비행기가 같은 하늘에서 서로 부딪히지 않는 원리
항공업에 종사하기 전에는 사실 이런 생각을 해본 적이 거의 없었습니다.
공항에 가면 비행기가 뜨고 내리는 모습을 보는 것이 당연했고, 내가 탄 비행기가 목적지까지 날아가는 과정 역시 그저 자연스럽게 느껴졌습니다.
그런데 막상 항공 관련 일을 시작하고 나니 어느 순간 이런 생각이 들었습니다.
‘지금 이 순간에도 하늘에는 정말 많은 비행기가 떠 있을 텐데, 이 많은 비행기가 어떻게 서로 부딪히지 않는 걸까?’
특히 비행 중 창밖으로 다른 항공기가 지나가는 모습을 보거나 운항 상황을 조금씩 알게 되면서부터는 하늘에도 우리가 보지 못하는 질서가 있다는 사실이 더욱 궁금해졌습니다.
그리고 예전에 tvN ‘유 퀴즈 온 더 블럭’에 항공교통관제사가 출연한 방송을 보면서 그 궁금증이 조금 풀렸습니다.
2020년 방송된 73회에는 22년 차 항공교통관제사 이금주 씨가 출연해 관제사의 역할과 실제 하늘길에서 이루어지는 소통에 대해 이야기했습니다.
방송을 보면서 특히 인상적이었던 것은 우리가 아무렇지 않게 이용하는 하늘길 뒤에서 관제사들이 끊임없이 항공기의 위치를 확인하고 안전하게 길을 안내하고 있다는 점이었습니다.
평소에는 잘 보이지 않는 직업이지만 비행기가 안전하게 출발하고 목적지에 도착하기까지 굉장히 중요한 역할을 하고 있다는 사실을 다시 한번 느꼈습니다.
그렇다면 수많은 비행기는 실제로 어떤 방법으로 서로 거리를 유지하며 날고 있을까요?
하늘에도 비행기가 다니는 길이 있다
자동차가 도로를 따라 움직이는 것처럼 항공기도 아무 방향으로 자유롭게 날아다니는 것은 아닙니다.
하늘에는 항공기가 이동할 수 있도록 정해진 항로와 운항 절차가 있습니다.
물론 지상의 도로처럼 아스팔트가 깔려 있거나 차선이 그어져 있는 것은 아닙니다.
대신 항법시설과 위성항법 등을 이용해 정해 놓은 지점과 지점을 연결하여 항공기가 이동할 수 있는 길을 구성합니다.
조종사는 비행 전 출발지부터 목적지까지 어떤 경로를 이용할 것인지 비행계획을 세우고, 실제 운항 과정에서는 항공교통관제기관의 허가와 지시에 따라 비행하게 됩니다.
그래서 하늘을 바라보면 비행기들이 제각각 움직이는 것처럼 보여도 실제로는 일정한 체계 안에서 움직이고 있습니다.
비행기 사이에는 일정한 거리를 둔다
항공교통관제에서 가장 중요한 개념 중 하나가 바로 ‘분리’입니다.
한 공간에 여러 항공기가 운항하더라도 서로 충분한 거리를 유지하도록 하는 것입니다.
항공기는 크게 세 가지 방법으로 서로 분리할 수 있습니다.
첫 번째는 고도를 다르게 하는 방법입니다. 비슷한 방향으로 이동하는 항공기나 항로가 가까운 항공기에게 서로 다른 고도를 배정하면 위아래로 충분한 거리를 확보할 수 있습니다.
두 번째는 수평 방향의 거리를 확보하는 방법입니다.
같은 고도에서 운항하는 항공기라면 서로 다른 경로를 지정하거나 일정한 거리를 유지하도록 관제합니다.
세 번째는 시간이나 거리를 이용해 앞뒤 간격을 두는 방법입니다.
같은 항로를 이용한다고 해서 비행기 여러 대가 바로 뒤를 붙어서 날아가는 것이 아니라 앞선 항공기와 적절한 간격을 두고 이동하게 됩니다.
미국 연방항공청(FAA) 역시 항공기 분리를 크게 수직, 종방향, 측방향으로 나누어 설명하고 있습니다. 즉 고도와 경로, 거리와 시간을 함께 이용해 항공기가 서로 충돌하지 않도록 관리하는 것입니다.
