TCAS, Traffic alert and Collision Avoidance System, ACAS, Airborne Collision Avoidance Systems, BCAS, Beacon Collision Avoidance System

 

1. 개요

• FAA 측 명칭: Traffic alert and Collision Avoidance System(TCAS)
• ICAO 측 명칭: Airborne Collision Avoidance Systems(ACAS)

공중충돌방지장치는 공중에서 복수의 항공기가 서로 접근할 때 조종사에게 경고하며, 상황이 악화될 경우 회피 기동을 안내하는 장치이다. 1981년 FAA의 개발 정책에 따라 J.S. Morrel이 첫 개발하였고, 1978년 샌디에이고 상공 공중충돌 사고로 인해 처음으로 정식 탑재되었으며, 세리토스 상공 공중 충돌 사고 이후 모든 민항기에 의무화되었다.

항공기의 공중충돌을 방지하기 위하여 지상 항공 관제 시스템과는 독립적으로 항공기의 주위를 트랜스폰더를 통해 감시하여 알려 주는 충돌 방지 시스템이다. 국제민간항공기구(ICAO)에서는 5700 kg 이상 또는 객석수 19석 이상의 모든 항공기에 장착하도록 의무화하였다. 현재 사용하고 있는 글래스칵핏(Glass Cockpit) 항공기에는 TCAS 표시기가 항법 표시기에 통합되어 있으며, 구형 글래스 칵핏이나 기계식 계기를 사용하는 항공편에는 기계식 수직 속도계 대신 TCAS 표시기를 사용하기도 한다.

ACAS라고도 부르는데, 원래 ACAS는 ICAO에서 첫 제시한 약자로 공중 충돌 방지를 위한 "대응책"에 더 가까운 뜻이었으며, ACAS의 방식 중 하나로 TCAS가 채택되어 있는 형태였다. 즉 원래 의도로는 ACAS 쪽이 상위 개념이다. 그러나 공중 충돌 방지를 담당하는 시스템이 사실상 거의 TCAS가 유일하기에 점차 둘을 혼용해 부르게 되었다. 국토교통부는 ICAO를 따라 ACAS라고 칭하며, 내셔널지오그래픽의 항공사고수사대는 FAA의 협조를 받는 특성상 TCAS라고 칭한다. 보통은 TCAS가 더 잘 알려져 있지만, ACAS라고 해도 이해하는데에는 크게 문제가 없다.

그 외에도 T-CAS, TCAs 등 다양한 표기를 사용하나, FAA에서 사용하는 정식 표기는 TCAS가 맞다. 읽는 방법은 티(T)캐스(CAS)이다.

다만 이 TCAS에는 치명적인 단점이 하나 있는데, 바로 1대라도 TCAS가 꺼져 있거나, TCAS가 고장이 났거나, 아니면 작동할 경우에도 1대라도 TCAS의 지시를 따르지 않았을 경우 공중충돌 바로 직전의 충돌 위기 상황에 놓여도 TCAS가 사고를 예방하지 못한다는 점이다.

 

2. 원리

항공기는 비행하는 동안 트랜스폰더(발신기)를 통해 주변의 항공기에게 지속적으로 해당 항공기의 운항 정보를 요청한다(문의). 이를 수신한 항공기는 정보를 제공하며(응답) 이 정보를 종합하여 조종사에게 트래픽 접근 정보를 제공한다.

• Traffic Advisories(TA): 단순한 트래픽 접근으로 항공기 간 거리가 6 km 이내일 경우이다. 조종사는 주변을 둘러보며 주의를 기울인다. 6 km라는 거리가 굉장히 길다고 생각할 수 있는데 항공기의 속도로는 40초 이내에 충돌이 일어날 수 있는 아주 가까운 거리이다. 더 가까워지는 경우 RA를 내린다.
• Resolution Advisory(RA): 항공기 간 충돌이 25초 안에 가능할 경우로 회피 기동이 필요하다. TCAS는 다가오는 두 비행기에게 한 쪽에는 상승, 다른 한쪽에는 하강 지시를 내리고 조종사는 RA가 제공되는 즉시 이에 따라야 하며, 이에 상반되는 관제사의 지시가 있더라도 RA의 지시를 따라야 한다. 평균적으로 4km가 채 안되는 거리이다. 항공안전법 상 이게 울리는 것은 항공안전장애로 분류되며 해당 항공기를 관제 중이던 관제시설에서는 두 비행기가 부딪히기 직전의 상황인 만큼 항공기 간 분리 실패로 간주하여 난리가 난다.
• Clear of conflict(CC): 경보 해제

