mecㆍviewer v1.4 :: 산업4. 김성겸_미국의 소형 비행기 기술기준 개편.pdf

항공우주산업기술동향 15권 1호 (2017) pp. 30~36

http://library.kari.re.kr

에서 보실 수 있습니다.

산업

․정책동향

미국의 소형 비행기 기술기준 개편

김성겸*

1 )

Reform of Airworthiness Standards of U.S.

for Small Airplanes

Kim, Seung-Kyem*

ABSTRACT

In December 2016, the airworthiness standard of U.S. for small airplanes was drastically

reformed. Technical requirements described in detail manner were changed to object-oriented and
simple requirements and the airplane classification system for applying airworthiness requirements
was improved reasonably. In addition, several requirements for improvement of safety of small
airplanes were newly introduced. Since in many countries, including Korea, the airworthiness
standards have been established and maintained in reference to that of U.S., the change of the
airworthiness standard of U.S. will affect certification of small airplanes over the world.

In this paper, the background of the reform and main changes of airworthiness requirments

were presented

초 록

2016년 12월, 미국의 소형 비행기 기술기준이 대폭 개편되었다. 세부적인 기술적 요구조건이

목표 지향적이고 간소화된 요구조건으로 변경되었고

, 요구조건 적용을 위한 비행기 분류체계가

합리적으로 개선되었다

. 또한 소형 비행기의 안전성을 향상시키기 위한 요구조건도 추가되었다.

한국을 포함하여 많은 국가들의 기술기준은 미국의 것을 참고하여 수립되고 동등하게 유지되므

로 이번 기술기준의 개편은 이후 전 세계 항공기 인증에 영향을 미칠 것으로 예상된다

여기서는 미국의 소형 비행기 기술기준의 개편 배경과 변경된 주요 사항을 제시하였다

Key Words : Small Airplane(소형비행기), Airworthiness Standard(감항기술기준), Part 23 reform

(소형비행기 기술기준 개편), Certification(인증)

* 김성겸, 한국항공우주연구원, 항공우주제품보증센터 품질기술팀

skykim@kari.re.kr

김성겸 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 30~36

그림 1.소형 왕복엔진 비행기 연간 생산대수(미국)

그림 2. 자가용 비행기 조종사 수 감소 추이(미국)

1. 서 론

민간 항공기는 그 설계의 안전성을 보증하기

위해 국가 또는 국제단체에서 규정한 안전에

관한 최소한의 요구사항에 적합하다는 것을 입

증해야 한다

. 이 설계상의 안전 확보를 위한

최소한의 요구사항을 규정해 놓은 것을 감항기

술기준이라고 하며 중량

/탑승정원과 같은 항공

기의 규모

, 양력 발생 방식(고정익/회전익)에

따라 분류된다

. 이 감항기술기준의 분류 체계

에 따르면 승객 좌석

19석 이하이고 최대이륙

중량

19,000 파운드 이하 규모의 고정익항공기

는 하나의 그룹으로 묶이는데 보통 소형 비행

기

(Small Airplane)라고 불린다. 미국의 경우,

이 소형 비행기에 대한 감항기술기준을 연방항

공규정의

Part 23으로 규정하고 있으며, 우리나

라는 국토교통부에서 미국의

Part 23을 국문화

하여

KAS Part 23으로 고시하고 있다. 캐나다,

브라질

, 중국, 일본 등의 다른 항공기 제작국들

도 우리나라와 마찬가지로 미국의

Part 23을

국내 법규화하고 있다

. 유럽에서는 미국의 것

과는 어느 정도 차이가 있는 기준을 적용해 왔

으나 미국과의 상호 표준화를 지속적으로 해온

결과 현재는 별 차이가 없다

이러한 측면에서 미국의

Part 23은 사실상

국제 표준의 지위를 가지고 있다고 볼 수 있으

며

, 그 변경사항은 전 세계의 소형비행기 산업

에 큰 영향을 미친다고 할 수 있다

한편 미연방항공청은

2016년 12월, Part 23에

대해 요구조건의 수를 대폭 줄이고 그 내용도

간소화하는 대대적인 개편을 단행했는데

, 이

논문에서는 그 배경과 주요 변경점을 분석하여

소개하고자 한다

2. Part 23 개편 배경

미국의 소형 비행기 위주의 범용 항공 산업

은 과거

20-30년 전과 비교했을 때 뚜렷한 하

향세를 나타내고 있으며 이는 여러 가지 통계

지표를 통해 확인할 수 있다

. 먼저, 범용 항공

의 대다수를 차지하고 있는 왕복엔진 비행기의

연간 생산대수를 보면

<그림 1>에서 볼 수 있

듯이

1970년대 말에는 약 16,000대에 달했으나

2008년 이후로는 1000대를 밑돌고 있다.

