국토해양부 예규 제147호

충돌 시 부러지기 쉬운 구조 설계 매뉴얼

AERODROME DESIGN MANUAL, FRANGIBILITY

2009. 12.

국토해양부

MINISTRY OF LAND, TRANSPORT & MARITIME AFFAIRS

REPUBLIC OF KOREA

개정기록표

(RECORD OF AMENDMENTS)

제정：2004.10.2		개정： 2006.9.6

개 정 매 뉴 얼 (AMENDMENTS)
번호 (No)	개 정 일 (Date applicable)	근 거	기 록 자 (Entered by)	주요 개정내용 (Main Contents of Amendments)
1	2009.12.18.	-		제 정

※ 추가 개정사항은 개정번호를 이어서 작성

제정 : 2009.12.18.

목     차

제정 : 2009.12.18.

TABLE OF CONTENTS

충돌 시 부러지기 쉬운 구조 설계매뉴얼                                     목 차

제 1 장  개 요(Introduction) / 1

1.1     용어의 정의(Definitions)	1

1.2     매뉴얼의 구성 및 적용(Organization & application

of the manual )	1

1.3     취약성에 대하여(What is frangibility)	1

1.4     장애물의 충격에 대한 취약(Obstacles to be made frangible)	2

제 2 장  위치선정 시 고려사항(Siting considerations) / 4

2.1     장비의 위치선정(Siting of equipment)	4

활주로, 정지로 및 유도로의 노출등(Runway, stopway and taxiway

edge lights)	4

진입등시스템(Approach lighting system)	4

진입각지시등(Visual approach slope indicator systems)	4

표지판 및 표시물(Signs and markers)	5

풍향지시기(Wind direction indicators, wind cones)	5

ILS localizer	5

ILS Glide Path 안테나 시스템	5

마이크로파 착륙시스템(MLS) 진입방위각장비(MLS approach

azimuth equipment)	6

MLS진입고도장비(MLS approach elevation equipment)	6

풍속계(Anemometers)	7

운고계 (Ceilometers)	7

시정 측정계 (Transmissiometers)	7

울타리 (Fencing)	7

2.2     장비구성품의 위치선정 우선순위 (Preferred siting of

equipment components)	8

제 3 장  개략설계 시 고려사항(General design considerations) / 10

3.1     운영기준(Operational requirements)	10

풍향지시기 (Wind direction indicators)	10

ILS  localizer	10

ILS Glide Path	10

MLS 진입방위각장비(MLS approach azimuth equipment)	10

MLS 진입고도장비(MLS approach elevation equipment)	10

풍속계(Anemometers)	11

운고계 (Ceilometers)	11

시정측정계(Transmissiometers)	11

울타리(Fencing)	11

3.2     주변 환경 여건(Environmental service conditions)	11

풍압하중(Wind loading)	11

제트 브라스트 (Jet blast)	12

진동 (Vibration)	12

3.3     취약성의 조건(Frangibility requirements)	12

제 4 장  취약성에 대한 설계 (Design for frangibility) / 13

4.1     설계기본사항(Design philosophy)	13

4.2     파손의 유형(Failure mode)	14

4.3     충격하중 (Impact mode)	14

4.4     충격에너지의 전달(Energy transfer)	15

4.5     취약성의 개념(Frangibility concepts)	15

일반사항(General)	15

취약성이 있는 연결부위(Frangible connections)	15

취약성이 있는 구조체의 부재(Frangible members)	17

취약성의 메커니즘(Frangible mechanism))	18

4.6     분리 또는 파손되는 것의 메커니즘(Break-away or failure

mechanisms)	18

4.7     재료의 선정(Material selection)	19

4.8     전기적 구성품(Material selection)	19

4.9     취약성에 대한 설계규범(Design criteria for frangibility)	20

활주로 및 유도로의 노출등(Elevated runway and taxiway edge

lights)	20

유도안내표지판(Taxi guidance signs)	20

PAPI/APAPI 및 T-VASIS/AT-VASIS	22

ALS(Approach lighting systems)	22

지지구조체(Supporting structures)	22

ILS/MLS 구조체 및 기타 비시각보조시설 (ILS/MLS structures and

other non-visual aids)	30

제 5 장  취약성에 대한 시험(Testing for frangibility) / 33

5.1     일반사항(General)	33

5.2     시험절차 (Testing procedures)	34

활주로 및 유도로의 노출등(Elevated runway and taxiway

edge lights)	34

유도안내표지판(Taxiing guidance signs)	34

풍향지시기 / 시정측정계 / 전파전방산란계(PAPI/PAPI

and T-VASIS/AT-VASIS)	35

ILS/MLS 구조체(ILS/MLS structures)	39

5.3    제조자 및 시험기관에 의한 시험(Tests by manufactures and

testing organizations)	43

제 6 장 취약성 평가를 위한 숫자상의 시뮬레이션 방식 (Numerical                      simulation methods for evaluating frangibility) / 41

6.1     일반사항(General)	41

6.2     분석(Analyses)	41

6.3    정형적 요소분석(FEA)에의 접근방식(Finite element analysis

(FEA) approach)	42

6.4     하이브리드 접근방식(Hybrid approach)	43

6.5     컴퓨터분석에 의한 검증(Verification by computational analysis)	44

제 7 장  설치, 검사 및 유지보수 (Installation, inspection and

maintenance) / 53

7.1     일반사항(General)	53

7.2     설치 (Installation)	53

7.3     검사 및 유지보수(Inspection and maintenance)	54

부록    항공등화 구매/시설 시 시험검사항목별 요구기준 / 56

제1장 개  요

충돌 시 부러지기 쉬운 구조 설계매뉴얼                               제1장 개 요

제정：2009.12.18.		개정：

1.1   용어의 정의

- “충돌 시 부러지기 쉬운 구조”: 취약한 구조를 갖는 것을 뜻하며, 이하 “취약성”이라 칭한다.

- 취약성 물체 : 충격 시 항공기에 가해지는 위해를 최소화하기 위해 부서지고, 변형되거나 또는 구부러지도록 설계된 낮은 크기의 물체

- 충격하중 : 빠른 속도로 움직이는 물체에 의해 부딪치는 힘이나 하중에 의한 급격한 효과

- 분리 및 파손되는 것의 메커니즘 : 일반적으로 강력한 시간 의존성 충격으로 생기는 동일유형의 하중에는 매우 민감하나, 정상적인 환경과 운행 하에서 어떤 메커니즘에 가해지는 하중에 의해서는 그 구조체의 수명이 다 할 때까지 아무런 영향을 받지 않도록 설계, 구성 및 제작된 장치

- 충격에너지 : 충격부하가 가해질 때, 대상물이 부서지고, 변형되거나 또는 구부러지는데 필요한 에너지

1.2 매뉴얼의 구성 및 적용

1.2.1 본 매뉴얼은 제 2장에는 위치선정 시 고려사항에 대해서, 제 3장에는 개략설계 시 고려사항에 대해서, 제 4장에는 취약성에 대한 설계에 대해서, 제 5장에는 취약성에 대한 시험에 대해서, 제 6장에는 취약성 평가를 위한 숫자상의 시뮬레이션 방식에 대해서, 제7장에는 설치, 검사 및 유지보수에 대해 서술하고 있다.

1.2.2 본 매뉴얼의 적용은 새로이 공항을 건설 또는 확장하거나 기존시설의 노후로 인해 개량하는 설계에 적용함을 윈칙으로 하되, 검사 및 유지보수에 대한 사항은 시행일부터 적용한다.

1.3   취약성에 대하여

비행장에 설치되는 여러 가지 시각보조시설 (예: 진입등 타워, 기상장비, 무선항법보조시설) 들을 활주로, 유도로, 계류장 가까이에 위치함으로써 항공기가 이·착륙할 때나 지상 활주를 할 때 발생할 수 있는 충돌사고 시, 항공기에 위해를 줄 수 있다. 이러한 모든 장비나 그 지지물들은 ‘취약성’이 있어야 하며 가능한 한 낮게 설치되어 충격 시에 항공기조종에 지장을 주지 않도록 한다. 이러한 ‘취약성’을 이루기 위해서는 경량인 재질을 사용하고, 쉽게 부서지거나, 파손되는 메커니즘을 도입하여 물체가 충격을 받으면 부서지고, 변형되거나 또는 구부러지도록 한다.

1.4    장애물의 충격에 의한 취약

1.4.1   장애물이란 항공기가 표면이동 하고자 하는 지역에 위치하고 있거나, 비행중인 항공기를 보호하고자 하는 표면의 상부에 있는 모든 고정된 물체 또는 그 일부분을 말한다. 가장 중요한 목표는 물체가 장애물이 되지 않도록 위치선정을 잘 하는 것이다. 그럼에도 불구하고 어떤 비행장비나 설치물들은 그 기능상, 항공기의 운항지역에 위치할 수밖에 없는 것들이 있다. 이러한 모든 장비 및 설치물들은 그 지지물과 더불어 최소의 크기이어야 하고 또한 취약성이 있도록 하여, 충격 시에 항공기의 조종에 지장을 주지 않도록 하여야 한다.

1.4.2   부속서 제 14-비행장, 제1권-비행장설계 및 운영, 제5절에서는 지상위로 세워진 진입등 및 그 지지구조물은 활주로 시단에서 300m를 초과하는 부분을 제외하고는 모두 취약성이 있어야 한다고 규정하고 있다.

a) 지지구조물의 높이가 12m를 초과 시는 12m 높이의 지점에만 취약성이 요구된다.

b) 지지구조물의 주위가 비취약성 물체들로 둘러싸여 있는 곳에서는 그 주위물체 높이 이상인 곳의 지지구조물 지점에 취약성이 있도록 한다.

1.4.3   부속서 제 14, 제1권, 제9장에서는 항공항행에 필요한 모든 장비나 설치물이 다음 각각의 위치상에 설치될 때는 취약성이 있어야 하고 또한 가능한 한 낮게 설치되어야 한다고 규정하고 있다.

a) 활주로 착륙대 (계기 또는 비계기)

b) 활주로 종단 안전지역

c) 개방구역 및 비행운항 중인 항공기에 위해를 줄 수 있는 곳

d) 유도로 대 또는 부속서 제14, 제 1권, 표3-1, 11)에 규정된 거리이내

1.4.4   부속서 제 14, 제1권, 제9장 에서는 또한 항공항행에 필요한 모든 장비나 설치물이 정밀접근활주로 카테고리 Ⅰ,Ⅱ 또는 Ⅲ의 착륙대상이나 그에 인접해서 설치될 때와, 또는 다음 각각의 위치상에 설치될 때는 취약성이 있어야하고 가능한 한 낮게 설치되어야 한다고 규정하고 있다.

a) 착륙대 끝에서 240m 이내에 있고, 다음 각각의 거리이내에 있을 때

1) 코드넘버 3또는 4인 곳의 중심선연장 60m

2) 코드넘버 1또는 2인 곳의 중심선연장 45m

b) 내측진입표면, 내측전이표면 또는 착륙 부행 표면을 통과

1.4.5   또한, 부속서 제 14, 제1권, 제9장에서는 항공항행에 필요한 모든 장비나 설치물이 동 부속서의 4.2.4, 4.2.11, 4.2.20, 또는 4.2.27에 의거하여 운항 상 의미의 장애물일 때는 취약성이 있어야 하고 또한 가능한 한 낮게 설치되어야 한다고 규정하고 있다.

1.4.6   항공항행기능의 특성 상, 운항지역에 위치해야 하는 비행장의 장비 및 설치물은 다음과 같다.

-  활주로, 유도로 및 정지로의 노출등

-  진입등 시스템(ALS)

-  진입각지시등(VASIS, PAPI)

-  표지판 및 표시물

-  풍향지시기

-  ILS Localizer

-  ILS Glide Path

-  ILS 모니터링 안테나

-  마이크로파 착륙 시스템 (MLS) 진입방위각 장비

-  MLS진입 고도 장비

-  MLS모니터링 안테나

-  레이더 반사기

-  풍속계

-  운고계

-  시정 측정계

-  전파 전방 산란계

-  울타리

-  윈드프로파일러

-  조류퇴치시설

-  전원공급용 쉘타(Shelters)

충돌 시 부러지기 쉬운 구조 설계매뉴얼               제2장 위치선정 시 고려사항

제 2 장  위치선정 시 고려사항

2.1  장비의 위치선정

2.1.1   비행보조 시설물의 위치선정에 관한 지침이나 시방서의 내용들은 부속서 제10-항공통신, 제1권-무선통신 비행보조시설물 및 부속서 제14-비행장, 제1권-비행장설계 및 운영, 제2권-헬리콥터 이·착륙장 및 그와 관련된 소책자에 포함되어 있다. 이들 지침이나 시방서는 비행 보조시설물의 위치선정시에 고려된다. 일반적으로 장비나 보안용 울타리는 활주로나 유도로의 중심선으로부터 가능한 한 멀리 떨어진 곳에 설치한다.

