택지를 제공한다. DME/GPS holding patterns의 leg length는 시간이 아닌 거리(NM)를 기반으로 한다. 이러한 holding patterns는 conventional holding patterns와 동일한 체공 절차를 사용한다. 계기 접근 차트나 관제사는 outbound leg의 길이를 지정한다. outbound leg의 끝부분은 DME, 혹은 ATD(along track distance) 값을 통해 결정된다. holding pattern은 특정 course나 radial을 기준으로 하며 inbound end와 outbound end는 DME station으로부터 측정된다. holding distance가 명시된 GPS overlay procedure나 GPS standalone procedure의 경우 holding fix는 데이터베이스 내의 waypoint이며 outbound leg의 끝부분은 ATD를 통해 결정된다. 일부 FMS는 inbound leg의 길이가 차트에 표시된 outbound leg 길이와 일치하도록 inbound turn을 시작하게 되어있다.

강한 바람이 holding pattern의 크기를 크게 만들 수도 있다. holding entry procedures와 leg lengths가 holding pattern과 일치하는지를 확인하기 위해선 항공기의 FMS holding program을 이해해야 한다. 경우에 따라 protected airspace 내에 머무르기 위해 조종사 개입이 필요할 수도 있다. [그림 3-18]

Approach Clearance

approach clearance는 조종사가 접근을 수행할 수 있는 위치에 대한 지침을 제공한다. 또한 이는 해당 접근을 비행하는 clearance이다. 오직 하나의 접근 절차만이 존재하는 경우, 혹은 조종사가 원하는 접근 절차를 수행하도록 승인된 경우 clearance는 “...cleared for approach.”라 간단히 표현될 수 있다. 조종사에게 특정 접근을 할당하는 경우 ATC는 clearance에 접근의 명칭을 지정한다. 예를 들어, “...cleared ILS Runway 35 Right approach.”

현재 수행 중인 접근과 정렬되지 않은 활주로에 착륙해야 하는 경우 관제사는 다음과 같은 circling approach clearance를 발부할 수 있다: “...cleared for VOR Runway 17 approach, circle to land Runway 23.” final approach segment가 landing runway alignment와 30도 이상 차이나는 접근은 항상 circling approaches로 지정된다. approach clearance에 특정 착륙 활주로가 지정되지 않는 한 조종사는 어느 활주로에든 착륙할 수 있다.

holding fix에 도달하기 전에 접근을 승인받은 경우 조종사는 holding fix로 계속 진행한 다음 해당 fix와 연결된 feeder route를 따라 IAF로 향해야 한다. 만약 IAF로 향하는 feeder route가 holding fix 이전의 fix에서 시작되는 상황에서 접근을 승인받았다면 조종사는 feeder route를 통해 접근을 시작해야 한다. 만약 IAF가 holding fix로 향하는 경로를 따라 위치한다면 IAF에서 접근을 시작해야 한다.

또한 ATC는 “direct”, 혹은 “proceed direct”이라는 표현을 사용하여 항공기를 IAF로 직접 승인할 수 있다. 관제사는 보통 접근 절차의 명칭을 통해 접근을 식별한다(설령 접근 보조 장치의 일부 요소(예를 들어 ILS의 glideslope)가 작동하지 않거나 신뢰할 수 없다 하여도). 대신 approach clearance 발부 시 해당 요소를 사용할 수 없음을 조종사에게 알린다.

Present Position Direct

arrivals를 위한 자원으로 high/low altitude en route charts 외에도 area charts가 유용할 수 있다. ATC가 특정 fix로 진행하라 승인한 후 해당 fix의 위치를 찾는데 area chart가 도움이 될 수 있다(특히 익숙하지 않은 공항에서).

조종사가 V295를 따라 Palm Beach International Airport로 향하고 있다고 가정하자. [그림 3-19 및 3-20] 관제사는 조종사로 하여금 현 위치에서 ZISUR(IAF)로 직접 향하도록 승인하였다. 현 위치와 접근 시설 사이에 transition은 존재하지 않는다. 조종사가 이동하려는 경로에 대해 게재된 minimum altitude는 없다.