 

3. 화면 해석

• 초록색 선 : 컴퓨터에 입력된 항로이다.
• 중앙 하단의 노란색 비행기 아이콘 : 이 기체의 위치이다. 해당 비행기 자신을 기준으로 하기에 사진에서 움직이지 않고, 이 비행기를 중심으로 나머지가 움직인다.
• 각 아이콘의 위 또는 아래에 있는 숫자 (사진에서의 +10, -11, -01) : 상대 고도이다. 양수일 경우 해당 기체가 이 기체보다 위에 있음을 의미한다. (예 : + 10 → 이 기체보다 1000ft 위에 있음. 모든 기기의 고도가 보인다는 점에서 모든 기체의 트렌스폰더가 S모드 또는 C모드로 되어있음을 유추할 수 있다.
• 각 아이콘의 옆에 있는 위 또는 아래를 가리키는 화살표 : 현재 해당 기체의 고도가 어떻게 변화하고 있는지를 알려준다. 위를 가리킬 경우 해당 기체가 상승 중임을 의미한다.
• 가장 왼쪽에 있는 내부가 채워지지 않은 하얀색 사각형 (+10) : 충돌 가능성이 거의 없는 기체이다.
• 사진 중앙에 있는 내부가 채워진 하얀색 사각형 (-11) : 충돌 가능성이 있는 기체이다.
• 사진 우측에 있는 내부가 주황색으로 채워진 원 (+10) : 충돌 가능성이 높은 기체이다. 이 순간부터 TCAS의 음성 안내가 시작되며 Traffic! Traffic!이라는 음성이 출력된다.
• 사진 속 기체의 바로 앞에 있는 내부가 빨간색으로 채워진 사각형 (-01) : 충돌 가능성이 매우 높은 기체로, 회피 기동을 해서 즉시 피해야 할 비행체다. 이 순간부터 TCAS의 RA 지시가 내려오며 기체는 그 지시에 맞춰 고도를 변경한다. 사진 속에서 상대 기기가 더 아래에 있으므로 상대 기기에 Descend 명령, 예시로 든 기체가 에어버스 기종임으로 제일 강한 경고인 Climb Now 명령이 나올 것을 유추할 수 있다. 하지만, 두 기체간 거리가 가깝고 상대 기기가 밑에서 올라오는 중으로 매우 위험한 상황이므로 Adjust Vertical Speed 및 Increase Climb이 나올 수도 있다.

 

4. 수행 절차

이해를 돕기 위해 TCAS의 RA 음성 안내를 먼저 읽어보자. 항공기 제조사에 따라 TCAS의 안내문은 서로 다르지만, 편의를 위해 모두 작성한다. 

구분	음성 출력	해석
감지	Traffic! Traffic!	접근 기체 감지
상승	Climb! Climb!	상승하라
	Reduce Climb	천천히 상승하라
	Increase Climb!	더 빨리 상승하라
	Climb now!	당장 상승하라
	Climb, Crossing Climb!	선회 상승하라
하강	Descend! Descend!	하강하라
	Reduce Descend	천천히 하강하라
	Increase Descend!	더 빨리 하강하라
	Descend now!	당장 하강하라
	Descend, Crossng Descend!	선회 하강하라
기타	Adjust Vertical speed	수직 속도를 바로 잡아라
	Maintain Vertical speed	현재 수직 속도를 유지하라
	Level off	상승 또는 하강을 중단하라
	Monitor Vertical speed	현재 고도를 유지하라
해결	Crossing	현재 서로 교차 중이다
	Clear of Conflict	충돌(문제) 위험 사라짐

일반적으로는 TCAS가 작동하기 전에 관제탑에서 두 기체가 가까워짐을 경고하고 서로를 육안으로 확인해보라고 지시한다. 그럼에도 불구하고 관제소의 안내가 없거나 TCAS의 RA가 작동한 경우, 관제소에게 TCAS가 작동했음을 알리고 서로를 육안으로 확인하기 위해 노력한다.