2.1.2  활주로, 정지로 및 유도로의 노출등 ; 각각 활주로, 정지로 및 유도로에서의 사용이 공인된 지역의 가장자리 선을 따라 설치되거나 또는 이들 각 지역의 가장자리 선 밖으로 3m 이내의 곳에 설치한다. 마찬가지로 활주로 시단과 시단등도 활주로 중심선과 직각이 되는 선상에 설치하되 가능한 한 활주로의 가장자리 선에 가까운 위치여야 하고, 어떠한 경우에도 그 가장자리 선에서 3m를 넘어가지 않도록 한다. 활주로, 정지로 및 유도로의 노출등은 일종의 장애물이므로 취약성이 있는 구조로 하여 설치되어야 한다.

2.1.3  진입등 시스템(ALS) ; 활주로 중심선의 연장선상을 따라서만이 설치할 수 있다.

부속서 제 14, 제1권에서는 3가지 종류의 ALS에 대해서 상세히 설명을 하고 있다. 즉, 보통, 정밀진입 카테고리Ⅰ및 정밀진입 카테고리Ⅱ, Ⅲ이다. 모든 진입등 시스템은 활주로에로의 진입방향으로 하여 활주로 시단과 그 바깥쪽으로 규정된 거리만큼 떨어진 곳에서부터 시작된다. 시단이 활주로의 종단에 있는 경우는 전체등이 노출되므로 이 등기구들이 항공기에 장애물이 될 수 있다. 시단이 활주로 종단에서 떨어져 있을 경우는 시단과 활주로 종단 사이에 위치하는 등기구는 보통 매입형이 되어 장애물이 되지는 않는다.

2.1.4  진입각 지시등(VASIS) : 활주로 근방의 정해진 위치에 설치한다. 부속서 제 14, 제1권에서는 두 가지 종류의 VASIS에 대해 상술하고 있다. 즉 T-VASIS (T-진입각 지시기)와 PAPI(정밀 진입각 지시등)이다. 이들 시스템은 활주로 시단에서부터 지정된 거리의 활주로 한쪽 또는 양쪽에 설치한 노출등으로 구성된다. 이 조명등의 숫자와 배치는 그 시스템의 종류에 따라 다르다. 일반적으로 이 조명등은 활주로 가장자리에서부터 15m에서 42m사이의 곳에 설치한다.

2.1.5  표지판 및 표시물(Signs and markers) : 항공기의 조종사가 더 잘 볼 수 있도록 포장도로의 가장자리에서 가까운 위치에 설치한다. 활주로 또는 유도로 가까이 설치된 표지판 및 표시물은 충분히 낮게 하여 항공기의 프로펠러 및 제트항공기의 엔진덮개로 부터의 이격거리를 유지하도록 한다. 활주로 또는 유도로에서 멀리 떨어져서 설치된 표지 및 마-커는 조종사가 식별할 수 있는 크기의 내용물을 새길 수 있도록 충분한 크기로 한다.

비고 - 2.1.2항부터 2.1.5항까지에서 언급한 시각보조시설의 설치위치에 관한 추가 지침에 대해서는 부속서 제14, 제1권, 제5장을 참고할 것.

2.1.6   풍향지시기 (Wind cone) : 항공기가 비행중이거나 지상이동지역에서 볼 수 있는 위치에 있어야 한다. 이 위치는 1.4.3 항 및 1.4.4 항에서 언급한 지역의 바깥쪽이 될 수 있다. 이 설비의 위치를 선정하는데 고려해야 할 또 다른 하나는 근접한 물체에 의해 야기되는 공기 흐름의 교란이 없어야 한다는 것이다.

2.1.7   ILS Localizer 안테나 어레이(Array)의 좋은 위치는 활주로 중심선의 연장선상이며, 활주로 종단에서 멀리 떨어진 곳이다. 이 위치는 방사된 코스상의 신호를 활주로 중심선상에 겹치도록 한다. 다음의 요소들이 위치선정을 하는데 영향을 준다.

a) 유효도달 범위의 요구조건 ;

b) Localizer 어레이(Array)의 형식 ;

c) 바람직한 유효도달 범위의 볼륨 내의 장애물 또는 수직반사표면 ;

d) 장애물 회피 및 실패 접근 기준 ;

e) 모니터링 안테나의 위치 ; 및

f) 위치선정 시의 기술적인 고려사항들

2.1.8  ILS Glide Path 안테나 시스템의 수평방향 이격거리는 활주로 중심선에서 120m를 초과하여야 한다. 세로 방향위치는 ILS 관련 자료로서 시단 위의 15m로 추천된 공칭 수치에 근접한 곳에 두도록 한다. 일반적으로 다음의 요소들이 위치선정을 하는데 영향을 준다.

a) 진입속도 및 항공기의 강하 율에 따른 운항 제한 ;

b) 최종진입지역에 있는 장애물의 위치, 비행장의 구역, 실패접근지역 및 장애물 회피 한계(OCL)를 결정하는 것 ;

c) 유효 활주로 길이 ;

d) 모니터링 안테나의 위치 ; 및

e) 위치선정 시의 기술적인 고려사항들

비고- 2.1.7 항 및 2.1.8 항에서 언급한 위치선정에 관한 추가 지침에 대해서는 부속서 제10, 제1권, 제3장 및 붙임 C를 참조할 것.

2.1.9   진입방위각장비(MLS) 안테나(ILS Localizer와 유사함)의 적정위치로서는 활주로 중심선의 연장선상의 정지단을 넘어서 설치하거나, 후방방위각 장비 안테나가 필요시에는 중심선의 연장선상의 시단 전방에 설치한다. 다음의 요소들이 위치선정에 영향을 준다.

a) 기존의 ILS Localizer 안테나 어레이(Array)와의 배열의 필요성 ;

b) 장애물 회피 및 실패 접근의 기준 ;

c) 다중통과에 대한 고려 사항들 ;

d) MLS가 진입등 지역에 설치될 때 일어날 수 있는 장애 문제 ;

e) 모니터링 안테나의 위치 ; 및

f) 위치선정 시의 기술적인 고려사항들

2.1.10  MLS 진입고도장비 안테나(ILS 활공각 무선 표지시설(GP)와 유사함)는 활주로의 지로에 설치하여야 한다. 이 위치는 최소 GP의 점근선이 MLS 진입관련 자료에 맞게 시단을 횡단하도록 선정한다. 다음의 요소들이 위치선정에 영향을 준다.

a) 기존의 ILS GP 안테나와의 배열의 필요성 ;

b) 장애물 회피 및 실패 접근의 기준 ;

c) 다중통과에 대한 고려사항들 ;

d) 모니터링 안테나의 위치 ; 및

e) 위치선정 시의 기술적인 고려 사항들

2.1.11  ILS/MLS 배열의 경우, MLS 진입고도장비 안테나 위치는 ILS Glide Path의 전방에 있고, 또한 ILS 안테나의 바깥쪽 (활주로 중심선으로부터 더 멀리), 또는 안쪽 (활주로 중심선에 더 가깝게)에 있어야 한다.

비고 - 2.1.10항 및 2.1.11항에서 언급한 위치선정에 관한 추가지침에 대해서는 부속서 제 10, 제1권, 제3장 및 붙임 G를 참조할 것.

2.1.12  풍속계 : 대부분의 비행장이 보통 평탄하고 개방적인 외관을 갖는 점에서 보면, 일반적으로 활주로나 활주로 주변 물체 위로 부는 지면풍의 흐름은 동질성인 것으로 알려진다. 지면풍의 관측은 활주로 위 6m에서 10m 높이까지의 상황을 표시하는 것이어야 하며, 이는 보통 풍속계의 지지 기둥높이가 6m에서 10m임을 의미한다. 그러므로 통상적인 주위 여건 하에서 풍속계는 활주로 착륙대 바깥쪽에 설치되며, 전이장애물 제한표면을 통과하거나 유도로 대를 침범하면 안 된다.

이·착륙을 위한 전형적인 관측을 하기 위해서 풍속계를 활주로 착륙대 안에 설치할 필요가 있는 경우는 지역 조건상 활주로 중심선으로부터 60m 이내에 위치선정을 하는 것은 (전혀 불가능한 것은 아니지만) 아주 바람직하지는 않다.

따라서, 정밀 접근 활주로(계기 활주로)를 포함한 활주로 착륙대 위에서나, 지역조건상 풍속계를 착륙대 내에 설치하는 경우에는 풍속계가 내측 전이표면이나 장애물 없는 지역을 통과할 필요는 없다. 풍속계 지지 기둥용으로 취약성 있는 진입등 타워를 사용하도록 고려한다.

2.1.13  운고계 : 항공기 착륙운행에 필요한 구름 하부 층의 높이 관측은 항공기 진입지역에서 이뤄져야 하지만, 정밀 접근 활주로(계기 활주로)인 경우에는 계기 착륙시설의 중간 마-커 지점에서 이뤄져야 한다. 정밀 접근 활주로의 구름 하부 층의 높이 측정은 중간 마-커 근방에 설치된 운고계에 의해 자동 측정되도록 한다.

어떠한 이유로 인해 상기측정이 불가능한 경우에는 운고계를 활주로 착륙대 내에 설치하여야 하나, 극히 예외적인 주위환경 외에는 무 장애물 지역을 통과할 필요는 없다. 운고계가 비 정밀 또는 비계기 접근 활주로에서 사용될 경우는 구름 하부 층의 높이 관측은 착륙대 외부에서 이뤄져야 한다. 운고계는 가끔 1.5m 높이를 초과하며 통상적으로 송신기 및 수신기로 구성된다.

2.1.14  시정 측정계 : 보통 송신기 및 수신기로 구성되어 약 1.5m 내지 4.5m 높이의 파일 런에 부착되고 10m에서 200m의 베이스라인을 따라 분리되어 있다. 활주로 당 3개조까지가 필요할 수 있다. 시정 측정계는 활주로 중심선으로부터 120m이내에 설치된다. 이는 운고계가 활주로 착륙대 내에 설치되어야 함을 뜻한다. 그러나 극히 예외적인 주위환경에 의해 활주로 중심선으로부터 60m이내에 설치되고 무 장애물지역을 통과하게 되는 경우도 있다.

2.1.15 울타리 : 울타리를 비행장에 설치함으로서, 우연이든 계획적이든, 비행장의 비공개 지역에 무단으로 출입함을 방지하는데 있다. 울타리는 또한 항공기에 위해를 주기에 충분한 크기의 동물이 이 지역에 들어가는 것을 방지한다. 일반적으로 울타리는 활주로나 유도로의 중심선에서 가능한 한 멀리 떨어져서 설치되어야 한다.

2.1.16 울타리에는 차량의 이동지역으로의 진입을 위한 게이트가 있어야 하고, 구급 및 소방차량의 비행장 외곽 지역으로의 출입을 위한 게이트가 있어야 한다. 특별히 무겁고 원격 제어되는 게이트는 운행지역 밖으로 위치하고 활주로 또는 그 연장선상의 중심선으로부터 가능한 멀리 있도록 하여, 항공기가 울타리나 그들 게이트와 충돌할 경우, 피해를 최소화 하도록 한다. 더욱이, 이른 바 “크래쉬게이트”는 구급 및 소방차량의 비행장 경계선 밖으로 출입하기 쉽도록 사용되어야 한다.

2.2 장비구성품의 위치선정 우선순위

2.2.1  장비의 취약성 설계가 불가능하거나 그러한 취약성설계가 규정된 요구조건들에 맞는 운행을 하는데 있어서 위험요소가 있을 경우에는 그 장애물은 위치를 변경하거나 항공기에 위해를 주지 않도록 위치를 정해야 한다.

