조종사 자격증명(회전익항공기) 등급분류에 대한 개선방안
Plan of improvements on the class with respect to the certification (Helicopter)
조영진1*, 최연철1, 변아름1 한서대학교1 초 록 국내 조종사 자격증명(회전익항공기)은 육상 단발/다발, 수상 단발/다발로 등급이 분류되어 있어 육상 다발 자격증명을 이미 취득한 조종사가 육상단발 헬리콥터 비행을 하기 위해서는 육상 단발 자격증명을 추가로 취득해야 하는 것이 국내 자격증명 제도이다. 이에 본 논문에서는 비행기와는 다른 독특한 헬리 콥터 비행특성에 대해 살펴보고 헬리콥터 등급분류인 단발/다발 구분의 필요성에 대해 검토하였다. 또 한, 세계 및 국내 민수 헬리콥터 산업의 발전방향과 해외 항공선진국 조종사 자격증명 제도를 비교하여 국내에 적합한 회전익항공기 조종사 자격증명 등급분류에 대한 개선방안을 도출하고자 한다.
1. 서 론
헬리콥터 산업은 방위산업의 일환으로 자주국 방을 위해 각국이 앞 다투어 육성해 왔으며, 최 근 헬리콥터 산업은 국제사회에서의 자국위상 제 고라는 측면에서 발전시킬 뿐만 아니라, 미래 지 향적 종합 첨단산업으로서 국가의 산업구조 고도 화 측면에서 그 중요성이 더욱 강조되고 있다. 이러한 점에서 선진국들은 일찍부터 막대한 자금 지원과 국가 기술력을 총동원하여 헬기산업, 나 아가, 항공기산업을 적극 지원, 육성해 오고 있으 며 일부 고도성장의 개발도상국들 사이에서도 적 극적인 정부시책에 힘입어 항공기산업에 관한 한 선진국 대열에 들어설 정도의 수준에 도달하고 있는 국가도 있다.[1] 특히, 산악지역이 많은 한반도 특성상 군 작전 뿐만이 아니라 평시 민간에서도 헬리콥터의 중요 성은 더 이상 언급할 필요도 없으며, 한국형 기동 헬기 사업(KUH)을 효시로 국내 헬리콥터 산업이 기술발전과 산업구조 고도화를 선도하는 핵심적 인 첨단산업으로서의 역할을 수행하고 있다. 또한 세계 7위의 헬리콥터 보유국이며, 년 평균 100여 명의 조종사를 배출하고 있는 이 시점에서 세계 및 국내 헬리콥터 시장을 분석하고, 헬리콥터 비 행특성을 고려한 국내 조종사 자격증명 등급분류 방법에 대한 개선방안을 도출하고자 한다.2. 본 론
2.1 회전익항공기의 특성 2.1.1 회전익항공기의 정의 및 분류 항공기(Aircraft)는 일반적으로 비행기(Airplane) 라 불리는 고정익항공기(Fixed Wing Aircraft)와 회전익항공기(Rotary Wing Aircraft, Rotorcraft) 로 분류된다. Table 1.에서와 같이 회전익항공기는 회전하는 로터로 양력과 추력을 동시에 얻는 헬리 콥터(Helicopter), 양력만 로터로 얻고 추력은 별 도의 프로펠러로 얻는 자이로플레인(Gyroplane) 으로 구분되며, 회전익항공기와 고정익항공기의 혼 합 형태로 틸트 로터(Tili-Rotor)기가 있다.[2] 대분류 중분류 소분류 유 인 헬리콥터Single, Coaxial, Tandem, Synchropter... 기 타 Gyroplane, Tilt Rotor 무 인 헬리콥터 Single, Coaxial
기 타 Tilt Rotor, Ducted Rotor...
Table 1. 회전익항공기 분류 회전익항공기는 운용목적에 따라 군수 헬리콥 터와 민수 헬리콥터로 나눌 수 있고, 이를 다시 중량, 엔진, 수행임무에 따라 분류되고 있다. 본 연구에서는 군의 특성상 군수용에 대해서는 특정 한 목적에 사용되어 제외하고 민수 헬리콥터에 대해서만 살펴보기로 하겠다.