이후 메인 디스플레이에 나오는 RA의 고도 변화율 지시에 따라 고도를 변화 (또는 유지)하여 충돌을 회피한다. 기장과 부기장이 서로 반대로 비행기를 제어하는 일이 발생하지 않도록 기장 또는 부기장은 I have control (내가 제어한다), You have control(확인했다. 네가 제어하라)을 말해 누가 기체를 제어할지 결정하고 고도를 조정한다.

일반적으로 Traffic, Climb(Descend), Clear of Conflict 외에는 잘 나오지 않지만, 나오는 경우가 있다.

• Increase Climb(Descend) 또는 Climb(Descend) now! : 접근 기체 중 하나 이상의 기체에서 TCAS의 지시와 반대로 행동하거나, 고도 변화률이 너무 적어 충분한 고도 이상 확보되지 않을 경우 출력된다.
• Level off : 두 기체의 TCAS가 제대로 호환되지 않거나, 두 기체간의 거리가 너무 가깝지는 않아서 큰 회피 기동이 필요하지 않을 때 출력된다.
• 그 외 : 3개 이상의 기체가 접근해 단순한 상승 및 하강 지시로는 충돌을 회피하기 어려울 때 출력된다. 있어서는 안 되는 최악의 경우로 관제탑의 매우 큰 실수이다. 이 쯤 되면 여러 기체에서 메이데이가 나오거나 공중에서 3대 이상의 비행기가 부딪혀서 파괴되는 초대형 사고가 발생할 가능성이 높다.

 

5. 분류

• TCAS I : 단순 트래픽 정보만 제공하는 기본적인 장비. 1987년 3월 실용 TCAS I 시스템용 기술개발이 MOPS(현재 버전은 DO-185A)를 발간함으로써 완성되었다. 1989년 1월 10 ~ 30석 상업용 항공기에 의무적으로 시스템 탑재를 1995년 2월까지 규정하였다. 최초로 사용된 TCAS 기술이다. 가격은 저렴하지만 TCAS II보다 수준은 떨어진다. 현재 항공기 주변 약 40마일까지 교통 정보를 감시하고, 다른 항공기에 대한 상대적인 위치와 고도 정보를 제공한다. 근접 경보 기능은 장착되어 있으나, 단지 경보를 알리기만 할 뿐("traffic, traffic") 조종사에게 회피 방법을 제시하지 않는다. 조종사는 관제실과 통신하여 회피 방법을 안내받아야 한다. 위험 상황에서 벗어나면 "clear of conflict"라는 안내가 나온다.
• TCAS II : 단순 트래픽 정보 제공에서 진화해서 회피 기동도 안내한다. 수직 방향만 안내하며 필요하면 현재 고도를 유지하라는 안내도 한다. 현재 가장 널리 쓰이는 방식이다. 1998. 1월 Piedmot 항공사의 B-727 항공기에 탑재한 시제기 평가가 완료되었다. 양산제품으로 Bedix King사 제품이 UAL B737 항공기와 DC-8 항공기에 탑재되었고, Honeywell사 제품은 Northwest 항공사 MD-80 항공기 장착 운용중에 있다. 항공사와 조종사 모두 안전성과 효용성이 있다고 보고하고 있다. FAA는 1993년 12월까지 30석 이상 민항공기에는 의무적으로 장착하도록 규정하였다. 현재 사용되고 있는 TCAS 기술로, 대다수 상용 항공기에 탑재되어 있다. TCAS I의 모든 기능을 지원하며, 조종사에게 음성으로 현재 상황을 지시한다. 즉시 대처 및 위험 예방 기능이 있다. 즉시 대처해야 할 경우에는 "descend, descend"(강하하라) 또는 "climb, climb"(상승하라)와 같은 음성 안내가 나오며, 조종사에게 고도 변경을 지시한다. 위험 예방 시에는 조종사가 현재의 고도를 벗어나지 않도록 "monitor vertical speed"(수직 속도를 감시하라)와 같은 음성 안내가 나온다. TCAS 탑재 항공기끼리는 서로 충돌하지 않도록 사전에 교신이 이루어지며, 한 쪽 항공기에 강하 지시가 내려지면 다른 쪽에는 상승 지시를 내려서 두 항공기 간의 간격을 넓힌다. 유로컨트롤의 통계에 의하면 TCAS II 7.0을 탑재한 항공기 간의 공중 충돌 확률은 3년에 1번 정도이다. TCAS II 7.1은 이를 4배로 줄이는 것을 목표로 한다.
• TCAS II 7.0 : TCAS II 탑재된 소프트웨어 버전 7은 ICAO the Standards and Recommended Practices(SARPs)에 유일하게 적합하다. 2003년 ICAO에 의해서 국가나 지역에서 반드시 수용하는 것으로 정해진 것이다. 충돌방지 알고리즘을 크게 개선한 것으로 음성 경고, RA 시현, RA에 대한 비정상 반응을 최소화하기 위한 조종사 교육 프로그램이 포함되어 있다.
• TCAS III : 개발 중. 수직 방향 기동뿐만 아니라 수평 방향 기동 안내도 포함된다. TCAS III는 차세대 충돌 방지 기술로 현재 개발이 진행 중이다. TCAS II를 기술적으로 개선하였고, 다른 항공 교통 정보 및 수평 이동으로 충돌을 회피하는 기능이 추가될 예정이다. 예를 들어 두 항공기가 정면으로 접근할 때 한 쪽에는 "turn right, climb" (우선회 상승), 다른 쪽에는 "turn right, descend" (우선회 하강) 지시를 내릴 수 있다. 이렇게 하면 두 항공기 간 거리를 수직 및 수평으로 더 넓힐 수 있다. 현재 TCAS III 개발은 잠시 중단되었고 재개 일정은 없다.

