무기 토론방
수리온_결빙시험의 의미
감사원 발표에 근거해 언론에서 수리온의 가장 큰 결함으로 결빙시험 실패를 많이 언급하고 있습니다. 치명적인 안전위해 요인이라는데 대해 반론을 재기하며 '15~'16년도 1차로 수행한 수리온 결빙시험에 대해 포스팅을 하고자 합니다.
아무래도 딱딱한 글보다 사진/영상으로 인식을 공유하는게 더 이해하기 좋은 방법이라 생각되며, 이번 글로 결빙시험에 대한 더 이상의 혼란을 막고 수리온에 대해 올바른 인식을 갖는 계기가 되었으면 합니다.
【 결빙시험 수행장소 : 미국 미시건 주 & 오대호】
수리온의 결빙 비행시험은 미국의 오대호 인근에서 수행되었는데 캐나다와의 국경에 있는 다섯개의 큰 호수를 말합니다.
- 위쪽 빨간색 표시 (슈페리어 호) 인근 : 인공+자연 결빙시험 수행
- 아래쪽 부분 (미시건 호) : 자연결빙 시험 수행
시험장 선정은 미국의 전문 기상학자와 미육군 테스트 센터의 조언을 참고하였으며 세계적으로 유명한 결빙 시험지역입니다.
【 2015년 10월, 경남 사천 → 인천공항 육상 이동】
【 인천 → 미국 운송모습 】
▲ 안토노프 수송기를 이용해 수리온은 미국 미시건 주에 안착하였습니다.
【 미시건 마르켓트 지역의 소이어 공항 】
▲ 결빙시험 Base 기지 역할을 한 소이어 공항의 전경입니다. 2차 대전 중 완공되어 미 공군이 사용하였는데 활주로 방향을 따라가면 구 소련의 모스크바를 향한다는 설명을 들었습니다.
바로 앞에 풍부한 결빙조건을 만들어 준 슈페리어 호가 보입니다.
【 HISS : Helicopter Icing Spray System 】
▲ 세계 유일의 Icing 스프레이 시스템
미군 Red Stone Test Center 에서 보유하고 있는 인공결빙 시험을 위한 장비입니다. 치누크 (CH-47) 의 개량 버전이며 Icing test를 위한 각종 센서, 장비를 갖추고 있습니다.
유로콥터는 인공결빙 시험을 생략한 채 자연결빙 시험만을 하는데 반해 미국은 일부 헬기, 소형항공기 등에 HISS를 이용한 인공결빙 시험을 수행하고 있고 수리온은 이러한 풀-코스 시험을 채택하였습니다.
※ 자연상태에서는 일정한 온도 & 일정한 결빙수준을 조우하는 것은 거의 불가능합니다. 이를 가능하게 하는 것이 HISS 를 이용한 인공결빙 시험이며 특히 자연결빙에서 조우하기 어려운 높은 수준의 결빙상황을 조성할 수 있고, 엔지니어에게 정량적인 데이터를 제시할 수 있습니다.
【 공항 행거 모습 】
▲ 얼음을 녹이고 항공기를 정비하는 행거 내의모습입니다.
【 HISS 캐빈 룸 】
▲ 7,000L 물을 담을 수 있는 탱크의 모습을 볼 수 있습니다. 소량 약제를 같이 혼합하는데 시험 중 착빙되는 상황을 잘 보기 위한 목적입니다. 구름의 형태로 분사가 될 때는 흰색이지만 항공기에 달라붙게 되면 노란색, 녹는 시점에서는 푸른색으로 변하게 됩니다.
【 Spray Bar 】
▲ 인공구름 (Artificial Cloud) 을 만들어 내보내는 Spray Bar 모습입니다.
결빙시험은 온도와 결빙구름 수준의 조합으로 시험포인트를 생성하였고, 수리온은 이 장비를 통해 최악의 결빙 수준까지 시험합니다. 요구도인 중정도 결빙 (Moderate) 수준을 넘어, Heavy Level 인 LWC 1.8 조건, 최악의 상황인 SLD (Supercooled Large Droplet) 상황까지 시험했습니다.