2.2.2  시스템 설계 시, 비행 목적에 필요한 설치물이나 취약성장비의 경우를 제외하고, 물체가 하나도 없어야 하는 지역에서는 장애물의 숫자를 제한 할 수 있도록 구성품의 배열을 고려하여야 한다.(1.4.3항 및 1.4.4항을 참조)

2.2.3  관련된 사고 자료를 검토해보면 보조 활주로 지역에서 일어나는 사고의 대부분이 활주로 시단에서 300m 거리 이내에서 일어나는 것으로 되어 있다.

따라서 이 지역 안에 있는 모든 장비는 낮은 크기에 취약성이 있는 것이라야 한다. 가능하면 활주로 시단에서 300m가 넘는 곳에 있는 모든 장비도 낮은 크기에 취약성이 있는 것이라야 한다.

또한 그 사고 자료에서는 항공기가 활주로 착륙대의 경사진 지역(graded portion) 안으로 정지하기 위해 들어오는 곳에서 많은 사고가 발생한다고 되어 있다. 그러므로 이 착륙대의 그 부분 안에 있는 모든 장비 또한 낮은 높이에 취약성이 있는 것이라야 한다. 가능하면 착륙대의 비 경사진 지역(non-graded portion) 안에 있는 모든 장비도 낮은 크기에 취약성이 있는 것이어야 한다.

2.2.4   장비의 기능상, 항공기에 위해를 주는 지역이 있는 경우, 그 장비의 구성품들이 위험지역 밖으로 이동이 가능한 것들은 이동시킨다.

2.2.5   장비를 나란히 배치해야 할 곳에서는 그 구성품들을 가능한 한 지표면 하부에 두도록 고려한다.

2.2.6  그 무게 때문에 ILS설치물의 송신기 하우징은 취약성 구조로 할 수가 없다. 그러므로 ILS 설치계획 시, Localizer의 송신기 하우징 위치는 Glide Path와 마찬가지로 심사숙고해야 한다. ILS Localizer의 송신기 하우징의 위치는 예외 없이 활주로 종단 안전지역 내에 위치한다(또는 활주로 시단에서 300m거리 이내).

ILS Glide Path의 송신기 하우징은 활주로 착륙대 밖의 가능한 곳에 위치한다. 어떤 경우이든 ILS Glide Path의 송신기 하우징을 활주로 측면에 배치할 때 활주로 중심선에서 120m 이상 떨어져야 한다.

2.2.7   최신형 방위각 안테나 및 고도 안테나를 포함한 MLS 설치물은 무거운 장비로서 취약성을 적용할 수가 없다. 그러므로 이들 설치물은 항공기에 줄 위해를 최소화 할 수 있는 곳에 설치해야 한다. MLS 방위각 안테나는 활주로 종단으로부터 유효거리만큼 떨어져 있어야 하고, 어떤 경우든 300m이상 거리를 둔다. MLS 고도 안테나는 활주로 착륙대 밖의 가능한 곳에 설치한다.

2.2.8   기존의 비취약성 ILS Localizer 안테나 장치와 같이 취약성 요구를 만족시키지 못하는 활주로 시단에서 300m 거리 이내에 있는 기존 구조물은 취약성 구조물로 교체하거나 또는 활주로 시단 300m 거리 밖으로 이설해야 한다. 마찬가지로, 기존의 비취약성 ILS Glide Path 안테나 와 같이 취약성 요구를 만족시키지 못하는 활주로 시단의 경사진 지역(graded portion) 안에 위치한 구조물은 취약성 구조물로 교체하거나 또는 활주로 시단의 비경사진 지역(non-graded portion)으로 이설해야 한다. 이러한 정황으로 봐서 일반적으로 ILS Glide Path 안테나 시스템의 활주로 측면 배치지점은 활주로의 중심선에서 120m 이상 떨어져야 한다. (2.1.8항 참조)

충돌 시 부러지기 쉬운 구조 설계매뉴얼               제3장 개략설계 시 고려사항

제 3 장 개략설계 시 고려사항

3.1. 운영기준

3.1.1   취약성 구조체가 외부하중의 영향으로 편향되는 것은 정상적인 것이다. 그러나 중요한 것은 구조체의 편향상태가 그 것이 지지하고 있는 보조시설의 품질저하에 영향을 주지 않는 범위여야 한다는 것이다. 이러한 목적으로 3.1.2항부터 3.1.10항까지, 허용된 편향의 한계에 대한 지침을 언급한다. 즉, 높은 기둥이나 구조체에 설치되는 보조시설과 관련한 편향 허용오차들을 말한다.

3.1.2   진입등 시스템은 예상되는 외부의 하중을 받게 될 때, 빛의 광속의 증감이 수직 측으로 ±2도, 수평 측으로 ±5도를 초과하지 않도록 구조체의 편향이 제한된다.

3.1.3   풍향지시기는 상기 보조시설에 대해서는 편향오차는 고려할 필요가 없다.

3.1.4   ILS Localizer구조체의 편향오차를 설정할 때, 각 설치물에 대해 적용 가능한 시스템 모니터링의 한계치와 시설물의 운영상의 수행 카테고리가 고려되어야 한다.

3.1.5   구조체의 편향오차를 설정할 때, 각 설치물에 대해 적용 가능한 시스템 모니터링의 한계치와 시설물의 운영상의 수행 카테고리가 고려되어야 한다.

3.1.6  MLS 진입 방위각 장비의 편향오차를 설정할 때, 광선 정확도에 대한 추천 허용작동오차가 고려되어야 한다.

3.1.7   장비의 편향오차를 설정할 때, 광선 정확도에 대한 추천 허용작동오차가 고려되어야 한다.

비고 - 3.1.4항에서 3.1.7항까지 언급된 편향 오차에 대한 추가정보는 부속서 제 10, 제1권을 참조

3.1.8   풍속계는 풍속감지기, 풍향감지기로 구성되며ㅡ 보통 한 개의 마스트위에 배치된다. 이 마스트는 감지기들이 항상 평형상태로 있도록 하기 위해 수직 방향에 대한 편향을 최소로 하여야 한다. 풍속감지기(또는 프로펠러)는 반응시간이 반대로 작용하지 않아야 하고, 풍향감지기(풍향계)는 계기가 영위 점에 있지 않고 풍향에 따라서 단일 균형점을 갖도록 한다.

3.1.9   운고계 구조물은 시정측정계의 경우보다는 덜하지만, 측정의 정확도를 제공하기 위해서 충분히 견고하여야 한다.

3.1.10  측정을 정확하게 하기위해서 송·수신기의 정밀조정이 요구된다. 이러한 관점에서, 구조물은 예견된 주위의 하중을 받았을 때 측정의 정확도를 유지하기 위해서 편향을 최소로 함과 동시에 충분히 견고하여야 한다.

3.1.11  울타리 : 울타리와 문은 그 설치 목적에 맞도록 충분히 견고하여야 하고, 또 본래의 기능상 취약성이 있게 할 수가 없다. 그러나 이 구조물은 여러 부분으로 나뉘어져야 하고, 그래서 이러한 견고하지 못한 짜임새의 설계방식이 바로, 항공기가 울타리와 충돌할 경우에 “창문을 내는” 효과를 가져 온다.

3.1.12  그러나 울타리가 경량의 취약성을 가져야 할 경우가 있다. 즉 취약성 진입등 타워 사이에 울타리가 있을 때와 ILS의 주요 정밀지역에 무단출입 방지를 위해 울타리를 설치할 때이다.

3.2 주변 환경 여건

3.2.1   충돌 시에 항공기에 주는 피해를 최소화하기 위해 취약성 설계가 요구되지만, 평상시의 각 대상 물체는 외부환경 조건들에 대해서 충분히 견디는 구조여야 한다. 다음 몇 가지 조건은 설계자가 검토해야 할 사항들이다. 다른 조건들과 마찬가지로 이들에 관한 시방서도 관계기관의 관련문서에서 찾아볼 수 있다.

3.2.2   대상물체는 명시된 풍속(예; 12.5mm의 아이스 커버에서 140km/h(75kt))에서 정상상태의 동작조건에 견디도록 충분히 강하고 견고하여야 한다. 추가로, 대상물체는 또한 강풍(예; 210km/h(113kt))에도 견디어야 한다. 설계 시, 풍압하중은 과거자료(예; 50년 평균주기)에 근거하여야 한다.

3.2.3   항공기 엔진의 제트 브라스트에 의한 풍압하중에 의해서 대상물이 파손되거나 영구적인 변형이 일어나서는 안 된다. 모형 비행기의 배기체 궤적을 응용한다. 실제의 풍압하중은 항공기로부터 대상물체까지의 거리 및 물체의 위치에 따라 좌우된다.

3.2.4   물체를 지지하는 구조 체의 각 구성 품을 설계할 때에는, 부재 또는 부재의 결합체가 풍압, 제트 분사 체, 지진 등에 대한 공기역학상의 반응으로 생기는 공명주파수 또는 그에 가까운 수치에서 진동을 일으키지 않도록 하여야 한다.

3.3 취약성 조건

3.3.1   1.3절에 기술된 지역에 위치하는 장비 및 그 지지물들은 항공기와의 충돌사고 시에 부서지고, 뒤틀리고 또는 꺾이도록 취약성이 있어야 한다. 설계 시 선정되는 재료로서는 전선 등과 같이 충돌하는 항공기 또는 그 일부분을 “감싸는”성질이 있는 것은 배제한다.

3.3.2   취약성 있는 구조물은 정지 상태나 운행 중의 바람 또는 제트 분사압에 대해서 적절한 안전율을 가지고 견딜 수 있도록 설계되어야 한다. 그러나 140km/h(75kt)로 공중에 떠서 움직이는 항공기나 지상에서 50km/h(27kt)로 움직이는 항공기가 3000-kg 의 힘으로 충돌할 때에는 부서지고, 뒤틀리고 또는 꺾이도록 되어야 한다.

3.3.3   설계 시에 취약성의 증명은 실물 크기의 모형시험과 컴퓨터 평가에 의해서 이루어지거나 또는 추가적인 성분시험으로 입증된 유사 구조체들과의 비교 계산으로 이루어져야 한다.

제 4 장 취약성에 대한 설계

충돌 시 부러지기 쉬운 구조 설계매뉴얼                 제4장 취약성에 대한 설계

4.1 설계 기본방향

4.1.1   활주로나 유도로 근방에 설치된 장비(및 그의 지지대)는 취약성이 있도록 설계가 되어 항공기가 비행중이거나 또는 지상운항 중에 부딪치는 충격으로부터의 피해를 최소화 한다. 충격은 3가지 면에서 비행안전에 영향을 미친다.

a) 항공기가 탄력을 잃을 수 있다;

b) 항공기의 방향이 바뀔 수 있다; 그리고

c) 항공기가 구조적인 피해를 입을 수 있다.

4.1.2   손실된 탄력의 양은 힘의 시간에 대한 적분 방식인 수학적 공식으로 결정된다. 이는 곧 충격하중의 크기와 그 지속시간 모두가 가능한 한 최소치이어야 함을 의미한다.

4.1.3   항공기에 가해지는 구조적인 피해는, 장애물 또는 그의 일부를 경로 밖으로 이동시키기 위해 필요 하는 에너지의 양과 관련이 있으므로 에너지를 제한하여야 한다. 이러한 에너지는 다음 구성요소로 약화시킬 수 있다.

a) 분리 또는 파손의 메커니즘을 활성화시키는 에너지 ;

b) 장애물 또는 그의 일부가 가소성 또는 탄성변형에 소요되는 에너지 ;

c) 장애물 또는 그의 일부를 항공기의 속도까지 가속시키는데 소요되는 에너지 ;

4.1.4  이탈이나 파손의 메커니즘을 활성화시키는데 요하는 에너지는 설계의 효율 및 활성화되는 메커니즘의 숫자에 따라 좌우된다. 구조물의 가소성 또는 탄성의 변형에 의해 흡수되는 에너지는 재질의 선택에 따라 다르다. 이러한 에너지의 양은 잘 구부러지는 힘을 갖는 연성의 재질이 더욱 크다. 장애물 또는 그의 일부를 가속시키는데 필요로 하는 (운동)에너지는 항공기의 속도에 좌우되는데, 이는 설계상의 변수가 아니며, 또 다른 좌우 요인은 가속되어지는 물체의 질량이다. 그러므로 크기가 제한되어져야 하는데, 예를 들면, 낮은 질량의 재질을 사용하든가 가속되어질 구조물의 양을 제한함을 말한다. 이는 또한 구조물에서 이탈 또는 파손의 메커니즘을 적절히 적용함으로써 이루어진다.