관제사는 비행기의 위치를 계속 확인한다
이 과정의 중심에 항공교통관제사가 있습니다. 관제사는 감시 시스템 등을 통해 담당 공역을 운항하는 항공기의 위치와 고도, 진행 방향 등을 확인합니다.
그리고 필요한 경우 조종사에게 고도나 방향, 속도 등에 대한 지시를 전달합니다. 예를 들어 두 항공기의 진행 경로가 가까워질 가능성이 있다면 한 항공기의 고도를 조정하거나 방향을 변경하도록 할 수 있습니다. 또 앞쪽의 항공기와 간격을 확보하기 위해 속도를 줄이도록 지시할 수도 있습니다.
우리가 비행기를 타고 있을 때는 이런 교신을 직접 듣기 어렵기 때문에 느끼지 못하지만 조종실과 지상의 관제기관 사이에서는 비행 내내 지속적인 정보 교환이 이루어집니다.
항공교통관제의 목적 자체가 알려진 항공기 사이의 충돌을 방지하고 안전하고 질서 있는 교통 흐름을 만드는 데 있습니다.
한 명의 관제사가 출발부터 도착까지 모두 담당하는 것은 아니다
여기서 재미있는 점이 하나 있습니다. 비행기 한 대를 처음부터 끝까지 한 명의 관제사가 계속 담당하는 것은 아닙니다.
비행 단계와 위치에 따라 담당하는 관제기관이 달라집니다.
공항에서 이동하고 이륙하는 단계, 공항 주변을 상승하거나 접근하는 단계, 높은 고도에서 목적지를 향해 비행하는 항로 단계 등으로 나뉘어 각 구간을 담당하는 관제사에게 순차적으로 인계됩니다.
쉽게 생각하면 장거리 자동차 여행 중 여러 지역을 지나가는 것과 비슷합니다.
한 관제사의 담당 구역을 벗어나면 다음 구역을 담당하는 관제사와 교신하게 되고, 이런 인계가 반복되면서 항공기는 목적지까지 이동합니다.
FAA에서도 공항 관제탑은 공항과 그 주변의 안전하고 질서 있는 교통 흐름을 담당하고, 항로관제시설은 주로 항로 비행 단계의 항공기를 담당한다고 설명합니다.
즉 비행기 한 대가 목적지까지 가는 동안 수많은 사람이 이어달리기하듯 그 비행을 관리하고 있는 셈입니다.
공항 근처에서는 더 복잡해진다
특히 공항 주변은 항공기가 가장 밀집되는 구간 중 하나입니다. 출발하는 비행기와 착륙하려는 비행기가 동시에 움직이고 있기 때문입니다. 한 항공기가 착륙하고 있는 동안 또 다른 항공기는 이륙을 준비할 수 있고, 여러 항공기가 순서대로 활주로에 접근하기도 합니다.
그래서 관제사는 항공기의 도착 순서를 조정하고 필요한 경우 속도나 경로를 조절합니다. 상황에 따라 출발 항공기를 잠시 대기시키거나 착륙 중인 항공기와 충분한 간격이 만들어질 때까지 다음 항공기의 접근을 조절하기도 합니다.
FAA의 관제 절차에서도 관제사가 도착·출발 항공기의 순서를 조정하고 필요한 간격을 확보하도록 규정하고 있습니다.
비행기를 타고 있다 보면 활주로 앞에서 한동안 멈춰 있는 경우가 있습니다.
승객 입장에서는 “왜 안 뜨지?”라는 생각이 들 수 있지만, 앞서 이륙한 항공기나 착륙 중인 항공기와의 안전한 간격을 확보하기 위한 과정일 수도 있습니다.
관제사만으로 끝나는 것은 아니다
그렇다면 관제사가 실수하지 않는다면 비행기는 절대로 충돌하지 않는 걸까요? 항공 안전은 한 가지 장치나 한 사람에게만 의존하도록 만들어져 있지 않습니다. 관제 시스템 외에도 항공기 자체에는 또 하나의 안전장치가 있습니다.
대표적인 것이 TCAS, 즉 공중충돌방지장치입니다.
TCAS는 주변 항공기의 위치와 움직임을 감시해 충돌 위험이 있다고 판단하면 조종사에게 경고합니다.
TCAS II의 경우 단순히 주변에 항공기가 있다는 사실을 알려주는 것에 그치지 않고 상황에 따라 상승 또는 하강과 같은 회피 지시를 제공할 수 있습니다.