* LWC : 구름속의 수분을 액화 시켰을 때 나오는 물의 질량으로 1입방미터당 ~0.25g 은 Trace, ~0.5g 까지는 Light, 0.5~1.0 g 까지가 Moderate 조건이며 1.0g을 초과하면 Heavy 레벨로 분류합니다.
* SLD : 결빙 환경을 정의할 때 중요한 요소가 온도, LWC 그리고 수적의 사이즈인 Droplet 이며 50 마이크로미터 (0.05mm) 이상을 SLD (Supercooled Large Drop) 이라 표현함. 수리온은 100마이크로미터를 초과하는 사이즈 까지 노출되었으며 조종사가 이를 충분히 인지하고 회피할 수 있는 안전성을 확보했습니다. 여객기이건 헬기이건 이런 SLD 상황을 조우하면 무조건 회피가 답입니다.
【 King Air 항공기 】
▲ HISS 구성원 중 하나인 King Air 항공기 : Icing 계측에 특화된 미 육군 항공기로 계측, 안전추적 및 사진촬영 임무를 수행합니다. 양 날개 팁 쪽, 노란색 장비는 결빙 수준을 측정하는 센서입니다.
인공결빙 시험
【 예행연습을 위해 램프에 대기 중인 항공기 】
▲ 인공결빙 첫 번째 예행연습을 위해 공항 램프에 대기하고 있는 모습
【 결빙에 진입하는 King Air 항공기 】
▲ 시험조건이 맞는 고도를 찾고, 이 후 스프레이 양을 결정하면 King Air 항공기가 먼저 진입해 수준 측정을 합니다.
가장 중요한 조건은 온도, 습도 바람의 상태 등 입니다.
【 편대비행 중인 수리온 】
▲ 고정익 항공기와 편대비행도 어색했지만 무엇보다 너무 바짝 붙어 다니는 King Air 때문에 초반에는 신경이 많이 쓰였습니다.
【 Icing에 진입하는 수리온 】
▲ Icing 진입 시, 보통 30분 간 일정 속도/고도로 비행합니다. 일전에 설명했듯이 시험 기준은 최악의 상황을 고려하기 때문에 일부 포인트를 제외하면 속도는 수리온 계기비행 최대 속도인 120 kts (220km/h) 였으며 중량은 기본 중량으로부터 최대 이륙중량까지를 시험하였습니다. 영상에서 확인하겠지만 HISS 에서 나오는 구름 폭과 높이의 제한으로 시험은 로터 진입시험과 동체 진입 시험으로 나뉘게 됩니다.
▲ Icing 진입 시, 보통 30분 간 일정 속도/고도로 비행합니다. 일전에 설명했듯이 시험 기준은 최악의 상황을 고려하기 때문에 일부 포인트를 제외하면 속도는 수리온 계기비행 최대 속도인 120 kts (220km/h) 였으며 중량은 기본 중량으로부터 최대 이륙중량까지를 시험하였습니다. 영상에서 확인하겠지만 HISS 에서 나오는 구름 폭과 높이의 제한으로 시험은 로터 진입시험과 동체 진입 시험으로 나뉘게 됩니다.
【 수리온에서 촬영한 동체진입 시험 모습 】
【 Icing 구름에 진입하는 수리온 】
【 동체 Icing 테스트 】
【 로터블레이드 Icing 테스트 】
▲ 넓기만 한 미시건 주의 모습이지만 온도, 바람, 구름 등의 영향으로 수시로 방향을 바꾸어 가며 일정한 수준을 유지해야 합니다. 이 영상은 선회하면서 계속 로터를 아이싱에 노출시키는 장면이며 후반부에 노랗게 착빙이 되는 모습을 확인 할 수 있습니다.
【 로터 진입_수리온에서 바라본 모습 】
▲ HISS 와의 거리가 조금이라도 멀어지거나 가까워지면 목표했던 LWC 값에 오류가 발생하기 때문에 적절한 거리정보를 CH-47 에 장착되어 있는 신호로 표시를 해 줍니다. 그럼에도 영상에서 보는 바와 같이 로터 진입 중에는 거리 판단이 어렵게 됩니다.