4.1.5   항공기의 구조적 피해는 에너지의 전이가 일어나는 항공기와 장애물 사이의 접촉면적에 관련이 있다. 접촉 면적이 넓을수록 장애물이 항공기 구조체를 깊게 파이게 하는 것을 방지해준다. 이는 장애물의 구조적 형상과 관련이 있다.

4.2 파손의 유형

4.2.1  취약성의 요구를 만족시키기 위해서는, 여러 가지의 파손 메커니즘이 적용될 수 있다. 예를 들면, 구조물들은 규격화된 설계로 제작된다. 이것은 충돌 시, 항공기가 통과하도록 “창문을 활짝 열어놓은 것”과 같다. 또는 구조물들은 일체형 설계로 제작된다. 이것은 항공기 충격 시에 구조물이 여러 개로 분해되지 않고 완전히 비껴나게 된다.

4.2.2  규격화 설계의 경우, 구조물은 분리 또는 파손의 메커니즘을 각각 보유하거나 두 가지를 동시에 갖으며, 최소의 에너지로서 그러한 메커니즘이 동작되도록 한다. 이 설계 개념은 충돌하는 항공기로부터 최소량의 질량만을 이동시키는 것이다. 자료치를 볼 때 이 구조물은 조그마한 변형에서도 해체되는 것을 예견할 수 있다. 또한“랩 어라운드(감싸는)”효과의 가능성을 최소화 시킨다. 그러나 이 경우, 분해된 조각들이 충돌 지역을 지나는 항공기의 다른 부분과 부딪칠 수가 있다.

4.2.3  일체화 설계의 경우, 취약성이란 구조물이 완전히 파손됨을 의미한다. 미리 정해진 분리 또는 파손의 메커니즘 대신에 구조물의 부재의 무작위 파손에 의해 이뤄진다. 이는 결국  한 세트로 갖추어진 구조물이 충돌한다는 의미인데, 결과적으로는 그 구조물을 멀리 이동시키는데 필요한 운동에너지가 상대적으로 높은 값이라는 의미이다. 그러므로 이러한 파손 메커니즘은 구조물이 경량일 때만 적합하므로 낮은 크기의 시설물에 적용한다. 더욱이, 구조물의 연속성의 본질에 의해 자료치 로서도 결과를 검증하기가 어렵고, 항공기를 “ 랩 어라운드(감싸는)”하는 경향이 있어 추가적인 위해에 대해서는 고려를 해야 한다.

4.3 충격하중

충격하중이란 단시간에 급히 변환하는 동적하중이다. 전형적인 하중 및 반응시간은 밀리세컨드로 된다. 충격하중은 취약성 수행에 있어서 두 가지 방식으로 영향을 준다. 첫째는 최대 충격하중은 항공기 구조의 완결함에 반하는 영향을 줄 수 있다. 둘째는 충격의 시간적 적분의 힘은 항공기의 움직이는 타성(방향성포함)을 변화시킨다.

4.4 충격에너지의 전달

4.4.1  충격 시, 에너지는 항공기동체에서 장애물로 전달된다. 항공기에 미치는 피해는 전달되는 에너지의 크기에 비례하므로, 당연히 에너지의 크기가 제한되어야 한다. 그 에너지의 크기는 다음과 같이 계산된다.

a) 분리되는 메커니즘을 야기 시키는 에너지는 시험실의 분력계로 정해진다. 이 에너지 합계는 부러지는 메커니즘의 수에 따라 증가된다.

b) 가소성 또는 탄성적인 변형을 일으키는데 요하는 에너지는 간단한 테스트로 결정되거나 계산된다. 견고하고 부서지기 쉬운 재질로 규격화 설계를 할 때는 이러한 에너지는 가끔 무시된다.

c) 조각들의 가속에 필요한 운동에너지, 또는 일체형 설계시의 전체구조물의 가속에 필요한 에너지는 기 알려진 크기와 대표적인 항공기의 속도를 이용하여 계산한다.

4.4.2   계산은 구조물과 충돌하는 항공기의 서로 다른 시나리오별로 이루어진다.

4.5 취약성의 개념

4.5.1  일반사항 : 취약성이 있는 구조물의 개념이란 낮은 크기의 부재, 약하거나  내구성이 낮은 부재 및 연결부위 및 적절한 이탈 메커니즘 등을 말한다. 여러 가지 설계 개념은 각각 장점과 단점이 있다. 취약성을 보증하기 위해 하나 이상의 설계개념을 포함시켜 설계를 한다.

4.5.2  취약성 연결부위의 설계에 있어서, 취약성은 연결지점에 있는 것으로서 평상시는 설계하중을 견디지만 충동 시에는 파손됨을 말한다. 구조물의 부재들은 부러지게 설계되지 않고, 충격 시에는 힘을 연결부위에로 전달하도록 되어 있다. 단단하고 경량인 부재들은 효율적으로 부하의 이동을 연결부위로 하며, 구부러짐이나 질량의 가속으로 인한 흡수에너지를 최소화한다. 연결부위는 충격시험에서 결정된 대로, 저준위 에너지 레벨에서 파손되어야 한다. 취약성 연결부위의 형식들로서 넥다운(neck-down), 퓨즈볼트(fuse bolts), 특수 재질 또는 합금 볼트, 카운터 썬크 리벳(counter sunk rivets), 테어 쓰루 훼스너, 테어 아웃 섹션(tear out sections)을 갖는 이음판(gusset plates)등이 있다. 이들 중 몇 가지를 아래에 기술한다.

a) 퓨즈볼트.  이러한 연결부위 파손 법은 볼트의 몸체일부분의 재질을 제거 하는 소위 “스트레스 레이저(stress raiser)"효과에 의한 것을 말한다. 이렇게 하기 위해 사용하는 한 가지 방법으로 볼트직경을 감소시키도록 홈을 파는 방법 또는 볼트의 양면을 평편하게 깎아서 특정한 방향으로 약하게 하는 방법이 있다. 볼트 직경을 관통하여 구멍을 만들어 전단면 밖으로 위치시킴으로써, 전단력은 유지되고 장력은 감소되게 하는 방법도 있다. 퓨즈볼트는 설치를 조심스럽게 하여 조일 때 힘이 과하지 않도록 하고, 손상이 없도록 한다. 퓨즈볼트의 문제점은 “스트레스 레이저(stress raiser)"가 볼트재료의 피로 수명을 단축시키거나, 평상시 하중에서 진동을 일으켜 빨리 약해지는 것이다. 홈이 파인 퓨즈볼트는 상업용으로도 이용된다. 퓨즈볼트의 사용예로서 그림 4-1을 참조할 것.

b) 특수재료볼트.  특수재료로 만든 훼스너(Fasteners)의 사용은 부수적인 가공 따위가 필요 없고 재래식의 비용 절감 기술의 설계를 할 수 있다. 훼스너(Fasteners)는 설계하중을 감당할 만큼의 크기이나  저 충돌 내구성의 재질로 만들어 진다. 재질의 종류로서는 철, 알루미늄, 플라스틱으로서 강도 및 최소 신장도에 기준을 두고 선정한다. ANSI합금호칭 2024-T4의 알루미늄 볼트가 추천되는 이유는 강도는 스테인리스 강 만큼 강하면서 최대 신장도가 스테인리스강이 50%인 반면, 알루미늄은 10%에 불과하기 때문이다. 플라스틱볼트는 저신장도 수치를 갖고 있으나 플라스틱강도는 시험에 의해 증명되어야 한다. 취약성이 재질은 선택에 기준을 두고 있는 한 적절한 물리적 특성이 보장되는 철재류를 구입하는 것이 지극히 중요하다.

c) 테어 쓰루 훼스너.(tear through fasteners)  카운터 썬크 리벳 같은 훼스너(Fasteners)는 전단 하중을 견디는데 사용하지만, 충격 시 장력하중이 생기면 베이스 재질을 완전히 떼어낸다(tear through). 베이스 재질의 구멍은 정밀하게 가공되어 훼스너(Fasteners) 두부 밑의 최소단위의 면적을 붙잡는다. 카운터 썬크 두부가 가늘게 되어 있는 것은 끌어당기기에 도움을 준다. 이 기술은 제작 상의 절차가 중요하고 또한 포괄적이고 철저한 품질검사가 중요하다.

d) 테어 아웃 섹션.(tear out sections)  연결용 이음판 설계를 하는데 있어서, 홈파기가 중요한데, 이는 부재를 쉽게 뜯어낼 수 있도록 하는 기능이다. 이러한 형태의 연결부위에서는 훼스너(Fasteners)는 부서지지 않는 대신에 이음판의 한 섹션을 끌어낸다. 피로 수명과 제작상의 품질은 제일 중요하게 다뤄져야 하는 설계조건이 된다.

그림 4-1. 퓨즈볼트

4.5.3   취약성이 있는 구조물 부재의 설계에 있어서는 구조물 부재는 약해야 한다는 것이고, 말단의 연결부위는 약하지 않도록 한다. 이 부재를 길이 방향을 따라 단편조각 형태로 분리 구획된 부재이며, 그리하여 질량의 가속 힘을 최소화 하며, “감싸는(wrap-around)"효과의 힘을 감소시킨다. 플라스틱, 유리 섬유 또는 기타 비금속성 등과 같이 견고하지 않은 재질이 금속체보다 사용하기가 좋다. 취약성 부재의 주요 장점은 충격의 힘이 섹션을 약화시키기 위해 연결부위로 전달되지 않는 다는 것이다. 이는 취약성 연결부위의 설계에서와 같이 부재의 구부림에 의한 에너지의 흡수가 없다는 것이다. 또한 단점은, 특수재질이나 비금속체 재질을 구조물의 편향 분석에 사용될 자료를 확보하기 위해 추가적인 시험이 요구된다는 것이다. 비금속체 재질은 환경보호용 자외선 억제재가 함유되어야 한다.

4.5.4   플라스틱 압출성형제품 또는 유리섬유 형판 부분품들은 각 모양이나 관 모양 제품에 사용될 수 있다. 이러한 부재는 미리 정해진 파손점을 만들기 위해 특수 제작할 수도 있다. 이는 부재의 길이 방향을 따라서 하나씩 조각들을 접착제로 작업을 한다. 이 접착선은 부재에서의 갈라진 틈새의 지점이 된다.

4.5.5   취약성의 메커니즘은 지지구조물 내에서 이루어 질 수 있는데, 이는 충격 시에 미끄러지고, 부서지고, 또는 접히는 장치 등의 수단에 의해서나 지지물의 전체적인 구조물이 제거되게 함으로써 이루어진다. 취약성 메커니즘의 설계는 고풍력 하중에는 견디면서 충격하중에는 매우 예민하도록 한다. 취약성 메커니즘은 방향성 있는 힘에는 견디는 성질이 있다. 즉 고 신장력과 구부림에는 견디나 전단 변형에는 매우 약하다.

4.5.6   취약성 메커니즘으로 사용되는 마찰 조인트는 슬라이딩표면이라도 정면으로 부딪쳤을 경우, 큰 힘을 받지만, 힘이 슬라이딩 표면과 평행일 때는 미끄러져 버린다. 말찰 조인트 설계를 할 때는 미끄러운 면이 수평으로 되게 하고 기타 다른 각도로 그 면과 충돌 시에는 완전한 파손이 일어나도록 한다. 이는 타워 교각의 끝단에 프렌지형 커플링을 사용하거나 충동 시에 미끄러져서 떨어져 나가는 상호 연결된 튜브를 사용함으로써 이루어진다.

4.5.7  “스윙-어웨이(swing-away)”지지물 부재도 또한 취약성 메커니즘으로 사용될 수 있다. 이 부재는 견고성을 유지하기 위해 구조물에 속해 있으나 충격을 받아 분리될 때는 구조물을 약화시키고 파손되게 한다. 그러나 이러한 설계는 파손되기 전에 경로에서 이동되도록 커다란 볼륨이 요구될 수도 있다.

4.5.8   취약성 설계를 사용하는 설계는 모두, 주기적인 하중으로부터 미끄럼이나 변형이 일어나지 않아야 한다. 예를 들면, 상호 연결된 튜브를 이용하는 설계에서는 제트기류나 바람으로 튜브에 생기는 돌풍의 발산이 튜브를 느슨하게 하거나 분리시킬 수도 있다.