조종사가 HEATT Intersection의 북쪽에서 5,000ft 상공에 있을 때 접근 관제사가 다음과 같이 말하였다: “Citation 9724J, two miles from HEATT, cleared present position direct ZISUR, cleared for the Palm Beach ILS Runway 10L Approach, contact Palm Beach Tower on 119.1 established inbound.” 현재 위치에서 ZISUR intersection까지의 minimum altitude가 없으므로 조종사는 IAF에 도달하기 전까지는 마지막으로 할당받은 고도를 유지해야 한다. ZISUR intersection outbound를 통과한 후에는 course reversal을 위하여 2,000ft로 하강을 시작한다. ILS procedure는 approach segment에 “established” 되기 전까지 마지막으로 할당받은 고도를 유지해야 하는 조종사 제한을 관제사가 인지하는 것이 매우 중요하다. approach clearance를 발부하기 전에 관제사는 보통 final approach course에 설정되기 전까지 유지해야 할 고도를 조종사에게 할당한다.

Radar Vectors to Final Approach Course

입항 항공기는 다음 중 하나가 발생하지 않는 한 approach gate로부터 2NM 지점 바깥쪽에서 final approach course를 교차하도록 vector 된다:

1. ceiling이 minimum vectoring altitude나 minimum IFR altitude보다 500ft 이상 높으며 시정이 3NM 이상인 경우에는 approach gate로부터 2NM 지점 안쪽에서, 허나 approach gate 바깥쪽에서 final approach course가 교차되도록 vector될 수 있다(해당 공항에 기상 보고가 존재하지 않는 경우에는 pilot report가 이용될 수도 있음).

2. 조종사가 특별히 요청하는 경우 항공기는 approach gate 안쪽에서, 허나 FAF(final approach fix) 바깥쪽에서 final approach course가 교차되도록 vector될 수 있다.

정밀 접근의 경우 항공기는 glideslope/glidepath 이하의, 혹은 minimum glideslope/glidepath intercept altitude 이상의 고도로 vector 된다. 비정밀 접근의 경우 항공기는 차트의 절차에 따라 하강할 수 있는 고도로 vector 된다.

vectors가 final approach course를 교차하는 경우 ATC는 이 사실과 그 이유를 조종사에게 알린다(예를 들어, “… expect vectors across final for spacing”). 이러한 사실을 받지 못한 경우 조종사는 approach clearance를 발부받지 않는 한 final approach course로 선회해서는 안 된다.

IFR 항공기가 approach gate에 도달하기 전에 다음과 같은 ATC arrival instructions가 발부된다:

1. final approach course에 놓인 특정 fix로부터의 항공기 위치(관제사의 레이더 화면에 아무것도 표시되지 않는 경우, 혹은 계기 접근 절차에 아무것도 규정되지 않은 경우에는 공항으로부터의 위치를, 혹은 final approach guidance를 제공하는 NAVAID로부터의 위치를 발부함).

2. 필요한 경우 final approach course를 교차하기 위한 vector.

3. approach clearance(단, radar approach를 수행하는 경우 제외). 항공기가 차트의 경로나 계기 접근 절차에 설정된 후에, 혹은 차트의 경로나 계기 접근 절차에 설정되기 전까지 유지해야 할 고도를 할당한 후에 approach clearance가 발부된다(조종사는 approach clearance를 발부받아야 하강을 수행할 수 있다).

Aircraft 1은 final approach course로 vector 되었으나 clearance는 아직 받지 못한 상태이다. 항공기는 이제 4,000ft에 있으며 계기 접근 절차에 설정되었다. “Seven miles from X-RAY. Cleared ILS runway three six approach.”

Aircraft 2는 LIMA로부터 4NM 떨어진 지점에서 final approach course로 vector 되는 중이다. 해당 영역의 minimum vectoring altitude는 2,000ft이다. “Four miles from LIMA. Turn right heading three four zero. Maintain two thousand until established on the localizer. Cleared ILS runway three six approach.”

Aircraft 3은 approach segments 너머에서 final approach course로 vector 되는 중이다. 해당 영역의 minimum vectoring altitude는 4,000ft이다. “Five miles from Alpha. Turn right heading three three zero. Cross Alpha at or above four thousand. Cleared I-L-S runway three six approach.” 이를 통해 조종사는 비행해야 할 고도를, 그리고 minimum altitudes나 step-down altitudes로 하강을 시작할 수 있는 지점을 정확하게 알 수 있다.

Aircraft 4는 approach segments 너머에서(Alpha로부터 8NM 지점에서) final approach course에 설정되어 있다. 해당 영역의 minimum vectoring altitude는 4,000ft이다. “Eight miles from Alpha. Cross Alpha at or above four thousand. Cleared ILS runway three six approach.”