【 시험종료 후, 이탈 】
▲ 결빙시험을 마치면 비행성, 성능, 오토로테이션(자동활공) 등에 관련된 기동을 수행하며 항공기에 축적된 얼음이 떨어져 나가면서 위협을 주는 지 확인을 합니다. 곳곳에 초고속 카메라가 부착되어 있고 추적기인 King Air에서 촬영을 하기도 합니다.
【 착륙 후 인스펙션을 준비하는 모습 】
▲ 공항 복귀 중 많은 착빙이 이탈되어 떨어져 나갔지만 사진에서 보는 바와 같이 상당 수준의 결빙에 노출되었던 상황을 짐작할 수 있습니다. Heavy 레벨이나 SLD 조건은 요구도는 아니나 최고성능을 확인하고자 수행했습니다.
자연결빙 시험
【 결빙구름 진입 직전의 수리온 】
▲ 기상 전문가의 위성과 레이더를 이용한 위치선정, 이 후 King Air의 사전 탐색비행으로 정확한 장소를 알아내면 근처 대기 중인 수리온이 이동하여 진입을 하는 시험과정입니다.
【 최고 결빙이 발생한 지역으로 이동하는 수리온 】
▲ 자연결빙 시험단계에서 크루들의 관심은 오로지 High LWC 였습니다. Trace, Light 조건은 수리온에 아무 문제가 없었고 크루들에게 더이상의 긴장감을 주지 못했습니다. 하지만 높은 수준의 결빙상황을 자연상태에서는 만나기는 무척 어려웠습니다. 특히 5분 10분 정도가 아닌 최소 30분 이상의 덩치 큰 결빙구름.
【 자연결빙 진입하는 모습 】
【 자연결빙 시험을 마치고 King Air와 Re-join 하는 모습 】
▲ 자연결빙에서는 공항복귀하는 도중 대부분의 착빙이 녹거나 떨어져 나가기 때문에 시험을 마치고 즉시 King Air와 합류를 하여 착빙상태에 대한 사진 자료를 확보해야 합니다.
수리온이 항상 햇빛을 받는 쪽에 위치해야 하며 위,아래로 기동하면서 기체 각 부위를 노출시키게 됩니다.
【 시험을 마치고 공항에 착륙한 모습 】
▲ 인공결빙 시험은 30분 정도의 노출시간을 가지지만 자연결빙은 말 그대로 최대 노출 (as much as you can) 입니다. 비행중 엔진 흡입구로 얼음 부스러기들이 흡입되고는 했지만 기본적으로 엔진 자체에 배출시스템을 장착하고 있기 때문에 한번도 문제가 되었던 적은 없습니다.
【 최악의 시험 】
▲ 직접 찍은 사진이 없어 위에 그림은 인터넷에서 퍼온 구름(적란운)의 모습입니다. 2016년 3월 중순을 넘기며 ‘자연결빙 노출 20시간’ 이라는 감항기관 요구조건에 1~2시간 모자랄 때였으며 기온이 점점 올라가 영하 5도 이하의 구름을 만날 수가 없어 발을 동동 구를 시기였습니다. 기상학자가 영하의 기온에, 강한 LWC 가 보인다며 장소를 알려줬고 수리온이 도착하니 사진과 아주 유사한 구름을 만나게 되었습니다.
크루들은 비행기 안에서 갑론을박을 벌였지만 사업의 중요성을 알고 ‘이게 마지막 기회일 수 있다’ 라는 절박감에 진입하기로 결정합니다. 보통 적란운은 상승/강하의 터뷸런스도 강하지만 번개를 동반하고 특히 영하의 기온에서도 엄청난 수증기의 양 때문에 모든 항공기가 회피를 해야 하는 구름의 종류입니다.
진입하는 순간 그동안 느끼지 못했던 소음, 진동과 함께 순간적인 동력의 증가를 보였고 LWC 미터기는 1.5 이상을 가르키고 있었습니다. 시험제원은 도저히 지킬 수 없었고 가장 안전한 속도대역에서 바람에 떠다니는 시험을 하게되며 수십분 이후 이탈 하며 살아있음에 감사하게 됩니다.