4.6 분리 또는 파손되는 것의 메커니즘

분리나 파손의 메커니즘의 위치는 예측할 수 있는 질량과 크기의 구성품 내에서 분해가 이뤄지는 곳이다. 그것은 두 번째 충격의 경우, 피해입지 않은 구조물의 일부처럼 보여야 한다. 분리나 파손의 메커니즘은 풍압, 빙설하중 및 기타 주위환경적인 하중을 견디는데 필요한 힘에 영향을 받지 않는 것이 바람직하다. 추가로, 그러한 메커니즘은 성숙되지 않은 피로현상으로 인한 파손에 영향 받아서는 안 된다.

4.7 재료의 선정

4.7.1   취약성 구조물의 재질 및 각 부분은 사용목적에 적합하고, 가능한 가장 가벼운 구조물로 이뤄져야 한다. 구조물은 금속체나 비금속체로 만들어질 수 있는데 이 재질들은 모두 외부환경조건에 의해서 해로운 영향을 받지 않는 것들이라야 한다. 취약성의 요구에 맞는 재질은 강하고, 저 중량이고 저탄력 계수를 갖는 것이어야 한다. 충돌하는 항공기의 속도에 의한 물체를 가속하기위한 최소량의 에너지만이 소비되어야 하기 때문에 물체도 최소 중량이어야 한다는 것이 중요하다. 일반적으로 탄력성이란, 동적하중에 의해 파손되어지지 않으려는 재질의 성능이라고 말할 수 있다. 탄력 계수치란, 어떤 크기의 재질에 의한 최대량의 에너지를 말하고, 파손 관련한 응력-변형의 도표에서 해당변위를 취함으로써 정해진다. 표 4-1에 금속재질의 일반특성을 설계 자료로 표시한다.

4.7.2   통상적으로 이용되는 표준재질을 사용하면 가장 경제적인 설계가 된다. 비금속성 재질은 특수 설계를 하여 훌륭한 취약성의 성질을 제공할 수 있지만, 그 비금속성 재질의 신축성계수나 재질의 등방성에 대한 불확실성 때문에 구조물의 상태를 분석하기가 어렵다. 모든 물질은 기후, 태양의 복사열, 온도의 변화 등을 포함한 환경적인 영향을 견디거나, 그로부터 보호될 수 있어야 한다.

표 4-1. 설계에 사용되는 금속재질의 특성

재 질	밀 도 (Kg/m³)	꺾이는 힘 (MPa)	최대치 (MPa)	최대 신장치 (mm/mm)	탄력 계수치 (MPa)
연 철	7,850	240	413	0.35	114
주 철	7,190	41	138	0.05	4.5
알루미늄 ANSI 6061-T6	2,710	276	310	0.12	35
알루미늄 ANSI 2024-T4	2,710	275	275	0.10	35

4.8 전기적 구성품

4.8.1   전자장비나 그 구성품 및 지지물은 취약성 설계가 되어야 하고, 동시에 그 동작기능에 전혀 문제가 없어야 한다. 전자 장비들은 가능하면, 지표면 하에 설치하는 것이 추천된다.

4.8.2   취약성 구조물 설계에 포함되는 전선의 세기에 대해서도, 파손된 전선의 아크화재사고와 마찬가지로 고려의 대상이 되어야 한다. 전선은 구조물의 취약성 한도 내의 예견된 지점에서 파열은 되지 않지만 으스러질 정도만의 설계가 되는 것이 추천된다. 이는 전선이 파열되는데 요하는 것보다 더 낮은 신장력의 콘넥터를 사용함으로써 이루어진다. 추가로 이 콘넥터는 단선 시에 있을 수 있는 어떠한 아크전압도 억제할 수 있도록 고안된 크기의 분리-부츠(break-away boot)에 의해 보호되어야 한다. 분리 콘넥터 조합품은 상품화되어 있다.

4.9 취약성에 대한 설계 규범

4.9.1   바람. 활주로 및 유도로의 노출등 등기구는 극심한 풍압하중이나 제트기류에 노출된다. 비행장의 활주로 및 유도로 노출등은 항공기로부터 평상시에 발생되는 제트기류의 속도에 견디는 구조이어야 한다. 대표적인 풍속은 고광도 및 중광도 등기구에 대해서는 480km/h (260kt)이고 기타 모든 노출등(저광도 등기구)에 대해서는 240km/h (130kt)이다.

4.9.2   꺾임장치. 활주로 및 유도로의 노출등 등기구는 등기구가 부착되는 기초판이나 설치 말뚝지점에 가까운 곳에 꺾임점을 갖추어야 한다. 이 꺾임점은 지표면 상에서 38mm이상이면 안되며, 등기구의 기타 여하한 다른 부분이 손상되기 전에 꺾여야 한다. 이 꺾임점은 파손됨이 없이 204J의 벤딩모멘트를 견뎌야 하지만 벤딩모멘트가 678J이 되기 전에 부착물로부터 완전 분리되어야 한다. 그러나 어떤 등기구는 분리되는 대신 구부러질 수도 있다. 이 경우는 등기구가 지정된 풍압하중 하에서 수직선으로부터 25mm이상 구부러져서는 안 된다. 재질이 비금속체인 꺾임장치는 부착된 등기구의 적절한 기초를 갖춘 상태에서 설계에 지정된 온도 상에서 지정된 성능수행을 실시해야 한다.

유도 안내 표지판 : 유도안내표지판의 종류는 다음과 같다. 의무관제표지로는 활주로 지정표지, 카테고리Ⅰ,Ⅱ 및 Ⅲ 대기위치 표지, 활주로 대기위치표지, 도로대기위치표지 및 출입금지표지이며, 알림표지로는 방향표지, 위치표지, 활주로출구표지, 활주로 비움 표지 및 교차로 이륙표지이다.

4.9.3   주위 환경적인 요구. 필요한 모든 구성품을 포함한 표지판은 다음과 같은 조건 하에서 외부환경에서 지속적으로 사용하도록 설계되어야 한다.

a) 온도, 주위온도는 상황에 따라서 -20℃에서 +55℃, 또는 -55℃에서 +55℃사이로 한다.

b) 바람, 바람 또는 480km(260kt)까지의 제트기류에 노출된다. 제트기류가 322km/h(174kt) 또는 240km(130kt)의 경우는, 예견된 표지위치 및 비행장의 용도에 따라서 수용될 수 있다. 제트기류의 속도는 이륙 시, 유도로 이동 시 또는 분리 시의 추진력에 따라서 각각 변화한다.

c) 비, 휘몰아치는 빗줄기에 노출된다.

d) 빙설, 상황에 따라서 눈이나 얼음상태에 노출된다.

e) 염분, 상황에 따라서는 염분으로 가득한 대기 중에 노출된다.

f) 습도, 상대습도가 상황에 따라서는 5~95%인 상태에 노출된다.

4.9.4  표지판 제작. 표지판은 경량이며, 비철재료로 제작되어야 하며, 콘크리트 바닥기초 또는 말뚝위에 설치되도록 설계되어야 한다. 필요한 모든 취부, 지지금구류는 취약성을 고려한 표지판의 일부로 취급되어져야 한다.

4.9.5   취약성. 표지판은 취약성을 갖춰야 한다. 한 개의 표지판의 전체 무게는 취부된 기구를 포함해서 24.5kg/m를 넘지 않아야 하며, 전체 길이는 3m를 초과하지 않아야 한다. 3m의 표지판에 표시할 내용이 더 있을 경우는, 2개의 분리된 표지판을 연결시켜 설치한다. 활주로 또는 유도로 근방에 설치한 표지판은 항공기의 프로펠러나 제트항공기의 엔진포드까지의 이격거리를 고려하여 표지판을 충분히 낮추어야 한다.

4.9.6   취부교각. 각 표지판의 취부교각은 기초 콘크리트 바닥이나 말뚝으로부터 50mm 이내의 위치에 취약성지점을 두어야 한다. 취약성지점은 제트기류의 의한 풍압하중에 견디어야 하지만, 정하중이 적용수치(3.2.3항 참조)에 도달하기 전에 부러져야 한다. 정해진 하중 322km/h(174kt)에 대해서는 적용된 정하중이 8.96kPa에 도달하기 전에 부러짐이 있어야 한다.

4.9.7   설명판. 설명판이나 그의 지지물은 취약성지점이 작동하는 최소의 압력까지만 견딘다.

4.9.8   분리의 메커니즘. 각 분리 메커니즘은 제작자의 이름(약어를 사용할 수 있음)이 영구히 표시되고 그 메커니즘이 의도하는 표지판의 크기는 최소화 한다.

4.9.9 바람. PAPI/APAPI (약어표시, PAPI) 및 T-VASIS/AT-VASIS (약어표시, T-VASIS)는 극심한 풍압하중이나 제트기류에 노출될 수 있다. 비행장 설계에서는 상기시스템들이 정상적으로 운항되는 항공기로부터의 제트기류속도에 견딜 수 있도록 해야 한다. 480 Km/h(260kt)의 풍속은 높은 제트기류의 항공기용 비행장에 적용되며, 기타 비행장에서는 240Km/h(130kt)의 풍속이 적용된다.

4.9.10  취부물. PAPI 및 T-VASIS 조명기구는 가능한 한 낮게 취부되고 취약성이 있어야 한다. 또한 최소 3개의 조정 가능한 취부다리를 가져야 하며 이들은 레벨을 맞추는데 사용된다. 이 다리들은 취부금구 및 조정용 금구, 분리 메커니즘으로 구성되고 또한, 콘크리트 기초바닥에 설치하기에 적절한 플렌지를 사용한다. 조정용 금구류는 진동에 의해 생기는 여하한 조명장치의 움직임도 방지할 수 있도록 설계되어야 한다. 그 외, 동등이상의 견고성, 취약성 및 조정 가능성이 입증된다면 다른 취부 방식도 제안할 수 있다.

4.9.11  진입등시스템(ALS)는 부속서 14, 제1권, 제5장에 명시된 바와 같이, 노출된 진입등 및 그 지지구조체가 취약성을 갖도록 한다. 단, 시단에서 300m를 넘은 곳의 진입등시스템의 취약성은 다음과 같이 설계를 한다.

a) 지지구조체의 높이가 12m를 초과할 때는, 12m 높이에만 취약성이 있도록 한다.

b) 지지구조체가 비취약성 물체로 둘러싸여 있을 때는, 그 물체보다 더 올라와 있는 부분에만 취약성이 있도록 한다.

4.9.12  상업용 취약성 타워의 모음을 그림 4-2에서 4-5까지에서 표시한다. 철 구조물로 고정된 진입등 스테이션이 새로운 취약성 구조물로 대체되어 있는 것을 그림 4-6에 표시하고, 견고한 철 구조물위의 유리섬유 원형기둥을 그림 4-7에 표시한다.

4.9.13  지지구조체가 12m를 초과하는 진입등 타워의 예를 그림 4-8에 표시한다.

4.9.14  바람. 지지 구조체는 모든 조명장치가 설치된 상태에서, 국가 표준에 일치하고 특유의 지역조건의 풍압하중 및 빙설하중에 견디도록 설계되어야 한다. 이 구조물은 풍압하중으로 인한 영구 변형이 일어나서는 안 된다.

4.9.15  설계풍압하중은 다음 공식으로 결정될 수 있다.

P = 0.0000475 * V²

여기서 ; P = kPa로 표시되는 압력

V = km/h로 표시되는 풍속

설계풍압하중은 구조물의 형태에 영향을 받지 않는다. 바람 및 제트기류가480km/h(260kt), 322km/h(174kt)및 240km/h(130kt)인 것의 설계풍압하중레벨은 각각 11.52kPa, 5.12kPa 및 2.88kPa이다.

4.9.16  구조물에 영향을 주는 종합풍압하중은 구조물의 적절한 모형계수를 적용하여 조절되어야 한다.

4.9.17  제트기류. 노출된 진입등 및 그 지지 구조체의 기준위치는 항공기의 제트기류가 평소 자연환경적인 풍압하중을 초과하지 않는 곳이어야 한다. 비행장 설계 시, 제트기류에 의해 영향을 받는 등기구 구조물에 대한 지역특유의 필요성 평가를 해야 한다.

4.9.18  편향. 빛의 광속의 편향은 100km/h(54kt)의 풍속의 영향을 받고 또한 전 표면이 12.5mm의 얼음으로 덮여 있을 때에, 수직방향으로 ±2도, 수평방향으로 ±5도 이상 구부러짐이 있어서는 안 된다.