대부분의 항공기는 intermediate fix와 approach gate 사이의 final approach course로 vector된다. 이러한 항공기는 보통 접근 구간에 설정되기 전까지는 고도를 유지하라 지시받는다. ATC가 할당하는 고도는 approach clearance가 발부된 시점으로부터 차트에 게재된 경로나 계기 접근 절차에 설정되기 전까지 IFR 장애물 회피를 보장한다. 간혹 IAP에 initial segment가 없어서 vectors가 필요한 때가 있는데 이 경우에는 차트의 plan view에 “RADAR REQUIRED”가 표시된다.

ATC는 항공기가 FAF를 통과하기 전에 주파수 변경을 수행하려 시도한다. 허나 레이더를 통해 FAF가 식별되는 경우에는 항공기가 fix 상공임을 통지한 후에 주파수 변경을 알린다. 예를 들어, “Three miles from final approach fix. Turn left heading zero one zero. Maintain two thousand until established on the localizer. Cleared ILS runway three six approach. I will advise when over the fix.” ... “Over final approach fix. Contact tower one-one eight point one.”

Special Airport Qualification

arrivals에 도움이 되는 추가 자료들을 참조하는 것은 중요하다(특히 특별한 조종사 자격이나 항법 자격을 필요로 하는 낯선 공항의 경우). domestic/flag air carriers에 적용되는 운영 규정에 따라 PIC는 정기 운항이 이루어지는 경로 및 공항에 대한 자격을 갖추어야 한다. 여기에는 특별한 조종사 자격이나 특별한 항법 자격을 필요로 하는 지역, 경로, 그리고 공항이 포함된다. 14 CFR Part 121.443에 따라 운항하는 part 119 자격 소지자들의 경우 이러한 규정을 준수할 수 있는 조항들이 운영기준에 명시되어 있다. 그림 3-27은 미국 내 몇몇 special airports와 관련 설명을 제공한다.

Introduction

ATC가 수많은 IFR 항적을 수용하기 위해선 조종사는 airport sketches와 airport diagrams를, 그리고 departure procedures(SID와 ODP 포함)를 사용해야 한다. 많은 IFR departures가 radar vectors를 기초로 한다. 허나 대부분은 조종사로 하여금 terminal environment에서 en route 구간으로 항행하도록 요구한다.

IFR takeoffs and departures는 매우 빠르게 진행되는 비행단계로 조종사들은 종종 중요한 비행 정보로 인해 과부하에 걸린다. 이륙을 준비하는 동안 조종사는 clearances를 요청 및 수신하고, 출항을 위해 항공기를 준비시키고, 활주로로 항공기를 이동시키느라 매우 바쁘다. IFR conditions인 경우에는 이를 저시정 조건에서 수행해야 한다. commercial operations를 위한 takeoff minimums는 signage, runway markings and lighting aids, 그리고 조종사 훈련 및 자격을 통해 계속적으로 감소되었다. 오늘날 적절한 장비, 조종사 자격, 그리고 운영기준(OpSpecs)을 갖춘 일부 commercial operators는 300ft의 RVR(runway visual range)에서도 이륙할 수 있다. 저시정 운영과 관련된 결과 중 하나는 조종사가 taxi operations 도중 상황인식을 유지하는데 어려움을 겪는다는 것이다.

Surface Movement Safety

항공업계에서 가장 큰 안전 문제 중 하나는 지상 이동 사고 있다. 이에 따라 FAA는 유도로 정보와 활주로 정보를 FAA 간행물에 추가하는 등 조종사가 이용할 수 있는 정보를 확대하였다. 또한 FAA는 새로운 절차를 시행하였으며 조종사, ATC, 그리고 지상 직원을 위한 교육 프로그램을 만들었다.

Airport Sketches and Diagrams

airport sketches와 airport diagrams는 공항 레이아웃을 그림으로 보여준다. Aeronautical Information Services는 모든 계기 접근 차트의 좌측, 혹은 우측 하단에 airport sketch를 제공한다. [그림 1-1] 이는 활주로, 활주로, 길이, 폭, 경사도, touchdown zone elevation, end of the runway에 설치된 등화 시스템, 그리고 유도로를 표시한다.