 

6. 모드

• S(시에라) 모드 : 기본적인 항공기의 트랜스폰더 모드로 현재 위치, 고도(FL), 수직 속도를 송신한다.
• C(찰리) 모드 : 모드 A 트랜스폰더와 마찬가지로 TCAS를 지원하지 않지만, 현재 위치와 고도 정보를 송신한다.
• A(알파) 모드 : 무동력 항공기 또는 작은 항공기에서 S모드를 미지원하는 트랜스폰더를 사용하는 경우 사용한다. 현재 위치만을 송신한다.

 

7. 관제사와 TCAS가 충돌한다면?

TCAS 경고가 발령되는 경우 조종사가 관제사에게 통보를 하기 때문에 그럴 일은 없지만, 관제사가 통보를 못 듣거나 관제 장비의 이상으로 관제사의 지시와 TCAS의 지시가 서로 상반될 수 있다. 이때는 관제사의 상태나 지시와 상관없이 무조건 TCAS의 지시만을 이행하도록 규정되어 있다. 이는 위버링겐 상공 공중충돌 사고 이후 규정된 사항으로, 당시 한 쪽 비행기가 TCAS의 지시를 따르지 않아[11] 공중 충돌 사고가 났다. 사실 1년 전에도 니어 미스 사고를 포함해 여러번의 공중 충돌 미수 사건이 있었지만, ICAO가 일본 정부의 사고조사 결과를 상큼하게 무시했다가 기어이 대형 사고가 난 것.

2014년 8월 13일, 유사한 사고가 발생할 뻔 했다. 김해국제공항을 출발하여 일본 나리타 국제공항으로 가던 에어부산 항공기가 나리타공항 관제센터의 지시를 따르며 하강하던 도중 TCAS의 경고를 받고 상승하였다. 당시 맞은편 6km 지점에서 일본 국적 여객기가 상승하고 있었다. 만약 에어부산 측 A 기장이 곧장 회피 조작을 하지 않았더라면 자칫 대형 참사가 발생할 수 있었다. 그래서 TCAS를 무시하면 자칫하다 큰 참사가 일어날 수 있기 때문에 조심해야 한다.

 

8. 역사

1950년대부터 충돌 방지 장치를 연구하기 시작하였다. ICAO 및 미국 연방 항공국(FAA)는 공중 충돌로 인한 여러 인명 피해가 생긴 이후 연구를 가속하였다. 사망자가 컸던 주요한 공중 충돌 사고는 아래와 같다.