※ 사진,영상을 기록할 수 없어 아쉬웠지만 회사에 조종사 음성기록, 항공기 상태 등에 대한 자료가 남아 있습니다. 수리온 비행교육을 들어오시는 분들은 한번쯤의 간접 경험도 좋은 안전비행 교육자료가 될 것 같습니다.
【 콜로라도 레드빌_1만피트 높이에 있는 공항 】
▲ 2년 이상의 준비기간, 5개월 간의 결빙비행시험을 마치고 수리온은 미시건주로부터 6개주를 횡단해 2일만에 미국 최고높이의 콜로라도 레드빌 비행장에 도착하게 됩니다. 국내 여건상 수행 할 수 없었던 고고도에서의 모든 성능, 비행성, 비상절차 등에 대한 시험을 마치고 작년 여름 귀국하였습니다.. (영상은 측/후방 35 kts (63km/h) 비행성 시험모습입니다)
【 29개항목 결빙시험에 불합격한 수리온 】
숫자는 정량화된 언어이며 다른 사람들에게 아주 쉽게 수준을 전달하는 방법이지만 때로는 상당한 왜곡을 불러 일으키기도 합니다. 수리온은 101개 요구조건에 대해 한,두 항목도 아닌 29개 항목에 대해 불합격을 한 아주 형편없는 항공기로 전 국민에 홍보가 되었습니다.
영상과 그림에서 보았던 극심한 환경에서의 시험을 잘 수행한 것 같은데 왜 29개나 불합격을 했을까요.
지난 편에 언급했다시피 29개 중 14개 항목은 교범에 싣기로 했는데 시험을 못마쳐서 카운트가 된 사항입니다. 어쨌든 이 29건을 전부 요약해 보자면,
- 수많은 시험에서 단 한번도 엔진 Fail 이나 성능 저하가 없었지만 ‘혹시 나중에 더 혹독한 상황에서는 엔진에 위해를 줄 수 있다’ 라는 판단때문에 엔진 공기 흡입구 히팅매트 재설계에 관련된 항목 : 9건
- ‘UH-60은 파워 20% 증가까지 허용하는데 수리온은 최악의 조건에서 21% 증가했기 때문에 메인로터 히팅로직 재설계’에 관련된 항목 : 4건
- ‘시험기간 단 한번도 문제가 없었지만 전선절단기 지지부에 쌓인 얼음이 혹시 엔진으로 유입되어 안전비행을 저해할 수 있다’ 에 관련된 항목 : 8건
- ‘시험기간 단 한번도 문제없이 결빙 탐지기는 작동을 해 조종사에게 결빙에 진입한 상황을 잘 알려주었지만 미 육군에는 요구되지 않는 범위인 -24℃ 에서 장시간 비행할때 착빙 탐지기가 동작을 1회 안했다’ 에 관련된 항목 : 4건
- Heavy 수준의 LWC 에 지속적으로 노출시키거나 고장상황등을 가정해 상당히 높은 수준의 진동에 노출시켰더니 FM 안테나 브라켓에 크랙이 갔다’ 에 관련된 항목 : 4건
이상 29건의 항목을 전부 나열해 보았습니다. 다소 감정적이고 조소적인 표현으로 보일 수 있겠지만 감사원이나 언론에서 이야기하는 수준의 언급보다는 적절해 보입니다.
감항기관의 판단에 동의합니다. 다만 이런 기준과 판단의 결과를 국민들에게 쉽게 '실패작' 이라고 전파가 되고 '동계운용 위험' 이라는 언론의 전달 방식과 논리라면, 지금 민간에서 운용중인 결빙 시험 자체를 하지않고 장비도 없는 90% 이상의 헬기들, UH-60 을 제외한 군에서 운용하는 수백대의 헬기들은 한여름에만 가동되어야 합니다.
【 전하고 싶은 이야기 】
세계 여러나라에서 운용중인 헬기 중에 극 소수만이 수리온과 같은 결빙시험 코스를 밟았습니다. 합격, 불합격이라는 쉬운 결론만을 내려야 하는 획득사업이지만 왜곡은 없어야 하며 특히 이런 항공기 개발사업에서는 실패하는 과정 하나하나가 국가 핵심 기술의 밑거름이 된다는 믿음 아래 관심과 지원을 받아야 하는 상황이지 이런 비난과 오해, 불신을 자처하는것이 권위있는 국가기관이나 참된 언론의 모습이라고 생각하지 않습니다.