4.9.19  취약성이 요구되는 진입등기구 구조물은 모두 적절한 안전율이 적용된 정압하중 및 운행/잔존의 풍압하중에 견디도록 설계되어야 하나, 3000-kg의 비행중인 항공기 및 140km/h(75kt)의 속도로 여하한 방향으로 움직이는 항공기와 급작스런 충돌이 일어날 때에는 부서지고, 뒤틀리고 또는 꺾이도록 되어야 한다. 구조물은 4.9.20항에서부터 4.9.23항까지 에서와 같이 본 항에서의 요구에 따른 최대의 강도나 에너지를 받지 않더라도 부서지고, 뒤틀리고, 꺾이도록 되어야 한다. 충돌 후, 구조물이 항공기와 얽혀서 공중에서나 지상에서나 안전운행에 지장이 있어서는 안 된다. 구조물에 의해 ‘지지되는’ 진입등기구와 관련배선은 취약성의 목적으로 볼 때 구조물의 일부분으로 봐야 한다.

그림 4-2. 진입등 타워 - 유리섬유 격자형 구조물

4.9.20  지지 구조체는 항공기에 45KN을 초과하여 힘을 부과하여서는 안 된다. 충돌의 결과로서 항공기에 가해지는 에너지의 최대치는, 항공기와 구조물이 접촉하는 동안 55KJ을 초과해서는 안 된다. 항공기를 통과시키기 위한 구조물의 파손방식은 다음과 같다.

a) 파쇄 하는 방법

b) 사이로 통과하는 방법; 또는

c) 굽힘의 방법

4.9.21  충돌된 구조물은 항공기의 진입에 장애가 안 되도록 길을 내주어서, 항공기가 성공적으로 착륙, 이륙 또는 실패접근을 이행하도록 해야 한다.

4.9.22  충격에 의해 해체되는 구조물의 각 구성부품은 가능한 한 낮은 중량인 것으로 하여 항공기에 대한 피해를 최소화 시킨다.

4.9.23  등기구 및 지지 구조체를 하나의 대상물로 봐서 취약성 확립을 하도록

고려한다. 케이블 배선에 관하여서는, 만약 파손형식을 취한 설계의 경우, 충돌 후 구성품이 분할되는 기능에 지장이 없도록 케이블에 절단점을 두도록 설계해야 한다.

그림 4-3. 진입등 타워 - 유리섬유 관형

그림 4-4. 진입등 타워 - 알루미늄 격자형 구조물

그림 4-5. 근접촬영된 진입등 타워 - 알루미늄 격자 구조물

그림 4-6. 진입등 스테이션 고정된 설계 (왼쪽)

다시 세우기 시작한 새로운 부러지기 쉬운 구조물 (오른쪽)

그림 4-7. 구조물 위에 고정된 유리섬유 관형 폴

그림 4-8. 구조물 위에 고정 지지된 유리섬유 진입등 타워

4.9.24  바람. 기타 비 시각보조시설 및 ILS/MLS지지 구조체는 국가표준에 일치한 특유의 지역조건의 풍압 및 빙설하중에 견디어야 한다. 그 구조물은 풍압하중의 결과로 해서 영구적인 변형이 생겨서는 안 된다.

4.9.25  제트기류. 비시각보조시설의 기준위치는 제트기류의 영향이 자연환경적인 하중을 초과하지 않는 곳이며, ILS 및 MLS 장비 같은 위치이다(활주로 종단에서 300m를 넘고, 측면으로 볼 때는 활주로 중심선의 연장선상에서 120m의 거리). 장비들이 활주로에 더 가까이 위치해야 하는 조건이라면, 제트기류의 영향에 대한 계산이 이뤄져야 한다.

4.9.26  편향. ILS 및 MLS 설치물의 편향의 오차는 각 시설물의 운영수행범주로서의 시스템 모니터링 한계에 맞도록 해야 한다. 더 자세한 사항은 부속서 10, 제1권을 참조하도록 한다.

4.9.27  취약성. 다음에 설치되는 항공용 장비 및 설치물은 취약성을 가져야 하고 가능한 한 낮게 취부되어야 한다.

a) 활주로 착륙대, 활주로 종단 안전지역, 유도로 착륙대, 또는 부속서 14, 제 1권, 표 3-1에 명시된 거리 이내인 곳 ; 또는

b) 개방구역 및 공중에 떠 있는 항공기에 위해를 줄 수 있는 어떤 것;

4.9.28  정밀 접근 범주Ⅰ,Ⅱ 또는 Ⅲ의 스트립 위에나, 근방에 있고 또 다음의 상황에 있는 항공용 장비 및 설치물은 취약성을 가져야 하고, 가능한 한 낮게 취부되어야 한다.

a) 스트립 말단에서 240m이내에 있고 또 다음의 거리이내에 있는 ;

1) 코드번호 3 또는 4인 활주로 중심선 연장 60m ; 또는

2) 코드번호 1 또는 2인 활주로 중심선 연장 45m ; 또는

b) 내측 진입표면, 내측 전이표면 또는 장애물이 있는 착륙표면을 통과하는 ;

4.9.29 더욱이, 항공용 장비 및 설치물로서 부속서 14, 제1권, 4.2.4항, 4.2.11항. 4.2.20항 또는 4.2.27항에 일치하는 운항 상 의미의 장애물은 취약성을 가져야 하며, 가능한 한 낮게 취부되어야 한다.

4.9.30  취약성이 요구되는 비 시각보조시설은 적절한 안전율이 계산된 정압하중 및 운행/잔존 풍압하중에 견디어야 하나 4.9.19항에서 4.9.23항까지 상세 설명한 바와 같이 3,000-kg의 비행중인 항공기 및 140km/h(75kt)의 속도로 움직이는 항공기와 급작스런 충돌이 일어날 때에는 부서지고, 뒤틀리고, 꺾이도록 되어야 한다.

4.9.31 ILS/MLS 설치물들은 특별한 경우를 나타낸다. 4.9.24항에서 4.9.30항까지의 요구사항들은 ILS/MLS 구조물에 적용되나, 3,000-kg 항공기와 관련한 설계기준은 다음과 같은 이유 때문에 모든 경우에 적용될 수가 없다.

a) 3,000-kg 항공기와 관련된 설계기준은 ILS Localizer 위주로 유지되어야 한다. 최근의 설계에서는 이러한 설치물이 경량 구조물로 이루어진다. 규격화 설계 방식의 가능성도, 그 때문에 전체중량의 제한이 생기지만, 고려되어야 한다. 에너지를 추정하는 증명법과 중량제한에 대한 수치의 전개방법에 대해서 별도의 연구가 필요하다.

b) ILS GP 안테나를 지지하는 타워 구조물의 특성을 고려하면, 취약성의 기준이 아직 개발되지 않았다고 볼 수 있다.

c) ILS 설치물의 송신기 하우징은 그의 무게 때문에 취약성을 부여할 수 없다고 인식되고 있다. 그러므로 하나의 ILS 설치물을 설계 시 GP와 마찬가지로 Localizer의 송신기 하우징의 위치가 충분히 고려되어야 한다.

예외 없이 ILS Localizer의 송신기 하우징은 활주로종단안전지역(또는 그러한 이유로, 활주로 시단에서 300m 거리 이내에서의 연장선상에)에 위치해야 한다. 어떠한 경우든, ILS GP의 송신기 하우징의 활주로 측면상의 위치는 활주로 중심선에서 120m 이상 떨어져야 한다. 가능하면, ILS GP의 송신기 하우징의 위치는 활주로 착륙대 밖이어야 한다.

d) 3,000-kg 항공기와 관련한 설계기준이 MLS 설치물에 적용될 수 없다고 인식되고 있다. MLS 방위각 안테나 및 MLS 고도안테나의 최근 설계는 무거운 장비로 되어서 취약성으로 될 수가 없다. 그러므로 이들 장비는 항공기에 대한 위해가 최소가 되도록 위치를 정해야 한다. MLS 방위각 안테나는 활주로 시단에서 가능한 멀리 떨어진 곳에 위치해야 하고 어떠한 경우든, 300m이상 떨어져야 한다. MLS 고도안테나도 활주로 착륙대 밖의 가능한 곳에 위치하도록 한다.

e) 최근 사용되는 MLS 방위각안테나의 전체중량은 200kg에서 700kg 사이에 있다. 예전의 설계는 그보다 더 무겁게 되어있다. 그러므로 안테나 자체의 중량은 적게 할 수 있도록 되어있는 것이다. 그리고 취약성에 대한 설계 기준이 진입등 타워나 유사한 경량구조물과 동일하다면, 이 안테나의 지지물에 대한 취약성의 쟁점은 부적절하다고 본다. 결과적으로, MLS 방위각 안테나와 그의 지지물이 다른 중량의 물체와 같이, 취약성의 조건으로 규정이 된다면, 설계기준이 더욱 현실적인 가정 하에서 그 개념을 재 정의할 필요가 있다.

제 5 장 취약성에 대한 시험

충돌 시 부러지기 쉬운 구조 설계매뉴얼                 제5장 취약성에 대한 시험

5.1 일반사항

5.1.1   이 절의 주요 목적은 관련기관이 취약성요구에 일치된 설계의 수용여부를 결정하기 위한 시험에 대해 균일한 절차를 조성하는 데 있다.

5.1.2   어떠한 보조시설물에 대한 취약성도, 그 시설물이 설치되기 전 반드시 입증되어야 한다. 고속 및 실제크기의 시험이 취약성에 대한 검증의 한 방법이다.

숫자상의 시뮬레이션 결과가 이 접근방법이 취약성의 실제증명을 할 수 있는 것임을 보여준다. 그러나 여하한 숫자상의 시뮬레이션에 대해서도 사용되는 모형 및 시뮬레이션 접근방법은 대표적인 시험자료와 비교해서 목적에 맞도록 검증되어야 한다. 숫자상의 시뮬레이션 방법은 제 6장에서 검토되고 있다.

5.1.3   보조시설물의 숫자 및 현장조건의 변화로 인해, 여기에서 상술되는 시험은 한계치가 정해진 것이 아니고, 일반적인 지침으로서 연장가능한 선까지 허용한다.

5.1.4   전체높이가 1.2m 이하인 저 중량 시각보조시설, 즉 활주로 및 유도로 노출등, 유도안내표지판 및 진입각 지시등(VASIS)시스템 같은 것은 취약성에 대한 검증으로서, 동적하중시험의 반대인 정하중시험으로서도 충분하다.

5.1.5   전체높이가 1.2m를 초과하고 비행중인 항공기와 충돌하기 쉬운 곳에 설치되는 항법보조시설의 취약성 검증으로서 동적하중시험이 추천된다. 이러한 항법보조시설로서는 진입등타워, 풍향계, 시정측정계, ILS Localizer 및 Glide Path안테나, MLS 진입방위각 및 고도계 장비들이 있다.

ILS Glide Path안테나, MLS 진입방위각 및 고도계 장비는 그 크기와, 계기 및 지지구조물의 중량 때문에 특이한 장소에 위치한다. 일반적으로 이 장비에 취약성이 요구되는 경우, 그 크기 때문에 취약성 요구들은 매우 제한적일 수밖에 없다.

5.1.6   이들 시험의 절차는 대표적인 구조물의 실물크기의 시험에 기준을 두고 있다. 이들 구조물은 실제 설치될 구조물을 만드는 생산기술 및 장비를 사용하여 제조되어야 한다.

생산설비의 가동 또는 절차의 진행 전, 시험을 요구하는 신제품에 대해서는 초기시험이, 설계의 신뢰성을 보기 위해 시제품 한 개에 대해서 실시되고, 최종설계의 품질시험은 실제 생산제품 한 개에 대해 수행된다.

5.2 시험절차

5.2.1   활주로 및 유도로의 노출등 꺾임장치. 제조자는 꺾임장치가 4.9.2항의 요구조건 충족을 입증하는 시험보고서를 제출해야 한다. 모든 시험은 견고하고 단단한 베이스 플레이트 위에 실제높이로 완전 조립된 등기구로 수행한다.

시험하중은 렌스의 바로 밑 지점의 몸체에 가해져야 하고, 속력은 4.9.2항에 기술된 최소 벤딩모멘트가 생길 때까지인 220 N/분 이하이다. 그 등기구가 이 하중을 받고도 파손되지 않을 경우, 그 하중으로 꺾임이 일어날 때까지 계속 가한다.