현역 자가용 비행기 조종사 수의 경우

<그림

2>와 같이 1980년에 357,479명이던 것이 2016
년에는

162,313명으로 절반 이하로 감소했다.

특히

2000년 이후로는 연평균 5000명 이상씩

감소하는 추세이다

. 평균 연령 또한 1993년

42.7세였으나 2016년에는 48.4세로 뚜렷한 고령
화 경향을 보이고 있다

교통 분야별 성장 추세를 보면 범용항공의

감소세가 더 뚜렷이 나타나는데

, 대형여객기

및 지상 교통수단에 의한 수송량은 꾸준히 증

가하고 있는 반면 소형 비행기의 경우 오히려

지속적으로 감소하여

30년 전에 비해 절반 수

준에 불과한 실정이다

소형 비행기 산업의 침체는 노후 항공기의

증가로 이어져 안전 측면에서도 매우 우려할

김성겸 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 30~36

그림 4. Cessna 172와 SR 20 및 22의 사고율 비교

그림 3. 미국의 범용항공 사고 발생 추이(1985-2015)

만한 것이다

. 미국의 소형 왕복엔진 비행기의

평균기령은

40년에 육박하고 있는데, 노후된

비행기는 유지보수에 많은 노력을 투입해도 안

전을 유지하는데 한계가 있다

이러한 범용 항공 산업의 침체는 대형기 위

주의 항공운송산업의 상대적인 성장

, 세계적인

경기 침체

, ICT 분야의 급속한 성장에 따른 장

거리 이동 필요성의 감소 등 여러 가지 원인이

복합적으로 작용한 결과이다

. 하지만 산업계에

서는 소형비행기의 개발 및 인증을 어렵게 만

드는 비효율적이고 매우 보수적인 인증 기준과

절차와 같은 제도적인 부분이 범용 항공 산업

침체의 주요 원인 중 하나라고 보고 이의 개선

을 끊임없이 미국 정부에 요구해왔다

. 특히 지

난

40여 년간 인증기준은 꾸준히 강화되어 왔

음에도 불구하고 이를 통해 실질적인 안전 향

상이 있었는지에 대해서는 의문을 제기하는 이

들이 많았다

일례로

<그림 3>과 같은 사고에 관한 통계

적 지표를 보아도 뚜렷한 안전성 향상의 경향

은 확인할 수 없으며

, <그림 4>에서 볼 수 있

듯이 인증을 취득한지

40년도 넘은 Cessna 172

의 경우 현재의 감항기술기준의 요구조건을 만

족하지 못함에도 불구하고 사고율면에서는 최

신 기준에 따라 인증된 비행기와 큰 차이를 나

타내지 않는다

이러한 상황에서 범용 항공 산업 활성화를

위해 필요한 인증 절차 및 제도상의 개선사항

을 도출하기 위해 미연방항공청

(FAA)과 산업

체 대표가 공동의장을 맡고 국내외 관련 산업

체 및 감항당국의 실무자가 참여하는

Part 23

Reorganization Aviation Rulemaking Committee
(이하 ARC)이 2011년에 구성되었다.

ARC는 2년여의 활동기간 동안 여러 나라의

인증기관과 산업체의 의견을 수렴하여 그 결과

를

2013년 6월에 FAA에 보고서로 제출하였다.