• 1956년 미국 그랜드 캐니언 공중 충돌, DC-7과 L-1049
• 1958년 유나이티드 항공 737편 공중 충돌, DC-7과 F-100F-5-NA
• 1960년 미국 뉴욕 공중 충돌, DC-8-11과 L-1049, UA 826편과 TWA 266편
• 1967년 피드몬트 항공 22편 공중 충돌, 보잉727-22와 세스나 310
• 1969년 엘레게니 항공 853편 공중 충돌, DC-9-31과 파이퍼 PA-28-140
• 1976년 유고슬라비아 자그레브 공중 충돌, DC-9-32와 호커 시들리 트라이덴트
• 1978년 1978년 샌디에고 상공 공중 충돌, 퍼시픽 사우스웨스트 항공(PSA) 182편 사고. 보잉 727과 세스너 172 충돌
• 1979년 드니프로제르진시크 사아공 공중 충돌, TU-134A와 TU-134AK
• 1985년 에어로플로트 8381편 공중 충돌, TU-134와 AN-26
• 1986년 세리토스 상공 공중 충돌, 에어로맥시코 항공 498 사고. 이 사고 이후 미국 의회에서 관련 규정을 신속히 신설하여 충돌 방지 장치를 의무화했다.
• 1992년 리비아 아랍 항공 1103편 공중 충돌, 보잉727-200과 MiG-23
• 1993년 테헤란 상공 공중 충돌, TU-154M과 Su-24
• 1994년 모든 민항기 탑재 의무화.
• 1996년 뉴델리 상공 공중 충돌, 보잉747-168B와 IL-76TD
• 2002년 위버링겐 상공 공중 충돌, TU-154M과 보잉757-23APF
• 2006년 아마존 상공 공중 충돌, 보잉737-8EH와 Leagcy 600

시스템은 항공기용 트랜스폰더의 출현으로 시작된다. 이것은 BCAS(Beacon Collison Avoidance System)이라고 하며, 비콘(Beacon)은 ATCRBS의 트랜스폰더이었다. 새로운 트랜스폰더인 Mode S가 개발되어 활용되었다. TCAS는 공중에서 상호 질문과 트랜스폰더를 통해 충돌 가능성이 있는 물체를 결정한다. 거리, 트랙, 고도, 속도를 측정(TCAS에서는 속도를 변화율("range rate")라고 한다)하여 계산한다. 충돌 가능성이 있는 항공기를 찾는 항공기를 자신("own") 항공기라고 하며, 충돌 가능성이 있는 다른 항공기를 근접("proximate") 항공기라고 한다. TTP에 의해서 TCAS 성능을 평가하였다.

그 외에도 공중충돌 사고 역사 기록은 아래와 같다. 

https://namu.wiki/w/%ED%95%AD%EA%B3%B5%20%EC%82%AC%EA%B1%B4%EC%82%AC%EA%B3%A0#s-5.2.2

 

9. 기본 운용 방법

트랜스폰더(Transponder)를 구비한 모든 항공기 간에 통신이 행해지는 것이 필요하다. TCAS를 탑재한 각 항공기는, 정해진 범위내에 있는 다른 모든 항공기에 1030 MHz 주파수로 "문의"를 수행하며 다른 모든 항공기는 1090MHz 주파수로 응답한다. 이 문의와 응답의 반복은 매초 몇 차례 행해진다. 이러한 지속적인 통신 교류를 통해서 주변 공역에 존재하는 잠재 충돌 위협 항공기(CPA, Closest Point of Approach)에 대한 시간을 계산하는데 상대 항공기의 위치, 고도, 속도에 의한 접근율(Closure rate)을 거리로 나눈 것이다. 이때 시간 값이 주 경고용 파라미터이다. 단, TCAS와 유사기종과 통신 대화할 수 있는 것은, 정상적으로 동작하고 있는 트랜스폰더를 장착한 항공기뿐인 것에 주의하지 않으면 안 된다. 모드 C 탑재 항공기 감시 문제는 동기/비동기 혼합 및 지상으로부터 반사되어온 다중경로(Multipath) 신호가 발생한다.

 

