브라운아웃

항공 분야에서 브라운아웃(brownout)은 공기 중의 먼지나 모래로 인해 비행 중 시야가 제한되는 현상이다.^[1] 브라운아웃 현상 시 조종사는 지상 근처에서 항공기를 제어하는 데 필요한 외부 시각적 참조를 제공하는 주변 물체를 볼 수 없다.^[2] 이는 공간정위상실과 상황 인식 상실을 초래하여 사고로 이어질 수 있다.^[3] 조종사들은 브라운아웃 시 착륙을 눈을 감고 평행 주차하는 것에 비유한다.^[4]

흙 비행장에서 브라운아웃 현상을 겪는 HC-130 허큘리스.

2013년 요르단 사막 훈련 중인 845 해군 항공대의 시 킹.

CH-47 치누크의 하방풍(다운워시)이 먼지 구름을 일으켜 브라운아웃 현상을 유발하고 있다.

설명

브라운아웃 현상은 건조한 사막 지형에서 헬리콥터 착륙 및 이륙 작업 중 사고를 유발한다. 지상 근접 비행 중 헬리콥터 로터의 하방풍(다운워시)에 의해 휘말린 강렬하고 눈을 멀게 하는 먼지 구름은 항공기 및 지상 장애물 충돌과 경사진 불균일한 지형으로 인한 동적 전복(dynamic rollover)으로 심각한 비행 안전 위험을 초래한다.^[5] 브라운아웃은 (2005년 기준) 최근 군사 작전에서 다른 모든 위협을 합친 것보다 더 많은 헬리콥터를 손실시켰다.^[6]

브라운아웃 발생 가능성과 심각성에 영향을 미치는 여러 요인이 있다.^[6]

• 로터 원반하중
• 로터 구성
• 토양 구성
• 바람
• 접근 속도 및 각도

브라운아웃 관련 사고를 예방하기 위한 대책은 다음과 같다.

• 현장 준비
• 조종사 기술
• "보고 기억하기(see and remember)"라고도 하는 합성 시각 시스템^[7]
• 개선된 상징 체계를 갖춘 업그레이드된 수평자세 지시계^[8]
• 아구스타웨스트랜드 EH101의 "날개 달린 로터(winged rotor)"와 같은 공기역학적 특성^[9]
• 택터(tactor)를 사용하여 촉각을 통해 조종사에게 정보를 제공하는 촉각 상황 인식 시스템(TSAS)과 같이 적절한 센서에서 파생된 위치 및 방향 데이터의 비시각적 표시

감각 착각

 항공에서의 감각 착각 문서에 이 부분의 추가 정보가 있습니다.

날리는 모래와 먼지는 기울어진 수평선이라는 착시 현상을 일으킬 수 있다. 비행계기를 참조하지 않는 조종사는 무의식적으로 가짜 수평선에 맞춰 항공기를 수평으로 만들려고 시도하여 사고가 발생할 수 있다. 헬리콥터 로터 하방풍(다운워시)은 또한 조종석 창문 밖으로 모래를 날려 조종사가 이동 착시를 경험하게 할 수 있으며, 이는 헬리콥터가 실제로 수평 정지 상태일 때 회전하는 것처럼 보이게 한다. 이 또한 조종사가 잘못된 제어 입력(control input)을 하게 하여 지상 근처에서 호버링할 때 재앙으로 빠르게 이어질 수 있다.^[10] 야간 착륙 시 항공기 조명은 브라운아웃 구름을 밝혀 시각적 착시를 강화할 수 있다.^[11]

모래 로터 마모의 가시적인 효과는 아프가니스탄에서 광범위하게 관찰되었다.^[12]

미국 군의 경험

1990년에서 91년의 걸프 전쟁 기간 동안 먼지 착륙을 수행하던 중 전복으로 인해 여러 연합군 항공기가 손실되었다. 그 후 항구적 자유 작전까지 10년 동안 미국 육군은 캘리포니아주 포트 어윈 군사 보호 구역 국립 훈련 센터 및 기타 여러 지역에서 훈련 중 40건 이상의 브라운아웃 사고를 기록했다. 1991년 이후, 먼지 환경에서 이착륙 실패로 인한 항공기 손상 및 부상 사례는 230건 이상이다. 대부분의 사고는 착륙 중에 발생하지만, 이륙 중에도 상당수의 사고가 발생했다. 2001년에서 2007년까지 육군 군사 작전 중 발생하여 보고된 50건 이상의 브라운아웃 사고 중 80%는 착륙 중이었고 20%는 이륙 중이었다.^[13]

헬리콥터 브라운아웃은 아프가니스탄과 이라크에서 미군에게 연간 1억 달러의 문제이다. 육군은 헬리콥터 사고 4건 중 3건의 원인으로 브라운아웃을 지목한다.^[14] 브라운아웃 사고는 지상에 가깝고 저속에서 발생하여 다른 유형의 사고보다 생존율이 높다. 그러나 이라크와 아프가니스탄의 군사 사고에서 사망자가 발생했으며, 거의 모든 사망자는 예방할 수 있는 것이었다.^[15]

훈련 중 발생한 거대한 브라운아웃 먼지 구름 속에서 MV-22 오스프리는 보이지 않는다.