같은 달 미연방 하원은

FAA로 하여금 ARC의

권고사항을 기반으로 소형비행기 인증과 관련

한 법 규정을

2015년 12월까지 개편하도록 요

구하는

“소형 비행기 산업 활성화법(Small

Airplane Revitalization Act, Public Law
113-53)"을 만장일치로 통과시켰다. 2013년 11
월

, 미대통령이 이 법안에 최종 서명함으로서

Part 23의 대대적인 개편작업이 본격적으로 착

김성겸 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 30~36

수되었으며

2016년 3월 Part 23 개편안이 입법

예고 되었다

. 2개월여의 공개 의견 수렴 과정

을 거친 뒤

FAA는 접수된 의견을 검토/반영

하여

2016년 12월 16일 최종적인 Part 23을 확

정

, 공표함으로서 계획보다 1년 늦게 Part 23의

개편 프로그램이 마무리되었다

. 현재 개편된

Part 23의 적용을 위한 세부 지침 마련과 정부
/산업계의 관련 인원에 대한 교육이 완료되지
않아 새로운

Part 23의 실제 적용은 2017년 8월

로 늦춰진 상태이다

3. Part 23 개편내용

3.1 기술요건의 축소 및 간소화

가장 눈에 띄게 변경된 부분은 요건의 수가

373개에서 66개로 통합되어 대폭 축소되고, 내
용적인 측면에서도 기존의 세부적이고 구체적

인 기술요건이 대부분 사라지고 선언적이고 추

상적인 수준에서 요건이 기술되었다는 점이다

이는 기존의

Part 23이 기술적인 요건을 너무

상세하게 규정하고 있기 때문에 특정한 방식의

설계가 사실상 강제되고 있으며 이로 인해 새

로운 안전 기술이나 혁신적인 설계를 적용하는

것이 어렵다는 문제의식에 따른 것이다

. 예를

들어

<그림 5>에서와 같이 비상탈출과 관련한

기존의 요건들에서는 탈출구의 크기

, 모양, 관

련 표식의 색상

/크기, 조명밝기, 작동방식 등이

세부적으로 규정되어 있었으나 개편된

Part 23

에서는 쉽게 도달하여 신속하고 안전하게 탈출

이 가능할 것을 요구하는 정도로 요건이 기술

되어 있다

조항 번호체계도 변경되었다

. 새로운 Part 23

의 규정은

2천번대의 조항번호가 부여된다. 신

규

Part 23이 발효되기 전에 인증을 받았거나

인증을 착수한 비행기의 경우 기존의

Part 23

을 그대로 인증에 적용할 수 있으며

, 이후 부

가형식증명이나 형식증명개정 등이 요구되는

설계 변경시에도 최초 적용된 인증기준을 적용

할 수 있다

. 따라서 상당기간 기존의 Part 23과

신규

Part 23이 함께 적용되는 것이 불가피할

것으로 예상되는데

, 새로운 번호체계는 이러한

과정에서 발생할 수 있는 혼동을 방지하기 위

한 것이다

. 단, 내용이 전혀 바뀌지 않은

FDR/CVR, 계속감항성 유지에 관한 요건은 조
항번호도 동일하게 유지되었다

새로운

Part 23 체계에서 세부적인 기술적

요건들은

ASTM, RTCA, SAE, EUROCAE 등

과 같은 산업 표준 기구에 의해 적합성 입증

방안

(Means of Compliance)의 성격으로 개발

및 유지되며

FAA에서는 수락 가능한 산업 표

준 목록을 제시하게 된다

. 이미 ASTM의 범용

항공기 기술위원회인

F44에서는 19종의 소형비

행기 표준규격

(Standard Specification)을 다음

과 같이 발행한 상태이다

F44.10 General

F3117 Crew Interface in Aircraft
F3120 Ice Protection for General Aviation

Aircraft

F44.20 Flight

  F3082  Flight for General Aviation Aeroplanes
  F3173  Handling Characteristics of Aeroplanes
  F3174  Establishing Operating Limitations and

Information for Aeroplanes

F3179 Performance of Aeroplanes
F3180 Low-Speed Flight Characteristics of

Aeroplanes

F44.30 Structure

F3083 Emergency Conditions, Occupant Safety

and Accommodations

  F3093  Aeroelasticity Requirements
  F3114  Structures
  F3115  Structural Durability for Small

Airplanes

F3116 Design Loads and Conditions

F44.40 Powerplant

F3062 Installation of Powerplant Systems
F3063 Design and Integration of Fuel/Energy

Storage and Delivery System Installation

F3064 Control, Operational Characteristics and

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Installation of Instruments and Sensors
of Propulsion Systems

F3065 Installation and Integration of Propeller

Systems

F3066 Powerplant Systems Specific Hazard

Mitigation

F44.50 Systems and Equipment

F3061 Systems and Equipment in Small

Aircraft

아직까지는 상당 부분의 내용이 기존

Part

23의 요건을 재배치한 수준에 불과하기는 하나
개편된

Part 23을 적용한 인증 프로젝트가 본

격적으로 착수되면 이에 맞추어

ASTM의 표준

규격도 점차 발전해나갈 것으로 예상된다.