10. ADS와 관계

적합한 트랜스폰더를 탑재한 항공기에서는 식별자, 현재 위치, 고도, 대기속도와 같은 정보를 포함한 방송형자동종속감시(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast : ADS-B)신호가 송신된다. 이 신호는 TCAS의 응답과 같이 1090MHz 주파수로 송신되어 ADS-B 메시지를 처리할 수 있다. ADS-B 메시지를 처리할 수 있는 TCAS 장치는 통상 TCAS 메시지와 함께 ADS-B 메시지를 사용하고, 예측 능력과 상황 표시의 강화가 가능해진다. 이 방법을 「하이브리드 감시」라고 불리고 있다. 능동형 TCAS가 감시할 수 있는 범위는 40 해리인 점을 비교해 보면 ADS-B는 약 100 해리 이상의 원거리로부터 수동적으로 수신할 수 있다고 하는 것뿐만이 아니라, ADS-B 메시지에는 추가 정보(대기속도등)가 포함되어 있는 것으로 예측 능력이 향상된다. ADS-B 메시지 안에 있는 식별 정보는 조정석에 있는 전시기에서 다른 항공기에 식별자를 붙이기 위해서 사용하거나 상황인식을 개선할 수 있다. 하이브리드 감시를 사용했을 경우에서도 TCAS 의 기본적인 충돌방지 기능에는 변화는 없다.

 

11. 현재 상황

가끔씩 거짓 경보를 울리기도 하지만, 모든 조종사는 TCAS 경보를 실제 경보로 간주하고 즉시 대응하라고 교육받는다. TCAS보다 더 위급한 경보는 속도 감소 및 대지접근 경고장치(GPWS) 메시지이다. 미국 연방 항공국 및 여러 국가의 항공 규칙은 TCAS-RA와 항공 관제실(ATC)의 지시가 서로 어긋날 때는 TCAS-RA의 메시지가 높은 우선 순위를 갖는다고 규정하였다. 항공 관제실보다는 TCAS의 정보가 더 정확하고 자세하기 때문이다. 한 쪽이 TCAS의 지시를 따르고 다른 쪽이 관제실의 지시를 따르면 위버링겐 상공 공중 충돌과 같은 사고가 일어난다. 양쪽 항공기 모두에 TCAS II 버전 7이 탑재되어 있으나, 한 쪽은 TCAS를 따랐고 다른 쪽은 관제실을 따라서 서로 충돌한 사고이다. TCAS II 버전 7.1은 이런 상황을 개선하기 위하여 한 쪽만 TCAS의 지시를 따르는 경우 그 지시를 뒤집는 기능이 추가될 예정이다.

TCAS II 7.1은 2009~2011년 탑재를 목표로 하고 있으나, 2014년까지 목표 기간이 연장되었다. FAA와 EASA는 TCAS 7.1의 기술 사양서를 발행하였다. ICAO는 2014년 1월 1일까지 신조 항공기에, 2017년 1월 1일까지 기존 항공기에 TCAS II 7.1을 탑재할 것을 권고하였다. EASA는 유럽 영공에 진입하는 항공기에 대하여 2012년 3월 1일까지 신조 항공기, 2015년 12월 1일까지 기존 항공기에 TCAS II 7.1 탑재를 의무화할 예정이다. TCAS 제작사들은 2010년 경에 TCAS II 7.1을 인증받았다.

12. 추가 설명 자료

1. TCAS란 무엇인가?

- TCAS : Traffic Collision Avoidance System 나의 항공기와 proximity에 있는 항공기들 간의 vertical separation advisory를 제공해주는 시스템이다. horizontal separation은 주지 않는다.

- TCAS는 transponder를 사용하여 signal을 내보내고 받는다. (x-ponder with mode ‘s’)

- TCAS의 max range는 vertically +-9900 이며 horizonally 30~40NM range를 가지고 있다.

- TCAS는 aural warning과 visual guidance를 준다. ND로는 intruder의 고도, 위치, 움직임 등의 정보를 제공한다.

 

2. Safety boundary란 무엇인가?

- Safety boundary란, surveillance boundary안에 포함된 boundary인데 (surveillance boundary는 총 TCAS의 range를 의미한다) intruder의 위치를 시간의 개념으로 compute 한다. 즉, 뒤에서 접근하는 intruder와 나의 항공기의 거리가 head on course로 날아오는 항공기의 거리보다 가까워도 fast rate of closure 이기 때문에 head on intruder의 alarm이 먼저 울리게 된다.

 

3. CPA와 TAU란 무엇인가?

- CPA : Closest Point of Approach로 intruder가 safety boundary를 침범하는 포인트이다.

- TAU : Time to go to the CPA TCAS가 intruder가 CPA를 reach하기 까지의 시간을 계산해서 alert를 trigger한다. TCAS가 정해놓은 specified time보다 낮아지면 TA나 RA를 준다.