“pop-out(튀어 오르는)”장치 또는 friction-fit(마찰보조)장치의 시험은 부착정도를 체크하기 위해 같은 장치에 10회 정도를 반복해서 시험한다. 다섯 개의 취약성 금구류를 합쳐서, 일괄로 반복시험을 한다.

비금속성체의 꺾임장치 시험도 역시 온도가 -55℃와 +55℃ (±15℃)에서 실시한다. 이러한 장치들의 시험이 4.9.2항의 요구조건에 부응하지 못하거나 등기구의 일부가 꺾임장치 작동 전에 파손되는 것은 불합격의 이유가 된다. 마찰 보조 장치에 대해서, 제조자는 그 장치가 최소꺾임 값 이하에서 파손되기 직전에“튀어 오르는 것”들의 예상 수량을 데이터로 제출하여야 한다.

5.2.2   유도 안내표지판은 4.9.3항의 b)에 명시된 풍압하중을 견디는 동안, 취약성의 요구를 충족시키는 지의 성능증명시험을 거쳐야 한다.

5.2.3   풍압하중과 취약성의 시험. 시험은 다음과 같이 이루어져야 한다.

a) 표지판은 명시된 풍압하중에 견디는지 시험을 거쳐야 한다. 시험은 완제품의 표지판이 기초대 위에 정식으로 설치된 상태에서 수행되어져야 한다. 풍압하중이 수직면 상에 설치된 표지판에 가해진다면, 그 사인판의 무게는 전체 무게의 일부로 포함된다.

안내판은 정하중을 받는 것으로 시험이 이뤄져야 한다. 전후좌우로 흔들리도록 설계된 스프링 장치의 표지판은 시험 중에는 움직이지 않도록 한다. 정압하중은 안내판 전체표면에 걸쳐 고르게 10분 동안 가해져야 한다. 표지판은 취약지점에서 부러지거나 영구변형이 생겨서는 안 된다. 322km/h(174kt)으로 명시된 풍압하중에 대해 적용되는 정하중은 6.21kpa 이어야 한다.

b) 5.2.3항의 a)에 명시된 시험을 거친 후, 4.9.5항에 지적된 최대 중량요구사항을 충족시키는 표지판은 취약성 시험에 합격한 것으로 간주된다. 중량요구사항을 만족시키지 못하는 사인판은 모두 5.2.3항 c)에 일치되도록 추가시험을 거친다.

c) 안내판에 대한 정하중은 취약지점에서 그 표지판이 부러질 때까지 그 하중을 증가시켜야 한다. 가해진 정하중이 정해진 수치에 도달하기 전에 취약시점에서 부러짐이 일어나야 한다. 다음으로, 그 설명판 및 지지물은 파손의 증거물로서 세심하게 조사되어야 한다. 부서지거나 변형이 있으면 모두 불합격의 사유가 된다. 322km/h(174kt)으로 명시된 풍압하중에 대해, 적용된 정하중이 8.96kpa에 도달하기 전에 부러짐이 있어야 한다.

5.2.4   스프링 장치가 있는 표지판은 5.2.5항에 기술된 절차대로 번갈아 가면서 시험을 할 수 있다.

5.2.5   스프링 장치가 있는 표지판

보호장치가 있는 안내판의 경우, 5.2.3항에 의거 취약성 시험을 하여야 한다. 표지판의 록 장치를 풀고, P break(취약지점에서 부러지게 하는 압력)를 받도록 한다. 압력 P break에 의한 표지판의 스윙각도, θ가 측정되어져야 한다.

압력 P swing은 다음과 같이 계산된다 :

P swing = P break * cos θ

표지판의 록 장치를 다시 채우고 안내판의 보호장치를 제거시킨 경우, P swing이, 안내판의 전 표면에 걸쳐서 균일하게 1분 동안 가해져야 한다. 안내판 및 그 지지물은 파손의 증거물로서 세심하게 조사되어야 한다. 부서지거나 변형이 있으면 모두 불합격의 사유가 된다.

5.2.6  풍압하중. PAPI/APAPI 및 T-VASIS/AT-VASIS 제조자는 정밀시험에서 허용되는 것 이상의 광학성의 패턴을 교체함이 없이 방위각 내의 모든 방향으로부터의 4.9.9항에 명시된 풍압하중에 견디는 정하중 또는 풍동시험에 의한 실제시험을 해야 한다.

5.2.7  취약성시험. PAPI/APAPI 및 T-VASIS/AT-VASIS 제조자는 위 장비의 취부 교각에 대한 취약성의 실제 시험을 해야 한다.

5.2.8   전체높이가 1.2m를 초과하고, 비행중인 항공기와 충돌하기 쉬운 장소에 위치한 진입등 타워와 같은 항법보조시설의 취약성의 검증은 동적하중시험에 의한다. 실제로 구조물이 항공기와 충돌되는 최악의 경우를 가정한 상태하의 모의시험 같은 것이 바람직하다고 할 수 있다. 이러한 취지로 보면, 타워에 설치된 보조시설과 동등한 무게의 물체를 차량이 끄는 충돌체와 부딪치게 하는 시험이 필요하다. 진입등 타워의 시험을 위한 일반적인 실험용 장치의 예를 그림 5-1로 표시한다.

5.2.9  충돌체의 유형

진입등 타워에 대한 충돌시험이 수 없이 이루어졌다. 이 시험들에 대한 목록이 이 책자 끝의 참고란 페이지에 실려 있다. 여러 가지 형태로 설계된 충돌체가 여러 가지 종류의 타워와 충돌하는 시험을 하여 자세히 조사되었다. 즉, 3,000-kg 항공기 날개를 힘과 견고성, 및 구조측면에서 똑같이 만든 유사 충돌체, 그리고 두꺼운 철제로 만든 견고한 다른 충돌체 등이다. 비행 중의 충돌을 대표하는 속도인 140km/h(75kt)에서의 고속도시험, 80km/h (43kt)에서의 중간속도 시험, 지상에서의 항공기 활주를 대표하는 속도 50km/h(30kt)에서의 저속도시험 등이 행해졌다.

5.2.10  취약성의 주요특성인 충돌체의 견고성효과를 결정하기 위한 시험도 행해졌다. 즉, 최대 충돌력, 접촉시간, 그 시간동의 최대에너지 변이 등이 그것이다. 결과치들을 분석해 보면, 견고한 충돌체와의 충돌 시 얼어나는 힘의 최대치가 안전한 수치이고, 접촉시간동안에는 균일한 에너지를 낸다는 것이 입증되었다. 접촉시간 역시, 모든 형태의 충돌체와 타워에 대해서 모두 비슷한 0.1초 정도이다. 하나의 주요 관찰대상은 충돌체와 접촉한 타워는 더 이상 남아있지 않다는 것이다. 짧은 시간에 타워가 분리된다는 것은 항공기가 두 번째의 충돌 없이 안전운항을 할 수 있도록 한다.

5.2.11 분석결과, 충돌체의 설계는 “견고한” 반원형의 튜브로서 크기는 1,000mm, 또는 타워단면의 5배이나 어느 것이든 더 큰 쪽이다. 튜브의 외경은 약 250mm이고, 견고한 몸체에 필요한 두께 25mm이상이어야 한다. 충돌체로서 사용되는 재료는 철제이어야 한다. 표면마감처리는 일반적으로 매끄러우나 코팅이나 마감처리는 요구되지 않는다.

5.2.12  견고한 충돌체의 사용이 권장되는 이유는 실물크기의 고속도 충돌시험을 하는 동안, 안전하고 표준적인 자료를 얻기 위함이다. 견고한 충돌체는 제작비가 저렴하고, 비행기 날개단면의 복잡성을 요구하지 않을뿐더러, 재료 또는 제작방식의 고품질을 요구하지도 않는다. 추가로 추후시험에서도 수정 없이 재사용할 수 있다. 이는 플라스틱(가소성)변형이나 견본날개단면에서의 표면이 찢어지는 현상도 없기 때문이다.

5.2.13  충돌하는 동안 생기는 경계면이 견고한 물체와 단면이기 때문에 시험차량에 부착되는 충돌체는 견고하고 확실하게 부착되어야 한다. 하중 셀을 충돌체가 취부되는 차량면 위에 가급적 가깝게 붙여서 충돌 시에 힘과 타임 이력을 기록하기 위해 사용된다. 충분한 수량의 하중 셀을 붙여서 중심선에서 벗어난 충격에 의해 충돌체 내에서 생기는 모멘트를 감지하고, 도는 타워의 모멘트와 반작용의 힘이 기록되고 평가되도록 한다. 접촉시간동안의 에너지는 충격힘의 거리에 대한 적분으로 산출한다.

그림 5-1. 진입등 타워의 시험에  운반 강제된 충격장치와

일반적으로 정해진 모형

5.2.14  시험절차

시험은 140km/h(75kt)의 속도로 시행되어야 한다. 충격체는 시험용 차량에 부착되어, 지상 약 4m지점의 구조물 또는 그 구조물 꼭대기에서 밑으로 1m 이하 지점을 가격하도록 하는데 어느 쪽이든 더 높은 쪽을 택한다. 어떤 보조시설과 동등한 무게의 견본물체를 타워꼭대기에 설치한다. 또한 그 보조시설에 필요한 모든 배선과 케이블을 포설하고 이를 고정시킨다. 타워의 전체 높이는 지상에서부터 계산하고, 지지 구조체 및 견본 치부용 물체를 포함하여야 한다.

5.2.15  충돌 순간은 고속카메라 또는 비디오로 촬영하여 기록, 보관하여 파손의 형상을 볼 수 있도록 한다. 충돌시간이 짧기 때문에 파손의 과정과 변형상태를 육안으로 관찰하기가 불가능하다.

5.2.16  충돌 속도는 일정하게 유지되어야 하고 충돌 순간을 움직이고 있는 시험용 차량에서 정확하고 즉각적으로 촬영, 기록되어야 한다.

5.2.17  충분한 기록능력 및 속도로서 충돌시험 시에 하중 셀로부터의 자료를 정확하게 기록되도록 한다. 기록속도는 최소 10kHz로 하여 2~5 밀리세컨드(milli seconds) 이내에 일어나는 최대충격력을 포착하도록 한다.

5.2.18  수용 가/수용 불가의 기준

4.9.19항에서부터 4.9.23항까지의 요구사항을 충족시키면 진입 타워 등의 취약성은 인정이 된다.

5.2.19  육안검사에 대한 또 다른 판단기준도, 수용여부를 결정하는데 이용된다.

a) 비행중인 항공기에 의해 충돌되는 타워의 경우, 항공기의 피해를 최소로 하는 것뿐 아니라, 비행궤도를 크게 방해하지 않아야 한다는 것이다. 충돌된 타워는 곧바로 꺾여서 항공기가 계속 운항을 하여 성공적인 착륙이나 이륙과정을 계속할 수 있도록 하여야 한다. 타워가 항공기에 충돌할 때 충돌지점의 아랫부분은 기초위에 남아있는 동안, 윗부분의 타워가 꺾이면서 항공기의 날개에 휘감겨서 항공기의 방향을 멋대로 바꾸어서는 안 된다. 항공기의 날개를 타워가 “감싼다” 하더라도 타워가 분할되어 있으면 피해가 없으며, 또는 하부 부분이 기초에서 분리되어 항공기에 딸려가도 피해가 생기지 않는다. 타워의 충격에 대한 반응은 구조물에 의해서도 영향을 받지만 그 설치물의 일부분을 이루는 다른 구성품에 의해서도 영향을 받는다. 케이블의 경우 설계자는 분리 점들을 두어, 케이블의 분할이 용이하도록 해야 한다.

b) 충돌이 일어나면, 타워는 몇 개로 분할된다. 이들 분할된 구성품의 질량과 그 분리되는 방식으로는 항공기에 두 번째의 피해를 일으키지 않는다. (예, 방풍유리, 항공기동체, 꼬리날개의 면으로 들어가는 것)

c) 지상에 있는 항공기에 의해 충돌하는 구조물의 경우는 비행중인 항공기에 의해 충돌되는 물체에 허용되는 피해보다 더 큰 피해가 허용된다. 항공기가 이미 지상에 착륙해 있기 때문에 첫 번째 목표는 부상이나 사망사고를 피하는 일이다.