23.803  Emergency  evacuation
23.805  Flightcrew  emergency  exit
23.807  Emergency  exits
23.811  Emergency  exit  marking
23.812  Emergency  exit  lighting
23.813  Emergency  exit  access
23.815  Width  of  aisle

• 비상탈출구 크기, 형태, 요구

개수, 위치

- 19×20인치, 직사각형
• 비상탈출구 표시 글자 색상,

밝기, 크기

- 2인치 높이의 붉은 바탕에

1인치 높이의 흰색 글씨

• 비상탈출 조명의 작동 방식,

밝기, 위치, 작동시간

• 비상탈출 통로의 폭 등

⇓

23.2315 Means of Egress and Emergency Exits

• 비상착륙 후 안전하고 신속한 탈출이 가능해야 함
• 쉽게 찾고 도달할 수 있고 내외부에서 개방이 가능한 탈출 수

단이 있어야 함

그림 5. 감항기술기준 간소화 사례

3.2 탑승자수/속도 기반 분류 체계 도입

기존 보통급

(normal) / 유틸리티급(utility) /

커뮤터급

(commuter) / 곡예기급(acrobatic)의

네 가지 감항분류가 보통급 하나로 통합되었으

며 탑승자수

/속도에 기반을 둔 분류 체계가 도

입되었다

. 탑승자수/속도의 조합에 따라 적용

되는 요건이 구분되는데 탑승인원이 많고 빠른

속도의 비행기일수록 보다 엄격한 요건이 적용

된다

참고로 곡예기에 대한 감항분류가 없어진 대

신 곡예 기동을 허가 받기 위해 충족해야 할

요건이 별도로 제시되어 있다

이전에는 승객 수

10인 이상의 비행기는 커

뮤터급으로 분류되어 반드시

2개 이상의 엔진

이 요구되었는데 이제는 하나의 엔진을 장착하

고도

19인까지 승객 수송이 가능해졌다는 것도

주목할 만한 부분이다

(1) 탑승자수

- Level 1 : 0-1 개의 승객좌석

- Level 2 : 2-6 개의 승객좌석

- Level 3 : 7-9 개의 승객좌석

- Level 4 : 10-19 개의 승객좌석

(2) 속도

- 저속 : VNO(VMO) ≤ 250 KCAS 및

MMO ≤ 0.6

- 고속 : VNO(VMO) > 250 KCAS 또는

MMO > 0.6

한편 입법예고안에 제시된

EASA(European

Aviation Safety Agency)의  VLA(Very Light
Airplane)와  유사한  단순설계비행기(simple
airplane)의  개념은  최종  규정에서는  삭제되었
다

. 대신 레벨 1의 저속 비행기에 한정해서는

엔진과 프로펠러에 대한 형식증명을 요구하지

않도록 하는 예외 규정을 마련함으로서 상당

부분

VLA의 개념을 반영했다고 볼 수 있다.

이 예외 규정에 대해서

FAA는 Part 33에 의한

형식증명 대상이 아닌 전기 모터에 의해 추진

되는 비행기의 인증을 가능하게 하기 위한 것

이 도입 목적 중 하나라고 밝히고 있는데

, 형

식증명 취득을 통해 상업적 용도로 활용이 가

능한 소형 전기 동력 비행기 개발을 촉진할 수

있는 제도적인 토대가 마련되었다는 점에서 의

의를 찾을 수 있다

. 이전에는 Part 23 인증을

받기 위해서는 해당 엔진과 프로펠러에 대한

사전 인증이 요구되었는데

, 전기 추진장치에

대한 인증기준이 마련되어 있지 않아 전기 모

터 추진 방식의 비행기 인증에 있어 어려움이

있었다

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3.3 결빙 조건 비행 관련 요건 강화

기존에는 결빙 조건에서의 비행에 대한 인증

을 받기 위해서는

Part 25의 Appendix C에 규

정된 통상적인 결빙 조건만 고려하면 되었었는

데 여기에 포함되지 않는 특수한 조건

, 예를

들어

SLD(Supercooled Large Droplet)와 같은

추가적인 조건을 고려하도록 반영되었다

. 이는

1994년 SLD 조건에서 발생한 ATR-72 사고에
대한 조사 결과에 따른 것으로

Part 25와 Part

33에는 이미 반영이 된 사항이다. SLD에 의한
결빙의 경우

<그림 6>에 나타내었듯이 날개

앞전에 집중적으로 발생하는 일반적인 결빙과

는 다르게 날개 뒤쪽까지 넓게 발생하여 제거

가 상대적으로 어렵다는 문제가 있다

. 새로운

Part 23에서 결빙 조건에서의 비행에 대한 인
증을 받기 위해서는 기존의 결빙 조건과

SLD

조건 모두에 대해서 안전함을 입증하거나

SLD

조건을 사전에 인지하여 회피할 수 있다는 것

을 입증해야 한다

. 변경된 결빙 조건에서의 비

행에 관한 요건을 요약하면

<표 1>과 같다.