 

 

4. TCAS Coordination이란?

- 나와 다른 항공기가 TCAS를 가지고 있다면, TCAS가 coordinate해서 두 항공기를 더 효과적으로 분리 시킨다. ex) 한 항공기에는 climb 명령, 다른 항공기는 descend 명령

 

5. TCAS에 필요한 transponder는?

- Transponder with mode ‘S’가 필요하다.

- mode ‘S’는 1) bearing 2) range 3) Altitude 4) Aircraft type identification 시그널을 준다.

 

 

6. TCAS의 4가지 symbol 은?

- Intruder의 종류를 4가지로 구분하고 ND에 표시해준다.

1) Other intruders 2) Proximate traffic 3) Traffic Advisory 4) Resolution Advisory

 

7. 위 Symbol에서 위, 아래 표시된 숫자, 그리고 화살표의 의미는 무엇인가?

- Symbol위에 숫자가 있다면 : 내 항공기보다 위에 위치한 항공기, 그리고 얼마나 위에 있는지, 화살표가 있다면 화살표의 방향으로 V/S 500fpm 이상으로 이동하고 있다는 의미

 

8. 각 symbol이 의미하는 것은?

- 1) other intruder : laterally 6NM 이상 떨어져있고 vertically 1200ft 이상 떨어져 있다.

- 2) Proximate traffic : within lateral 6NM, vertical 1200ft 하지만 아직 threat은 아니다

- 3) Traffic Advisory : TAU less than 35~45초 사이에 intruder가 있다. 항공기와 separate 하도록 guidance를 주지는 않지만 aural alarm을 줘서 crew의 주의를 끈다. 아직 ATC clearance에서 deviate 하지않고 대기한다.

- 4) Resolution Advisory : TAU less than 25~35초 사이에 intruder가 있다. RA는 visual guidance : PFD에 나온 green band, Aural guidance : “climb, climb, climb” 의 신호를 줘서 vertically deviate 할 수 있도록 한다. ATC clearance에서 deviate 한다.

 

9. Weather radar가 켜 있다면 TCAS는 ND에 표시 되는가?

- 그렇다 weather radar와는 별개로 ND에 표시된다. Overlays on the weather display.

 

10. RA command는?

- RA가 visual, aural command를 주면 파일럿은 5초 안에 guidance를 따른다. (0.25g)

- Corrective RA라고 해서 vertical maneuver를 하는데 reversal, 혹은 increase the rate 명령이 나올 수 있다. 이때는 2.5초 안에 guidance를 따르고 더 intense한 maneuver가 가능하다. (0.35g)

 

11. EWD에 TCAS STBY 가 녹색 글자로 나타난다는 것은?

- 1) Transponder 두 개가 failure 됐다거나 2) 2개의 Radio Altimeter가 fail 됐다거나 3) TCAS mode selector를 STBY 위치에 놓았다거나 4) ATC 스위치를 STBY 위치에 놓았다거나 5) ALT reporting 스위치를 off 시켰다거나 5가지 상황에 EWD에 표시된다.

 

 

12. TCAS mode selector를 TA로 놓는 경우는 언제인가?

- TCAS mode selector는 1) STBY 2) TA 3) TA/RA 3가지 위치에 놓을 수 있다. 일반적으로 T/OFF 전에 TA/RA 위치에 selector를 놓고 Landing이후에 gate area 들어가기 전에 STBY 위치에 놓는다.

- TA는 항공기가 single engine operation 일 때, RA의 명령을 정상적으로 수행하지 못할 때 TA로 돌녀 놓는다 그러면 다른 TCAS를 갖춘 상대방 항공기가 우리 항공기가 정상적이지 않다는 것을 인지하고 이에 맞는 RA guidance가 주어진다.

 

 

13. 자동으로 TA mode로 변하는 경우가 있다?

- 1) Windshear condition 2) Stall 상황 3) GPWS condition 일 때는 RA가 자동으로 TA로 mode가 바뀌게 되며 RA guidance가 inhibit된다. 이유는 Windshear, stall, GPWS가 TCAS보다 priority가 높기 때문이다.