민수 헬리콥터를 분류하는 방법은 여러 가지가 있 으나, 통상 항공법상의 분류와 세계시장에서의 분류 하는 기준으로 구분된다. 국내항공법은 ‘항공법 제 15조 제5항’과 관련된 ‘항공기 기술기준(KAS: Korean Airworthiness Standard, 항공안전본부고 시 제 2004-1’에 최대중량 3,100kg(7,000lbs) 과 탑승자 9인을 기준으로 KAS Part 27에는 ‘감 항분류가 보통(N)인 회전익항공기에 대한 기술기 준’을, KAS Part 29에는 ‘감항분류가 수송(TA 또는 TB)인 회전익항공기에 대한 기술기준’이 명 시되어 있으며, 이에 대한 세부규정은 FAR과 매우 유사하다. 민수용 헬리콥터 시장에서는 통상적으로 최대중량과 엔진수를 기준으로 구분하는데 Table 2. 와 같이 단발경량(Light Single), 쌍발경량(Light Twin), 쌍발중간(Intermediate Twin), 쌍발중/대형 (Medium/Heavy Twin)등 네 개의 분류로 구분한다. 분류 최대중량(lbs) 대표기종 단발경량 ~ 6,000 R-22, R-44, Enstrom 쌍발경량 ~ 6,000 BO-105, B-427, MD902 쌍발중간 6,000 ~ 12,000 S-76, AS-365 쌍발중/대형 15,000 ~ EH-101, S-92 Table 2. 민수용 헬리콥터 분류(국내) 미국의 연방항공국(FAA)에 있어서 회전익항공 기에 대한 규정은 보통 분류(Normal category) 인 FAR Part 27과 수송 분류(Transport category)인 FAR Part 29에 명시되어 있으며, Table 3.과 같다.[3] 유 형 중량 및 탑승석 관련 규정 보 통 -최대중량 7,000lbs 이하 -9인 이하 FAR Part 27 수송A -최대중량 20,000lbs 초과 -10인 이상 FAR Part 29 수송B -최대중량 20,000lbs 초과 -9인 이하 -최대중량 20,000lbs 이하 -10인 이상 -최대중량 20,000lbs 이하 -9인 이하 Table 3. 민수용 헬리콥터 분류(FAA) 2.1.2 회전익항공기 비행특성 회전익항공기는 엔진의 힘으로 로터를 회전시 키는 것에 의해 양력을 얻기 때문에 비행기와는 전혀 다른 비행특성을 가지고 있으며, 이러한 특 성을 최대한 이용하여 다양한 기능과 역할을 수 행하고 있다. 회전익항공기는 엔진을 통해 발생 시킨 동력으로 회전날개를 규정된 분당회전수 (RPM)로 운용하고 있으며 반드시 이 규정 RPM 은 유지되어야 한다. 헬리콥터의 축을 회전시킬 수 있는 엔진의 종 류는 피스톤 엔진과 터빈 엔진이 가장 흔한 형태 이다. 엔진의 회전축은 트랜스미션을 통해 메인 로터 축으로 연결되며, 메인로터 회전의 반대 방 향으로 회전하려는 동체를 통제하기 위해 테일로 터를 장착시킨다. 테일로터는 비행기의 프로펠러 처럼 추력을 발생시키며 일반적으로 테일붐을 통 하여 메인로터의 트랜스미션 뒤쪽과 테일로터의 작은 트랜스미션을 연결하는 긴 드라이브 샤프트 에 의해 구동된다.[4] 즉, 헬리콥터 비행특성이 비행기와 가장 큰 차 이는 하나의 엔진이 하나의 프로펠러를 작동시키 는 비행기와 다르게 헬리콥터의 경우는 하나 또 는 그 이상의 엔진이 동일한 트랜스미션을 거쳐 메인로터와 테일로터를 구동시키고, 회전하는 블 레이드에 의해 양력과 추력을 발생시킨다는 점이 다. 