더 중요한 점은 이 장치가 지상의 항공교통관제 시스템과 별도로 작동한다는 것입니다.
FAA에서도 ACAS·TCAS를 지상 관제 시스템과 독립적으로 작동하면서 공중충돌 가능성을 줄이기 위한 장비로 설명합니다.
즉 하늘의 안전은 관제사 한 명의 판단에만 맡겨져 있는 것이 아니라 관제 시스템과 조종사, 항공기의 충돌방지장치 등이 여러 단계로 겹쳐져 만들어집니다.
조종사 역시 중요한 역할을 한다
관제사가 비행기의 길을 안내한다고 해서 조종사가 단순히 명령만 따라가는 것은 아닙니다.
항공기의 최종적인 안전 운항 책임은 조종사에게 있습니다.
관제사의 지시가 현재 항공기의 상황에서 안전하지 않다고 판단되거나 수행하기 어렵다면 조종사는 이를 알리고 다른 지시를 요청할 수 있습니다.
또 항공기에서 TCAS의 회피 지시가 발생하는 상황에서는 조종사가 이에 대응하고 이후 관제기관에 상황을 알리게 됩니다.
결국 관제사와 조종사는 어느 한쪽이 일방적으로 지시하고 따르는 관계라기보다 끊임없이 정보를 주고받으며 안전한 비행을 만들어가는 관계에 가깝습니다.
유퀴즈를 보면서 새삼 느꼈던 관제사의 역할
예전에 ‘유 퀴즈 온 더 블럭’에서 항공교통관제사가 출연했던 방송을 본 적이 있습니다.
2020년 73회 ‘소통의 기술’ 특집에 출연한 이금주 관제사는 당시 22년째 항공교통관제사로 근무하며 관제사의 역할과 필요한 능력, 실제 비행 중 있었던 상황 등에 대해 이야기했습니다.
항공 관련 일을 하기 전이었다면 아마도 ‘관제사가 비행기에게 어디로 가라고 알려주는 직업인가 보다’ 정도로 생각했을 것 같습니다. 하지만 항공업에서 일을 시작하고 나서 그 방송을 보니 느낌이 조금 달랐습니다.
수많은 비행기의 위치와 진행 방향을 파악하면서 각각의 항공기가 안전한 거리를 유지하도록 조정하고, 예상하지 못한 상황이 발생했을 때 조종사와 소통하는 일이 얼마나 큰 집중력을 요구하는지 조금이나마 실감할 수 있었습니다.
우리가 비행기에 타면 주로 기장과 객실승무원 정도만 떠올리기 쉽습니다.
하지만 실제 한 편의 비행이 안전하게 이루어지기까지는 승객에게 보이지 않는 곳에서 정말 많은 사람이 자신의 역할을 하고 있습니다. 항공교통관제사 역시 그중 아주 중요한 한 부분입니다.
하늘에는 보이지 않는 질서가 있다
결국 “이 많은 비행기가 어떻게 같은 하늘에서 서로 부딪히지 않을까?”라는 질문의 답은 하나가 아닙니다.
항공기는 정해진 항로와 절차를 따라 이동하고, 관제사는 각각의 항공기가 고도와 방향, 거리에서 안전한 간격을 유지할 수 있도록 관리합니다.
비행 단계가 바뀔 때마다 담당 관제기관이 항공기를 이어서 관리하고, 조종사는 관제사와 지속적으로 교신합니다.
여기에 TCAS와 같은 항공기 자체의 충돌방지 시스템까지 추가됩니다.
즉 우리가 보는 하늘은 넓고 자유로워 보이지만 그 안에는 생각보다 훨씬 촘촘한 규칙과 시스템이 존재합니다.
항공업에 종사하기 전에는 저 역시 이런 부분을 깊게 생각해본 적이 없었습니다.
하지만 알고 나서 하늘을 바라보면 조금 다르게 보입니다. 지금 눈앞을 지나가는 비행기 한 대도 혼자서 하늘을 날고 있는 것이 아닙니다.
조종실의 조종사와 지상의 관제사, 여러 관제기관과 안전 시스템이 계속 연결된 상태에서 하나의 비행이 완성되고 있습니다.
그래서 이제는 공항에서 수많은 항공기가 차례로 뜨고 내리는 모습을 볼 때마다 문득 이런 생각이 듭니다.
보이지 않는 하늘에도 길이 있고, 그 길을 안전하게 이어주는 사람들이 있다는 것을 말입니다.