 

14. Traffic selector

- THRT : TA, RA가 있을 때에만 ND에 항공기들을 표시해준다. (other intruder까지도 나온다)

- ALL : +-2700ft, TCAS range에 있는 모든 항공기를 ND에 표시해준다. (최대 8대 확인필요)

- ABV : +9900ft above, -2700ft below의 항공기를 ND에 표시해준다. Climb시에 사용

- BLW : +2700ft above, -9900ft below의 항공기를 ND에 표시해준다. descend시에 사용

 

15. 1700ft (AGL) 기억하기

- 나의 항공기가 1700ft 이하에 있고 intruder가 380ft (AGL) 에 있을 땐, TCAS advisory는 inhibit된다.

 

16. 500ft (AGL) 기억하기

- 항공기가 500ft 이하에 있을 땐, TA aural message가 나오지 않는다. (Traffic, Traffic, Traffic (X))

 

17. 만약 TCAS가 없는 항공기를 만난다면?

- Transponder mode ‘s’는 TCAS를 갖추고 있다. 하지만 Transponder with mode ‘c’ 는 TCAS가 없다. 하지만 mode c 항공기도 1) bearing 2) Range 3) Altitude 의 정보를 emit 하기 때문에 우리 항공기는 이 정보를 받아서 RA guidance를 준다.

- Transponder with mode ‘A’는 NAR 이다. (Non Altitude Reporting) 그러므로 오직 bearing과 range만 알 수 있기 때문에, 우리 항공기는 이 항공기와 같은 고도에 있다고 가정을 하며 RA 대신 TA만 준다.

 

18. ND에 ‘Reduce Range’ 나 ‘Change Mode’라는 메시지가 뜨는 경우는?

- TA, RA 상황에서 ND의 range가 40NM 이상이면 ‘Reduce Range’라는 메시지가 red/amber로 9초동안 flashing 하다가 steady 해진다.

- TA, RA 상황에서 ND의 mode가 Plan mode일 때, ‘Change Mode’ 라는 메시지가 red/amber로 9초동안 flashing 하다가 steady 해진다.

 

19. TCAS 가 red로 ND에 뜨면 의미는?

- TCAS가 internal failure가 있다. red/amber로 9초동안 flashing 하다가 steady 해진다.

 

20. TA Only 라는 메시지가 ND에 뜨면 의미는?

- TCAS mode selector를 TA로 놓았다. 아까 말했듯, Single engine operation의 경우나, 익숙한 공항의 runway 가까이에서 ATC control을 따르고 있을 때 외에는 TA/RA 로 놓는 것이 일반적이다.

 

21. 만약 TA/RA order와 ATC clearance의 차이가 있을 땐? 눈으로 보이는 traffic과 RA의 guidance가 다를 땐 어떻게 해야하나?

- RA guidance 가 ATC 명령보다 priority를 갖는다.

- See & Avoid가 RA guidance보다 priority를 갖는다.

 

* TCAS = Traffic Collision Avoidance System

* CPA = Closest Point of Approach

* TA = Traffic Advisory

* RA = Resolution Advisory

 

13. 관련 영상

• 2002년 위버링겐 상공 공중충돌 사고 : TCAS 시스템이 얼마나 중요한 지를 경각심을 다시 알리게 된 사건, 사건 이후 관제사의 살해 사건이 더 비참했던 사고였다.

https://namu.wiki/w/%EC%9C%84%EB%B2%84%EB%A7%81%EA%B2%90%20%EC%83%81%EA%B3%B5%20%EA%B3%B5%EC%A4%91%EC%B6%A9%EB%8F%8C%20%EC%82%AC%EA%B3%A0

위버링겐 상공 공중충돌 사고

사건 개요 설명 : https://www.youtube.com/watch?v=t02FEDf4SNU

사건 전체 설명 영상 : https://www.youtube.com/watch?v=MDewzaHD0K0

 

상세 상황 설명 :

1) https://www.youtube.com/watch?v=N4RWqcc2VrQ

2) https://www.youtube.com/watch?v=6SgRrhqhnmU&t=10s

3) https://www.youtube.com/watch?v=LPOatki0sHU&t=18s

사고 이후 관제사 살해 사건 : https://www.youtube.com/watch?v=T4hc_0u9P4k&t=505s

실화를 바탕으로 한 영화 (애프터맥스 2018) : https://www.youtube.com/watch?v=BcZz2IhLAb0

 

CVR (Cockpit Voice Recorder) 실제 음성 :

DHL 611 : https://www.youtube.com/watch?v=0jtH3buzNdg

비시키르 2937 : https://www.youtube.com/watch?v=E4xzOvL1xTU