예를들어 두 개의 엔진을 장착한 헬리콥터의 경우 비행 중 한 개의 엔진이 정지하는 상황이 발생할 경우 헬리콥터의 비행특성이 바뀌는 것이 아니라 헬리콥터 비행성능에 영향을 미친다. 두 개의 엔진을 장착한 대부분의 헬리콥터 비상절차 중 한 개의 엔진이 꺼지는 상황에 대한 조치사항 은 남은 하나의 엔진으로 비행을 유지 또는 가까 운 지역에 착륙하는 절차가 명시되어 있다. 2.2 민수 헬리콥터 산업 발전방향 2.2.1 세계 민수 헬리콥터 시장분석 2011년 기준의 세계시장 현황을 살펴보면, 전 세계에서 운용 중인 민수 헬리콥터는 총 27,951 대에 이르며, Figure 1.과 같이 터빈 엔진을 장 착한 헬리콥터가 78.1%, 피스톤 엔진을 장착한 헬리콥터는 21.9%를 구성하고 있다. 피스톤 엔 진 헬리콥터 시장 중 78.3%는 Robinson Helicopter사가 점유하고 있으며, 터빈 엔진 헬
리콥터 시장 중 66.3%는 Eurocopter사와 Bell 사가 점유하고 있다.[5] Figure 1. 세계 민수 헬리콥터 시장현황 2.2.2 임무(용도)별 수요전망 세계 민수 헬리콥터의 임무(용도)별로 신규 수요 를 분석해 보면, 일반적인 목적(General purpose) 에 따른 신규 수요는 향후 20년간 지속적으로 감 소될 전망이나, 기업용/개인용과 에어택시/관광용 수요는 크게 증가될 것으로 전망되었다.[6]
또한, 응급의료(EMS: Emergency Medical Service) 영역의 수요는 꾸준히 증가하는 추세 에 있으며, 최근 석유 에너지의 고갈에 따른 고 유가는 추가적인 해양 유전개발 소요를 급증시켜 해양유전개발 영역의 인원수송 용도의 수요가 두 드러지게 증가하는 추세를 보이고 있다. 중/소형 급 쌍발엔진 민수 헬리콥터에 대한 신규 수요가 예상되는 임무(용도)별 수요 전망을 Figure 2.에 나타내었다.[7] Figure 2. 세계 중/소형급 민수 헬리콥터의 임무(용도)별 신규 수요전망(2012~2033) 2.2.3 국내 민수 헬리콥터 시장분석 국내 민수 헬리콥터 시장에서 운용되고 있는 사업영역은 크게 세 가지로 분류된다. 산불진화, 의무후송, 경찰용 등의 공공 사업영역, 화물인양, 부정기 운항, 임대용 등의 사용 사업영역, 그리고 VIP 수송 등의 자가용 사업영역으로 분류할 수 있다. 지난 15년간 해외에서 도입된 민수 헬리콥 터는 연평균 10.6대로 사용 사업과 자가용 사업 영역의 수요가 지속적으로 증가하고 있는 추세이 다.[8] 국내 운용자들은 쌍발엔진 중/소형급 및 중형 급 헬리콥터를 국내 개발 민수 헬리콥터로서 선 호하고 있으며, 헬리콥터 구매 결정 시 높은 성 능, 저렴한 판매가격 및 낮은 운용유지비 등을 가장 중요한 요소로 보고 있다. 또한 대표적 국 가기관인 산림청에서 운용하고 있는 헬리콥터 기 종은 러시아로부터 도입된 KA-32이며, EMS 용도로서는 중/소형급 쌍발엔진 민수 헬리콥터 (EC-135, AW-109)의 수요가 급증하고 있다. 현재 국내 주요기관에서 운용하고 있는 헬리콥터 기종은 Table 4.와 같이 모두 터빈엔진을 장착 하고 있으며, 단발 4개 기종을 제외한 대부분이 다발 헬리콥터가 운용되고 있다. 운용기관 단 발 다 발(쌍발) 산림청 B-206, AS-350 KA-32, S-64, B-412 소 방 - BK117, B-430, Arriel 2c,
KA-32, AS-365, AW-139 경찰(육) 500MD, B-206, B-212 AW-109, ANSAT, Mi-172, KUH-1P