2003년 이라크 침공 첫 3주 동안 브라운아웃 사고로 AH-64D 아파치 롱보우 4대가 파괴되거나 심하게 손상되었으며, 같은 기간 전투에서는 1대만 손실되었다. 탠덤 시트 아파치는 UH-60 블랙 호크보다 폭이 좁아 조종사가 브라운아웃으로 인해 롤 자세 제어를 잃기 시작하면 전복에 더 취약하다. 그러나 야간에는 아파치의 적외선 시각 시스템이 먼지가 달빛을 가릴 때 향상된 시야를 제공하며, 블랙호크의 야간 투시경은 가시광선만 증폭한다.^[16]

CH-47 치누크는 비교적 높은 빈도로 브라운아웃 사고를 겪었다. 2007년 기준으로 아프가니스탄에서 치누크 9대가 작전 중 손실되었으며, 최소 2대는 브라운아웃으로 인해 발생했고, 다른 여러 사고에도 브라운아웃이 영향을 미쳤을 가능성이 높다.^[17] 프로젝트 온 거버먼트 오버사이트 (POGO)에 따르면, 2002년에서 2005년 사이 미국 육군 브라운아웃 사고 41건 중 12건이 CH-47과 관련이 있었다. POGO가 정부 자료를 취합한 결과, 치누크는 2003년에서 2005년 사이 미국 육군 헬리콥터 총 비행 시간의 7%를 차지했지만, 브라운아웃 관련 사고의 30%를 차지했다.^[18]

브라운아웃은 2007년 9월 이라크 전투에 배치된 미국 V-22 오스프리 틸트로터 항공기에게 특히 우려되는 사항이다.^[19] 높은 프로펠러 로터 원반하중은 고속의 하방풍(다운워시)을 생성하여 훨씬 높은 고도에서 먼지 구름을 일으킨다. 이는 호이스트 또는 로프를 통한 인원 삽입 및 추출 시 호버링 중에 문제가 될 수 있다.^[20] 초기 작전 경험에 따르면 MV-22는 대체하는 CH-46보다 먼지 구름이 더 크지만, 조종사들은 지상 근처에서 시야를 되찾아 착륙 전에 시각적 참조를 사용할 수 있다고 보고한다.^[21]

관련 사고 목록

파이오트 (텍사스주) 근처 N502MT EMS 헬리콥터 잔해.

민간

• 2001년 8월 18일, 미국 빈턴 (캘리포니아주): 로키 마운틴 홀딩스 소속 아에로스파시알 AS355F1 (N53LH) 환자 수송 헬리콥터(MEDEVAC)가 원격지에서 이륙을 중단한 후 동적 전복(dynamic rollover)으로 손상되었으나 인명 피해는 없었다. 헬리콥터는 심하게 손상되었다. 조종사는 지상 약 3 feet (0.91 미터)를 이륙한 후 브라운아웃을 경험했다.^[22]

• 2001년 9월 22일, 미국 치코 (캘리포니아주): 엔로 메디컬 센터 소속 아에로스파시알 AS350BA (N911NT) 헬리콥터가 야구장에서 착륙을 중단하는 과정에서 나무와 충돌하여 파괴되었으며, 조종사는 사망하고 탑승한 두 명의 항공 간호사 중 한 명이 부상당했다. 현장 목격자들은 브라운아웃 구름이 사고 상황에 대한 시야를 가렸다고 보고했다.^[23]

• 2004년 3월 21일, 미국 파이오트 (텍사스주): 메드-트랜스 벨 407 (N502MT) EMS 헬리콥터가 야간에 시야가 제한된 상태에서 환자를 수송 중 기동하다 지형에 추락했다. 조종사, 항공 응급구조사, 환자 및 환자의 어머니가 사망했으며, 항공 간호사는 중상을 입었다. 목격자들은 사고 당시 브라운아웃 상태였다고 보고했다.^[1]
• 2004년 6월 26일, 미국 시베큐 (애리조나주): 네이티브 아메리칸 에어 앰뷸런스 소속 AS350B3 (N5226R) 환자 수송 헬리콥터가 브라운아웃 상태에서 야구장에 강하게 착륙하여 꼬리 붐이 손상되었으나 승무원은 다치지 않았다. 손상은 비행 후 검사나 후속 비행 전 검사에서도 발견되지 않았으며, 8일 후에 항공기 정비사에 의해 발견되었다.^[24]

• 2005년 8월 16일, 미국 도넬리 (아이다호주): 헬리플라이트 LLC 소속 휴즈 369E (N500FU) 헬리콥터가 착륙 중 주 로터 블레이드가 나무에 부딪혀 심하게 손상되었으나 인명 피해는 없었다. 최근 현장에서 진행된 건설 작업으로 지표면이 교란되어 예상치 못한 브라운아웃 상태가 발생했다.^[25]

군사

이라크 중부 사막 비행장에 착륙한 2대대 6기병연대 소속 AH-64A 아파치 헬리콥터가 엄청난 먼지 구름을 남기고 있다.

