항공기  충돌회피  탑재장비  개발역사  및  향후  발전방향

작성  :  한국항공우주연구원  오경륜(선임연구원)

항공역사의  초창기에는  항공기간  공중충돌의  가능성이  희박하였다.  하늘은  바

다와  같이  넓은  공간이었다. 

1950년대에  이르러  항공기를  이용한  여행이  일반화되면서  하늘은  항공기  운

항으로  점점  붐비게  되었고,  1956년에  미국  그랜드캐니언에서  항공기간  공중충

돌이  발생하여  128명이  희생되는  사건이  발생하였다.

당시  이  사건은  항공역사  상에서  가장  끔찍한  사고였고  이로  인해  언론은  항

공기  안전에  대해  격분하였으며,  의회  청문회가  열렸고,  미국  FAA가  1958년에 

설립되게  디는  계기가  되었다.

FAA는  공역의  재설계와  항공기  관제시스템을  대폭  개선하여  항공기  운항안전

성을  향상시켰다. 

그러나  FAA의  노력에도  불구하고  1978년  캘리포니아  샌디에고  상공에서  여

객기  간  공중충돌이  발생하여  144명이  희생되었다.  1986년에도  캘리포니아  쎄

리토스  상공에서  여객기  간  공중충돌이  발생하여  82명이  희생되었다.  이  두  사

건으로  인해  인간의  실수(관제가  및  조종사)로  인한  공중충돌을  사전에  방지할 

수  있는  탑재장비  개발  필요성이  부각되게  되었다.

공중충돌  예방을  위한  탑재장비  기능은  그랜드캐니언  사고  직후  개발되기  시

작하였다.  초기개념들은  1차  감시레이더  기능구현에  중점을  두었으며,  에너지 

펄스를  송출하여  반사되어  돌아오는  신호를  검출하여  상대  항공기의  거리를  계

산하는  방식이었다.  이  방식은  상대  항공기의  고도를  정확히  측정하지  못하는 

등  여러  원인으로  제대로  기능을  다하지  못했다.  이후  비콘  기반  탑재기능  구현

에  대한  개발이  진행되었는데  이는  기존에  탑재된  트랜스폰더를  이용하는  것으

로,  항공기는  무선통신링크를  통해  상대항공기에  질의를  송출하고  상대의  응답

시간을  측정하여  거리를  계산하고,  무선통신링크를  통해  고도  및  항로목표  등에 

대한  정보를  상호  교환하였다.  이러한  방식의  충돌회피시스템은  BCAS(Beacon 

Collision  Avoidance  System)로  명명되었으며,  항공교통량이  적은  공역에  적용

되었다. 

1978년  샌디에이고에서의  공중충돌  사건은  TCAS(Traffic  alert  and  collision 

avoidance  system)  개발에  박차를  가하는  계기가  되었으며,  TCAS는  BCAS를 

기반으로  항공교통량  밀도가  높은  공역에서  사용될  수  있도록  개발되었다. 

1986년  쎄리토스  사건을  계기로  미국  의회는  미국  내  운항항공기의  TCAS  의무 

장착을  결정하였으며,  1995년  12월  31일부로  전면  시행되었다. 

년도

지역

충돌항공기

사상자

1956

Grand Canyon, AZ

United DC-7 / TWA L-1049

128

1960

New York, NY

United DC-8 / TWA L-1049

134

1978

San Diego, CA

PSA B-727 / Cessna 172

144

1986

Cerritos, CA

Aeromexico DC-9 / Piper PA-28

82

1996

Charkhi Dadri, India

Saudi B-747 / Kazakhstan IL-76

349

1997

Namibia (off-coast)

USAF C-141 / German AF Tu-154

33

2002

Überlingen, Germany

Bashkirian Tu-154 / DHL B-757

71

[표 1] 주요 항공기 공중충돌 사고 일지

[그림 1] 시대에 따른 충돌회피 장비 발전 개요

TCAS  설계에는  결정모델(deterministic  model)을  사용하였는데,  레이더  데이

터를  분석해  보면  조종사가  항상  TCAS  로직에  의해  제시되는  행동을  이행하지

는  않는다.  2002년  독일  상공에서  발생한  공중충돌사고의  경우,  조종사는 

TCAS에  의한  상승지시  대신  관제사의  하강지시를  이행함으로서  TCAS를  장착

했던  상대항공기와  충돌한  경우이다.

그림 2. 2002년 7월 1일 독일 상공에서 발생한 항공기간 공중충돌 발생 개략도

TCAS가  상당한  기간  동안  항공기의  공중충돌을  성공적으로  예방하는  역할을 

해왔으나,  미래  항공운항  개념의  변화와  새로운  기술의  출현으로  개선의  여지가 

생겼으며,  이를  반영하기  위해  2009년부터  ACAS  X  장비개발을  위한  프로그램

이  시작되었다.  ACAS  X는  기존  TCAS의  고도변경  시  항공기의  신속한  수직방

향  상승하강  속도로  인한  불필요한  경고작동  개선,  항공기간  분리간격을  보다 

좁혀  운항하는  개념을  도입한  미국의  NextGen,  유럽의  SESAR의  운항분리간격 

요구도  충족,  일반항공기(GA)  및  무인기  등으로의  장착  확대,  ADS-B  등  새로

운  개념의  감시데이터  활용  등을  목표로  개발되고  있다. 

TCAS가  결정모델을  기반으로  하고  있는데  반해  ACAS  X는  확률모델

(probabilistic  model)을  기반으로  한다.  TCAS와  ACAS  X의  근본적인  차이는 

충돌회피  로직과  감시데이터  출처에  있다.  TCAS는  오로지  항공기의  트랜스폰더

를  이용한  질의응답  방식에  의해  상대항공기의  위치정보  등을  획득하는  반면 

ACAS  X는  ADS-B,  위성통신링크,  레이더  등  다양한  감시데이터를  활용할  수 

있다. 

ACAS  X의  경고발생  로직은  항공기운항의  고려사항  및  항행안전과  공역에  대

한  확률적  모델에  대해  최적화된  수치적  정의표(lookup  table)를  기반으로  하고 

있다.  ACAS  X는  개선된  경고성능을  제공하면서도  성능개선기간  및  비용  절감

을  가져다준다.  수치적  정의표의  최신화를  통해  손쉽고  비용효과적으로  시스템 

개선이  가능하다.

ACAS  X에  대한  M&S(Modeling  &  simulation)  연구결과는  TCAS  대비  불

필요한  RA  빈도는  30%  이상  감소,  위험비는  약  50%  개선,  3NM  항로분리  운

용이  가능한  것을  보여주고  있다. 

FAA는  2013부터  ACAS  X에  대한  비행시험을  시작하였으며,  관련  표준은 

RTCA(Radio  Technical  Commission  for  Aeronautics)에서  2014년부터  개발하

여  2018년경  마무리할  예정이다.  인증된  ACAS  X  장비를  장착한  첫  비행은 

2020년경  가능할  것으로  보인다.

※ 참고문헌 :

1. LINCOLN LABORATORY JOURNAL Vol. 19, No.1, 2012

2. EUROCONTROL, NET

ALERT- the Safety Nets newsletter, No.17, Jun., 2013