경찰(해) - AS-565, KA-32, AW139, B-412 응급구조 EC-135, AW-109 Table 4. 국내 운용헬기 주요기종 2.3 조종사 자격증명 제도 검토 2.3.1 국내 조종사 자격증명 제도 국내 항공기 종류 및 등급한정은 Table 5.와 같 이 회전익항공기는 항공기 종류로 분류되어 있으 며, 등급은 비행기와 동일하게 육상 단발/다발, 수 상 단발/다발로 구분되어 있다. 헬리콥터 조종사 가 자격증명을 취득하기 위해서는 자격증명 종류 에 따라 항공기 종류 중 회전익항공기를 선택하고
등급 분류 중 육상 단/다발, 수상 단/다발 중 하나 를 선택한 후 시험에 응시하여야 한다.[9] 항공기 종류 비 행 기 비 행 선 활 공 기 회전익항공기 항공우주선 항공기 등급 육상 단 발 다 발 수상 단 발 다 발 Table 5. 국내 항공기 종류 및 등급한정 또한 실기시험의 기준이 되는 항공종사자 자격 증명 실기시험표준서(PTS)에도 자가용조종사, 사업용조종사 등 조종사 자격증명의 구분과 함께 회전익항공기에 대한 항공기 종류 구분만 명시되 어 있고, 육상 단발/다발, 수상 단발/다발에 대한 구분은 명시되어 있지 않다. 조종사 자격증명을 취득하기 위해 육상 단발과 다발, 어느 것을 선 택하던 실기시험의 기준은 동일하게 적용되고 있 는 것이다. 2.3.2 해외 조종사 자격증명 제도 미국의 경우 항공기 종류 및 등급한정은 Table 6.에서 보는 바와 같이 회전익항공기에 대해서는 국내와 같이 육상 단/다발, 수상 단/다발 구분없 이 종류와 등급 모두 회전익항공기로 분류하고 있으며, 등급 세부 분류로 헬리콥터와 자이로 플 레인으로 구분하고 있다.[10] 항공기 종류 비 행 기 회전익항공기 글라이더 light than air 수직 이착륙기 동력 낙하산
weight shift control aircraft
항공기 등급 비행기 육상 단 발 다 발 수상 단 발 다 발 회전익항공기 헬리콥터 자이로플레인 Table 6. 미국 항공기 종류 및 등급한정 호주의 경우 항공기 종류 및 등급한정은 Table 7.에서 보는 바와 같이 항공기 종류에 헬리콥터 를 분류하며, 등급 분류에는 다발 헬리콥터로 한 정하고 있다.[11] 항공기 종류 비 행 기 헬리콥터 수직 이착륙기 자이로플레인 항공우주선 항공기 등급 단발 비행기 다발 비행기 단발 헬리콥터 단발 자이로플레인 항공우주선 Table 7. 호주 항공기 종류 및 등급한정 일본의 경우 항공기 종류 및 등급한정은 Table 8.에서 보는바와 같이 국내 분류체계화 유사하나 모든 등급분류에 피스톤 엔진과 터빈 엔진으로 구분하여 자격증명을 취득하도록 명시하고 있 다.[12] 비 행 기 육 상 단 발 피스톤 터 빈 다 발 피스톤 터 빈 수 상 단 발 피스톤 터 빈 다 발 피스톤 터 빈 회전익항공기 비행기와 동일 Table 8. 일본 항공기 등급한정
3. 결 론
회전익항공기 비행특성에서 살펴본 바와 같이 엔진의 장착 개수는 회전익항공기 비행특성 및 비행방법에 영향을 주는 요소로 작용하기 보다는 주로 항공기 성능에 영향을 미치는 요소로 작용 한다. 두 개의 엔진을 장착한 헬리콥터는 한 개 의 엔진이 정지할 경우 나머지 한 개의 엔진 성 능에 따라 필요한 조치방법이 차이가 나며, 최근 의 헬리콥터 경우는 동일 상황에서도 한 개의 엔 진이 장착되어 있는 헬리콥터의 비행특성을 적용 하여 비행이 가능하다. 