• 2001년 10월 19일, 파키스탄 달반딘: 미국 육군 레인저스, 3/75 태스크포스 MH-60K 블랙 호크 탐색 구조 헬리콥터가 야간에 착륙을 시도하다 브라운아웃 현상이 발생하여 착륙 지역을 가렸다. 항공기는 모래 언덕에 추락하여 탑승했던 레인저 대원 2명이 사망하고 3명이 부상당했다.^[26][27][28]
• 2001년 12월 6일, 아프가니스탄 전방 작전 기지 (FOB): 미국 해병대 HMM-365 소속 UH-1N 헬리콥터가 이륙 중 부주의하게 오른쪽으로 표류하며 지면에 닿아 전복되었다. 승무원 한 명은 튕겨 나갔고, 나머지 세 명은 항공기가 화재로 파괴되기 전에 탈출했다. 근처의 다른 헬리콥터는 로터에서 날아온 파편에 의해 손상되었다.^[29]
• 2002년 8월 12일, FOB, 항구적 자유 작전: 미국 공군 347구조비행단 소속 HH-60G 페이브 호크 헬리콥터가 이륙 시 자체 로터 하방풍(다운워시)으로 생성된 먼지 구름을 벗어날 충분한 동력 없이 천천히 이륙했다. 조종사는 착륙을 시도하다 모래 둑에 부딪혔다. 항공기에 탑승한 6명은 심각한 부상 없이 대피했다.^[30]
• 2003년 2월 13일, 알리 알 살렘 공군기지 근처, 쿠웨이트: 미국 공군 20특수작전대대 소속 MH-53M (일련번호 10930) 헬리콥터가 브라운아웃 상태에서 야간 착륙을 잘못 판단하여 심하게 손상되었고 경미한 부상이 발생했다. 항공기는 회수되었다.^[31]
• 2003년 3월 23일, 미국 육군 항공 기지 캠프, 이라크 중부: 미국 육군 6기병연대 소속 AH-64D 아파치 롱보우 헬리콥터가 해당 기지 캠프에서 첫날 이륙 중 추락했다.^[16]
• 2003년 3월 28일, 이라크: 미국 육군 101항공연대 소속 AH-64D 아파치 헬리콥터가 약 40대의 다른 완전 적재된 헬리콥터들과 함께 전투 임무를 위해 FOB 셸에서 이륙한 지 약 4분 후 심한 브라운아웃 상태에서 전복되었다.^[32][33]
• 2003년 3월 28일, 이라크: 미국 육군 101항공연대 소속 AH-64D 아파치 (97-5032) 헬리콥터가 전투 임무를 마치고 FOB 셸로 돌아와 브라운아웃 상태에서 경착륙하여 전복되었고 심하게 손상되었다 (이후 회수 및 수리됨).^[32][33]
• 2003년 3월 31일, 이라크: 미국 육군 103항공연대 소속 AH-64D 아파치 (99-5104) 헬리콥터가 환자 수송 헬리콥터 호위 임무를 위해 이륙 중 브라운아웃을 일으켜 주 로터 충돌, 전복 및 기체 전파가 발생했다.^[32][34]
• 2003년 4월 5일, 캠프 썬더 로드, 쿠웨이트: 미국 육군 101항공연대 소속 UH-60 블랙 호크 헬리콥터가 브라운아웃 상태에서 슬링 로드(sling load)를 픽업하려다 충돌했다. 부상당한 승무원 3명은 화재로 파괴되기 전에 심하게 다친 조종사 2명을 불타는 잔해에서 구출했다.^[4]
• 2004년 4월 26일, 장소 미지정: 미국 해병대 HMM-266 소속 CH-46E 헬리콥터가 브라운아웃 중 경착륙했다. 로터 블레이드가 지면에 부딪혔지만 기체는 똑바로 서 있었다.^[35]
• 2005년 7월 27일, 아프가니스탄 스핀 불닥: 네덜란드 왕립 공군 298비행대대 소속 CH-47D 치누크 (D-105) 헬리콥터가 아프가니스탄과 파키스탄 국경에 병력을 투입하려다 브라운아웃 상태로 인해 경착륙했다. 항공기는 화재로 파괴되었으나 인명 피해는 없었다.^[36][37]

같이 보기

• 응급 의료 서비스 비행의 안전
• 헬리콥터 비행의 위험