원하는 대학에 진학을 못해 재수, 삼수를 하더라도 본인이 희망하는 대학/학과에 합격을 하게되면 그동안의 수고와 노력은 많은 부분 보상을 받을 것입니다. 하지만 수리온은 올해 다가오는 겨울에 수행 예정인 2차 결빙시험을 성공적으로 마치더라도 지금 당면해 있는 불명예와 오해를 쉽게 벗지 못할 것 같습니다.
수리온의 품질문제로 운용자나 그 가족들을 걱정하는 글을 많이 보았습니다.
한번만 냉정하게 지금까지 헬기운용 역사를 되돌아 보면 우리나라 뿐 아니라 세계적으로도 항공기 결함에 의한 사고는 10% 수준이며 나머지 90% 가 기상과 조종사의 과실이었습니다.
조종사 과실의 많은 부분 또한 지금같은 첨단장비가 있었다면 상당수준 발생하지 않았을 사례들입니다. 수리온이 아직은 많은 부분에서 개선할 사항이 있지만 국제선 여객기 수준의 자동비행장치와 2D, 3D 등의 첨단 네비게이션 시스템은 이미 기존 헬기들에 비해 상당수준 운용 Risk 를 없애는 출발선상에 있습니다.
영상에서 보았다시피 결빙상태의 계기 비행을 진입하는데 조금도 주저함이 없었던 이유입니다. 알래스카의 극저온 시험, 미시건의 결빙시험과 콜로라도의 고고도 시험 과정을 통해 자연환경을 극복하는 순간 수리온은 명품에 한발 더 다가갈 것입니다.
요즘 북한의 도발과 미국과의 신경전으로 전국이 시끄러운 것 같습니다. 이 글을 읽는 분 중에 군에 관련있는 자리에 계신 분이라면 수리온 운용자에게 물어봐 주십시요. 오늘 당장, 비바람이 몰아치는 깜깜한 밤에 평양에 강습작전을 가야 한다면 과연 무슨 헬기를 타고 가겠느냐 고..
수리온은 수송헬기로서 가장 중요한 항법, 자동비행능력에서 이미 UH-60, 아파치와 비교도 안되는 수준을 갖추고 있습니다. 극심한 계기비행 상태에서 결빙 시험을 수행했던 크루들에게 가장 큰 제한 사항은 비행기 조종이나 항법이 아니라 미국 관제타워와의 무선교신이었습니다.
대한민국 군에서 운용하는 헬기이건 민간용이건 이렇게 상세한 시험결과와 데이터를 운용자와 공유하는 외국기업은 없었습니다. 그동안 대부분 헬기의 결빙상태 운용은 '제한'이었고 제한적 허용하는 것도 그 수준이나 이유를 자세히 알려주지 않았습니다.
이미 한국항공과 수리온은 '결빙' 분야에서는 세계 수준의 기술과 자료를 갖추게 되었고 2차 시험을 마치게 되면 구호 뿐만이 아닌 실질적인 '전천후' 항공기 수리온으로 로 만들어 갈 것입니다. 그동안 막연히 피해 다녔던 구름과 결빙을 뚫고 병력과 환자를 안전하게 이송하는데 제한이 없을 거라는 믿음이 전 국민에게 뿌리내리는 날이 오기를 기대합니다.
※ 모든 사진과 영상은 미군으로부터 제공받거나 개인적으로 촬영해서 보관하던 자료들입니다. 본 내용은 회사의 방침이나 관련 정부기관의 입장과 다를 수 있습니다.
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- bestVeritas (112.175.xxx.xxx)
- 2017-08-14 13:38:08
- 와..대단하십니다.
이런자료 감사합니다.
역시 알아야..비판을 할수도 칭찬을 할수 있습니다.
언론에서는 너무 과장된 표현으로 수리온을 깍아 내릴려는 경향이 있는 것 같아 안타깝습니다.