또한 민수 헬리콥터 시장을 분석해 보면 21.9%를 차지하고 있는 단발 피스톤 엔진을 장착한 헬리콥터의 경우 대부분 기초 비행교육, 자 가용 용도로 사용되고 있고, 사업용으로 운용되 는 헬리콥터의 대부분은 쌍발 터빈엔진을 장착한 헬리콥터가 사용되고 있으며, 향후에도 중/소형급 쌍발엔진 민수 헬리콥터의 수요가 급증할 것으로 예상하고 있다. 조종사 자격증명 제도 분석 결과 회전익항공기 를 육상 단발/다발, 해상 단발/다발로 구분한 국 가는 우리나라와 일본뿐이고, 미국은 회전익항공 기 중 헬리콥터로 한정, 호주는 헬리콥터 중 단 발 헬리콥터로 한정하면서 헬리콥터에 있어서는 단발, 다발의 구분이 없는 상태이다. 최근 10년간 국내 회전익항공기 사업용조종사 자격증명 취득현황을 보면 년 평균 100여명의 조종사가 자격증명을 취득하였으며, 이 중 육상 단발과 다발을 동시에 취득한 인원도 년 평균 30여명에 이르는 것으로 조사되었다. 또한 육상 다발을 먼저 취득하고 단발 헬리콥터 조종을 위 해 육상 단발을 취득한 인원도 상당수 있는 것으 로 조사되었다.[11] 결론적으로 회전익항공기 비행특성과 세계 및 국내 민수 헬리콥터 시장 분석에서 조사된 바와 같이 헬리콥터는 단발과 다발에 대한 구분이 무 의미하며, 향후 헬리콥터의 추세는 육상 다발(쌍 발) 헬리콥터를 다수 운용할 것으로 예측되는 바, 회전익항공기 자격증명을 취득하려는 조종사들의 불필요한 부담을 줄이기 위해 육상 및 수상 단발, 다발의 구분을 없애고 육상 헬리콥터, 해상 헬리 콥터로만 등급을 분류하는 것을 ‘헬리콥터 특성 에 적합한 조종사 자격증명(회전익항공기) 등급 분류에 대한 개선방안’으로 제안하며, 이에 대해 국토교통부 및 교통안전공단 관계자분들이 관심 을 가지고 검토할 수 있도록 진행이 필요하겠다.
참고문헌
[1] Dusu Kim, 2011, A Study on Long-Middle time Development Plan of Korean Helicopter Industry, pp 1-2.
[2] 지식경제부, 한국항공우주연구원, 2008, 헬 기산업의 성장동력화 방안
[3] Hyuntae Ryu, 2015, A Study of the Tactical Usage of Rotary Wing Aircraft for Air Transport, pp. 101~102.
[4] Minhyuk Kim, 2009, How Helicopters Work, pp 6-7.
[5] Junho Kim, 2012, Civil Helicopter Market Analysis and the Strategy for Market Entry, pp. 4~5.
[6] Frost & Sullivan(2012), 전게서
[7] Forecast International(2011),“Analysis Report: Rotorcraft Forecast”
[8] 국토교통부, 항공안전관리시스템, 홈페이지 [9] 국토교통부, 2015, 항공법 제 28조, 시행규 칙 제 71조(자격증명의 한정)
[10] FAR(Federal Aviation Administration) Part 61.5
[11] CASR(Civil Aviation Safety Regulations) Part 61–Flight Crew Licensing, Volume 2. Part 61-Flight crew licensing, subpart 61.B subpart 61.L, 2014 [12] 일본 항공법 제 25조 제1항(기능증명의 한 정), 시행규칙 제53조 제1항 [12] 교통안전공단, 2016, 사업용조종사(회전익 항공기) 취득자 현황