항적이 많거나 활주로 배치가 복잡한 일부 공항의 경우 Aeronautical Information Services는 airport diagram도 발행한다. 이는 IFR TPP 책자에 표시되어 있다. airport diagram은 airport sketch의 특징들에 추가 정보들(예를 들어 유도로 식별자, 공항 위도/경도, 그리고 건물)이 더해진 전면 그림이다. [그림 1-2]

Chart Supplements(CS)

CS와 d-CS(digital Chart Supplement)는 모든 공항에 대한 텍스트 정보와 그래픽 정보를 제공한다. CS의 A/FD(Airport/Facility Directory) section은 활주로 길이 및 폭, 활주로 표면, 지지 용량, 활주로 경사, runway declared distances, 공항 서비스, 그리고 hazards(예를 들어 조류와 저시정). [그림 1-3] VFR 조종사들의 지상 이동을 지원하기 위하여 airport sketches도 추가되고 있다. FAA Runway Incursion Program을 지원하기 위하여 airport diagrams와 “Hot Spot” locations가 A/FD section에 포함되어 있다.

Surface Movement Guidance Control System(SMGCS)

SMGCS low visibility taxi plan은 taxiway/runway signs∙markings∙lighting의 개선, 그리고 SMGCS visual aid diagram의 발행을 포함한다. [그림 1-4] 또한 해당 계획은 taxi routes를, 그리고 이와 관련된 시설 및 장비를 설명해야 한다. SMGCS program의 일부에는 다음이 포함된다:

∙Controllable Stop bars lights – 이는 ATC가 제어할 수 있는 적색 등화이다. 해당 등화는 takeoff operations 도중 runway incursions를 방지한다. 500ft RVR 미만에서는 해당 등화가 필요하다.

∙Non-controllable Stop bars lights – 이는 이동의 제한이 필요한 교차로에 설치되는 적색 등화이다. 500ft RVR 미만에서 해당 등화는 계속 작동해야 한다.

∙Taxiway centerline lead-on-lights – 이는 저시정, 그리고 야간 도중 지상 교통을 안내한다. 해당 등화는 녹색과 노란색이 번갈아서 배치된다.

∙Runway guard lights – 이는 활주로로 진입할 수 있는 모든 유도로에 설치될 수 있다. 해당 등화는 번갈아서 깜박이는 황색 등화로 구성된다. 이는 활주로가 존재함을 나타내며 runway holding position marking의 위치를 식별한다.

∙Geographic position markings – ATC는 geographic position markings를 통해 항공기의 위치를 확인한다. 이는 대기 지점으로 사용되거나, 혹은 위치 보고에 사용될 수 있다. 해당 지점(“pink spots”)은 검정색 원과 흰색 원으로 윤곽을 갖추고 있으며 숫자나 영숫자가 지정되어 있다.

∙Clearance bar lights – 항공기의 대기 지점을 나타내기 위하여 사용되는 세 개의 황색 등화이다. 이는 geographic position markings와 함께 배치된다.

Part 121/135 operators는 특정 공항에서 시행되는 SMGCS plan을 준수해야 한다. SMGCS plan에 따라 운항하는 모든 조종사들은 해당 공항의 low visibility taxi route chart를 소지해야 한다. 해당 차트는 저시정 운영과 관련된 taxi routes를, 그리고 기타 세부 정보를 요약한다. Part 91 operators는 AC 120-57에서 명시하는 지침들을 준수해야 하며 저시정 운영 도중 “Follow Me” 서비스를 예상해야 한다. 공항 운영에 악영향을 미칠 수 있는 모든 SMGCS 중단이 NOTAM으로 발행된다.

Advanced Surface Movement Guidance Control System(A-SMGCS)

FAA는 여러 공항에 ASDE-X(Airport Surface Detection Equipment-Model X), 그리고 A-SMGCS와 같은 활주로 안전 시스템을 구현하였다. 이러한 시스템들은 surface movement radar, 그리고 aircraft transponders가 제공하는 정보들을 사용한다. 이를 통해 시스템은 airport movement area에 위치한 항공기의 위치 및 식별부호를 파악하며 활주로/유도로에서의 충돌 가능성을 줄여준다.