비행허용조건

엔진보호

입증 조건

기체/시스템 보호,

비행특성/성능 관련 요건

Icing SLD

Part 25

App.C,

빙무, 강설

피토관 가열시스템

(IMC 적용시)

↑

결빙조건에서 안전비행

SLD 감지 및 안전이탈

↑+SLD

결빙/SLD 조건에서

안전비행

표 1. 일반적인 결빙조건과 SLD 조건의 비교

그림 6. SLD에 의한 결빙 양상

3.4 LOC(Loss of Control) 사고 방지 관련

요건 변경

스핀 회복에 대한 요건이 삭제되었으며 대신

우발적으로 조종 통제력을 잃게 되는 경향이

없을 것을 요구하는 요건이 제시되었다

. 물론

이 요건은 곡예기에는 해당되지 않는다

. 곡예

기는 기존과 마찬가지로 비행시험을 통해 스핀

회복 능력을 실증해야 한다

이전에는 스핀 안전성에 대한 적합성 입증을

위해서는 비행시험을 통해 스핀 회복 능력을

실증하는 것

(§23.221(a)(1))과 스핀 저항성을 보

이는 것

(§23.221(a)(2)) 중의 하나를 선택할 수

있었다

. 대부분의 인증에 있어 스핀 회복 능력

을 실증하는 방식이 선택되어 왔는데

, 이제 이

러한 방식으로는 더 이상

LOC 안전성에 대한

적합성을 입증할 수 없게 되었다

. 이는 스핀으

로 인한 사고가 스핀 회복이 불가능한 저고도

에서 대부분 발생하고 있으므로 스핀 회복 요

건이

LOC 사고 감소에 실질적으로 효과가 없

다고 판단했기 때문이다

앞으로 개발될 비행기는 이러한 부분을 고려

하여 스핀 저항성이 있도록 공기역학적인 설계

를 하거나 스틱 푸셔

(Stick Pusher)와 같은 안

전장치를 갖추는 것이 반드시 필요하다

3.5 내추락성 입증 요건의 정비

특정한 형태와 크기로 정의된 충돌 펄스가

적용되는 좌석 충돌 시험 요건이 빠지면서 내

추락 성능에 영향을 미치는 여러 가지 요소들

간의 상호작용을 고려하여 평가가 이루어질 수

있도록 내추락성 관련 요건이 정비되었다

. 좌

석 충돌 시험은 여전히 대부분의 경우에 필수

적으로 요구되겠지만 비행기 구조의 충격 흡수

능력을 고려하여 완화된 충돌 펄스를 적용할

수 있을 것으로 예상된다

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4. 결 론

이번에 대대적으로 개편된 미국의 소형비행

기 기술기준의 주요 변경사항을 그 배경과 함

께 살펴보았다

이번 개편은 형식적인 측면에서는 특정한 설

계 방식을 사실상 강제하는 성격의 세부적인

기술적인 요건을 산업 표준화하여 그 적용에

어느 정도 유연성을 부여했다는 점에서 의미가

있다고 할 수 있다

한편 기술적인 측면에서는 탑승자수와 속도

에 따른 새로운 분류 방식의 도입

, SLD 조건을

고려하도록 결빙 조건에서의 비행 요건 강화

우발적인 조종 통제력 상실 방지에 초점을 맞

춘 관련 요건의 변경 그리고 내추락성 입증 관

련 요건의 정비 등을 주요 변경사항으로 볼 수

있으며 향후 소형 비행기에 대한 신규 인증시

이러한 점을 충분히 고려해야 할 것이다

참고문헌

1. GAMA, 2016 General Aviation Statistical

Databook & 2017 Industry Outlook, 2016,
pp.18-51

2. http://skybraray.aero

3. 김성겸, “소형비행기 구조 분야

감항기술기준 요건의 이해

", 항공진흥 63호,

2015, p.148

4. 김성겸, “미국의 소형항공기 인증제도 개편

계획

”, 항공우주산업기술동향, 제12권, 제1호,

2014, pp.52-64

5. FAA, “Docket No: FAA-2015-1621,

Revision of Airworthiness Standards for
Normal, Utility, Acrobatic, and Commuter
Category Airplane”, 2016