Airport Signs, Lighting, and Markings

조종사들은 상황인식을 유지하기 위하여 airport lighting, markings, 그리고 signs를 사용한다. 이러한 시각 보조 장치들은 항공기 위치, 사용 중인 유도로, 사용될 활주로 입구에 대한 정보를 제공한다. 이러한 정보를 간과할 경우 지상 사고가 발생할 수 있다. 만약 익숙하지 않은 markings나 lighting을 마주하였다면 ATC에 문의한다. 그리고 필요하다면 progressive taxi instructions를 요청한다.

Runway Incursions

FAA는 runway incursion을 다음과 같이 정의한다: “항공기의 이착륙을 위해 지정된 지표면의 보호 구역에 항공기, 차량, 혹은 사람이 잘못 진입하여 발생하는 모든 사건.”

runway incursions에는 네 가지 유형이 있다:

∙Category A – 충돌을 간신히 피한 심각한 사고.

∙Category B – 충돌을 피할 수 있는 시간 및/혹은 거리가 충분하지 못한 사고.

∙Category C – 충돌을 피할 수 있는 시간 및/혹은 거리가 충분한 사고.

∙Category D – runway incursion의 정의는 만족하지만 즉각적인 안전에 영향을 미치지 않는 사고.

그림 1-5는 runway incursion에 연루될 가능성을 줄여주는 몇 가지 단계들을 강조한다.

또한 FAA는 runway incursions 및 그 외 지상 이동 문제를 줄이기 위하여 runway hotspots를 식별하였고, standardized taxi routes를 설계하였으며, Runway Safety Program을 도입하였다.

Runway Hotspots

ICAO는 hotspots를 다음과 같이 정의한다: 충돌이나 runway incursion이 발생했었던, 혹은 잠재적 위험이 존재하는 aerodrome movement area상 위치. hotspots는 지상 이동을 어렵게 만들 수 있는 복잡한 유도로를 알려준다. 이유가 무엇이든 조종사는 이러한 교차로가 존재한다는 것을 인지해야 하며 이러한 교차로에 접근할 때 더 주의를 기울여야 한다. hotstpots는 일부 공항 차트에 동그라미로 표시된다. [그림 1-6]

Standardized Taxi Routes

standard taxi routes는 항적이 많은 공항의 지상 이동을 개선한다. 이러한 공항에서는 게이트와 활주로 사이를 이동하는데 사용되는 전형적인 taxiway traffic patterns가 설계된다. ATCS(ATC specialist)는 조종사를 특정 경로로 승인함으로써 무선 교신 시간을 줄이며 taxi instruction 오해 가능성을 없앤다. KLAX의 North Route가 그 예시이다. [그림 1-7] 이러한 경로는 ground control로부터 발부되며 만약 이를 준수할 수 없다면 조종사는 initial contact시 이를 알려야 한다. 어떠한 이유로든 taxi route를 잘 모르겠다면 조종사는 progressive taxi instructions를 요청해야 한다. 또한 관제사가 항적, 폐쇄 유도로, 공항 공사 등으로 인하여 필요하다 판단하는 경우에도 progressive taxi instructions가 제공된다. 특정 공항에 preplanned taxi routes가 존재하는지를 파악하고, 해당 경로들을 숙지하며, taxi descriptions를 소지하는 것은 조종사의 책임이다.

Taxi and Movement Operations Change

2010년 6월 30일부로 관제사는 taxi route와 교차하는 각 활주로를 횡단하라는, 혹은 대기하라는 explicit instructions를 발부해야 한다. 다음은 이러한 절차적 변경 사항을 요약한 것이다:

∙takeoff runway를 향하여 taxi instructions를 발부할 때 “taxi to”라는 용어가 더 이상 사용되지 않는다.

∙활주로를 횡단하는 instructions는 한 번에 하나씩 발부된다. 다수의 활주로들을 횡단하라는 instructions는 발부되지 않는다. 다른 활주로를 횡단하라는 instructions를 발부받기 전에 이전 활주로를 반드시 횡단해야 한다. 이는 모든 활주로(inactive runway와 closed runway 포함)에서 적용된다.

∙explicit ATC instructions 없이는 runway hold marking을 건너지 않는다. 의심스러운 점이 있다면 질문하라!

Reminder: 다음의 경우를 제외하고는 활주로에 진입할 수 없다:

1. 특정 활주로에 진입하라고, 혹은 특정 활주로를 횡단하라고 지시받음.

2. 특정 활주로에서 이륙하도록 승인됨.

3. 특정 활주로에서 line up and wait을 수행하도록 지시받음.