5.2.20  풍향지시기, 시정측정계 및 전파전방산란계의 지지 구조체는 진입등 타워의 절차와 일치되는 취약성시험을 해야 한다.

5.2.21  ILS/MLS 구조물에 대한 취약성의 시험절차 및 설계기준을 확립하기 위해서 실물크기의 시험을 하지는 않는다. 그럼에도 불구하고, 향후 10～15년 안에 제한된 수의 새로운 MLS설치물(특히 서구유럽에서의)과 마찬가지로 대단히 많은 수의 새로운 ILS설치물의 공급이 계획되고 있다. 안전구역/ 미도착구역에 ILS Localizer나 MLS 방위각안테나가 위치해 있기 때문에 활주로 중심선(보통120m)에서 일정거리에 있는 활주로 착륙대에 위치한 ILS GP 안테나 및 MLS 고도 안테나 보다 항공기에 미치는 피해가 더 크게 된다.

견고한 충돌체를 사용하여야 하는 실물크기, 고속도시험에 대한 요구는 최소중량을 취부한 경량타워에 대해 개발되었지만, 다른 종류의 구조물이나 더 무거운 중량을 취부한 타워에 적용할 수는 없다. 따라서 이러한 구조물에 대한 취약성 평가를 위한 실물크기시험의 대안이 요구된다.

5.2.22  상기에도 불구하고, 3,000-kg 항공기와 관련된 설계기준은 ILS Localizer에 대해서는 유지되어야 한다. 4.9.31항에 제시된 바와 같이, 현재의 설계는 경량구조물에 적용될 수 있다. 전체 중량에 대한 제한은 있지만, 규격화 설계사용의 가능성도 고려가 되어야 한다. 에너지 추정의 증명과 중량제한의 수치에 대한 개발을 위해 특별한 연구가 필요하다.

5.2.23  ILS/MLS 설치물과 그 지지물에 대해서 실물 크기의 시험이 장래에도 일어날 것 같지는 않다. 그러므로 컴퓨터 모델이 더욱 개발될 때까지는 이들 설치물들에 대해 증명의 절차와 수용의 기준이 명확히 상술될 수는 없다. 결과적으로 장비의 취약성 설계가 실행 불가능하거나 규정된 요구조건을 수행할 수 없을 때는 장비가 재배치되거나 항공기에 위해가 가지 않는 다른 곳에 옮길 것이 추천된다. 일반적으로, 재배치가 실행하기 어려울 때는 설치물은 가능한 한 경량으로 만들어야 한다. 특히, 항공에 필요한 취약성 장비 및 설치물 이외에는 아무것도 설치해서는 않되는 지역이 있는데, 이 지역에 있는 장애물의 숫자나 중량을 제한하기 위해서 그 구성품의 배열을 하는 것도 고려해야 한다.

5.3 제조자 및 시험기관에 의한 시험

5.3.1   이 장에서 언급된 실물크기 시험의 어떤 것은 복잡하고 또한 실험용 장치와 계측 장치에 상당한 투자가 요구된다. 그래도, 이들 시험이 제품의 설계시험을 책임지는 제조자에 의해 수행될 것으로 고려한다.

5.3.2   진입등 타워에 대한 5.2.8항에서 5.2.17항까지 기술된 실물크기 시험은 공인된 전문시험기관의 재량권 내에서 행해져야 한다..

충돌 시 부러지기 쉬운 구조 설계매뉴얼                 제5장 취약성에 대한 시험

제 6 장  취약성 평가를 위한 숫자상의 시뮬레이션 방식

충돌 시 부러지기 쉬운 구조 설계매뉴얼          제6장 취약성 평가를 위한 숫자상의                                                                       시뮬레이션 방식

6.1 일반사항

6.1.1   취약성에 대한 간략한 현장시험을 하는 것도 비용이 많이 들고, 복잡하며 또한 시간도 많이 든다. 더욱이, 속도, 방향, 높이 등을 모두 결합하여 시험을 하는 것은 가능하지 않다. 이는 항법보조시설구조물 및 항공기 모두가 많은 종류의 설계로 되어 있기 때문이다. 결국, 장래에 생길 변화, 발전 등 모든 상황을 전달할 검증기술을 얻는 것이 바람직하다. 그러므로 공항 구조물의 취약성을 평가하는 대체방법이 사용될 수 있다.

6.1.2   현재의 컴퓨터용량과 능력은 소프트웨어의 사용을 통하여 구조물의 설계 및 분석까지도 가능하게 한다. 그 소프트웨어는 구조물에의 반응치를 놀라울 만한 정확성으로 예측할 수 있다. 이러한 접근방식은 일반적으로 유한요소 또는 유한차이 방식으로 분류된다. 더욱이, 이러한 컴퓨터 프로그램은, 충돌상태에서의 순간 역학적인 분석을 포함하고 있고 매우 복잡하고 세부적인 구조물의 상세분석을 가능하게 한다.

몇 가지 훌륭한 컴퓨터 프로그램이 최근 개발되어 괄목할만한 결과를 내고 있다. 이러한 접근방식의 신뢰성은 대형 수송항공기 및 자동차를 포함한 대상들의 뛰어난 설계가 계속 증가하고 있는 설계검증의 분석기술에 기인한다고 할 수 있다. 불행히도, 구조물의 분석용 소프트웨어 프로그램의 가동에 비용이 강조되는 독특한 특징이 있다. 또한 이런 분석적 기준이 일련의 대표적인 현장 시험을 통해서 검증되어져야 한다는 것이 일반적인 의견이다.

6.2 분석

6.2.1   컴퓨터 분석법은 공항 구조물의 취약성의 검증에 도움을 주고 있는 추세이다. 이 작업의 목적은 예견된 결과를 실물크기 충격시험자료에 비교함으로써, 비행장 구조물의 표준을 정확히 만드는 역량을 발전시키고, 보여주는데 있다. 일단 검증이 되면 이들 표준은 충돌의 파라미터 및 기타 구성형태를 연구하는데 사용되어 구조물의 제반사항을 평가하게 된다.

그 표준들은 새롭거나 상이한 조건들에 시험자료를 삽입하는데 사용되고, 구조물의 반응상태를 예견하는데 도움이 되도록 약간의 추정을 하는데 사용된다. 최종의 목표는 새롭고 상이한 조건 및 분석을 통한 구조물의 모형을 만드는 능력과 신뢰를 발전시키는데 있다. 그러나 이 목표는 비록 자료를 삽입하고 약간의 추정을 하는 것이 실행가능한 일이지만 가까운 장래에 사용될 것 같지는 않다.

6.2.2  상세 모형제작. 충돌의 분석법적 모형제작접근방식은 성공적이고, 상업적으로 이용 가능한 정형적 요소분석(FEA)프로그램을 사용한다. 이들 프로그램은 모형의 새로운 종류와 자료 분석의 생성을 촉진시키기 위한 예비처리장치 및 후처리장치와 같은 특별한 특징을 가지고 상업적으로 거래되어 배포되고 있다. 명확하고 비선형의 FEA프로그램은 충격의 분석 및  큰 변형에 대해 사용되는데, 그 이유는 모형을 구성하고 있는 요소들의 예견된“파손”후에도 분석 작업을 계속하는 능력 때문이다.

이러한 모형은 전형적으로 자유도 및 복잡성, 상이한 형태의 많은 표준적인 부재들을 포함하고 있다. 비선형 재질의 특성, 순간 역학적 분석, 접촉요소 및 불연속성요소들은 실제상황의 모형제작을 가능하게 하는 몇 가지 특징들이다. 더욱이 이들 프로그램은 구조물의 모형 내부에서와 같은 접촉의 상호작용에서 일어나는 복잡한 상호작용의 모형제작을 가능하게 한다. 진입등 타워의 3차원적 FEA모형들의 예를 그림6-1에 표시한다.

6.2.3  중간급의 모형제작. FEA(Finite Element Analysis)는 상세설계 및 설계조건 적응, 지역 상호작용형태, 설계 확도 및 특수부품의 적용 등을 제시한다. 분석적 모형제작에 대한 또 다른 접근방식으로는 중간급 또는 혼성의 모형제작이 있는데 이는 실용적이고 비용효과 분석기술을 제시한다. 이들이 제시한 것들은 예비 설계, 포괄적인 분석 및 파라미터 교환연구들과 더욱 밀접한 연관성이 있다.

이 접근방식은 잠재력 있는 설계 개념 및 구조물 취약성향상의 관점에서 보는 전반적인 모양을 평가하는 수단으로서 완벽하게 잘 맞는다. 혼성프로그램은 사용가능한 시험 또는 구조물 파라미터의 내부 계산에 의한 입력과 같은 자료를 사용할 수 있다. 혼성프로그램은 또한 FEA모형자료와 조화시키는데 적합하다. 사용할 수 있는 혼성프로그램의 선택은 FEA프로그램보다 더욱 제한적이다.

6.3 정형적 요소분석(FEA) 접근방식

6.3.1  FEA를 사용하는 자세한 숫자상의 모형제작은 140km/h(75kt), 80 km/h(43kt) 및 50km/h(27kt)의 속도로 하는 고속도, 실물크기의 충격시험을 포함한다. 이러한 시험에 사용한 구조물의 재질의 파라미터, 기하학적, 기계공학적 상세사항은 모형을 제작하는데 사용되었다.

응력변형측정기 및 하중 셀에서 얻은 시험적 결과는 응력과 시간, 숫자상으로 예측된 힘의 수치들과 비교되고 사용되었다. 추가로, 충격변형의 고속촬영은 변형방식 및 결과치들을 비교하는데 사용되었다.

6.3.2   타워를 대신하는 신축성 있고, 가소성 있는 알루미늄특성 재질의 모형은 약 2,000개의 빔 엘리멘트로 만들어졌는데 각 엘리멘트는 절점에서 6자유도를 갖고 있다.

이러한 자유도는 절점에서 3병진운동과 3회전운동을 한다. 타워는 철제성분 재질인 약 600개의 단단한 엘리멘트로 구성된 견고한 모형을 사용하여 충돌되었다. 이음매 해체부분사이의 상호작용은 접촉 엘리멘트를 사용하여 처리되었다. 접촉력 트랜스듀서를 사용하여 접속 때에 충돌력을 추적하도록 되어 있다. 그러한 모형을 대표하는 것이 그림 6-1 b)이다.

6.3.3   모형으로 한 충돌의 결과치는 실물크기의 고속도 시험 결과치와 자주 비교된다. FEA시뮬레이션에서의 분석적 모형의 변형은 실물크기의 타워가 충돌(그림 6-2, 6-3 참조)시의 변형과 비교가 된다.

그 시뮬레이션에서의 시간과 마찬가지로 변형의 방식과 규모가 시험자료와 매우 유사하게 비교됨에 주목할 것. 타워의 파손방식은 분석학적으로 미리 예측된 것이다.

6.3.4   예측된 충돌의 힘은 또한 시험에서 측정된 것과 잘 비교가 된다. 시험자료에서의 힘에 대한 것과 비교되는 시뮬레이션에서의 예측된 힘에 대한 자료의 예는 그림 6-4 및 6-5에 있다.

6.3.5   시뮬레이션 작업은 명확한 FEA프로그램으로 확인된 모형을 사용한 과도역학분석이 부재의 파손 및 분리를 포함한 충돌의 전 과정을 상세히 예측하는 능력을 갖고 있음을 보여준다.

6.4 하이브리드 접근방식

6.4.1   하이브리드 접근방식을 이용한 중간급의 숫자상 모형 만들기는 구조물의 전반적인 상태와 취약성의 개선, 바람직한 설계의 개념의 평가 등을 하는 예비설계 수단으로 사용될 수 있다.

이러한 접근방식은 간단한 방식으로 구조물의 많은 부위를 모형화 할 수 있고, 입력으로 FEA같은 분석적 자료 또는 이용 가능한 시험 등을 사용한다. 하이브리드 분석은 상세 설계자료가 부족한 것의 예비설계에 이상적으로 적용되고, 설계 파라미터변화에 잘 적응하며 계산이 빠르다는 장점이 있다.

6.4.2   FEA모형과는 반대로, 제한된 수의 엘리멘트만이 하이브리드 접근방식에서 필요하다. 격자식 진입등 마스트의 숫자상 분석에 사용된 모형들은 전형적으로 약 100개의 빔 엘리멘트로 구성된다. 빔의 기계적 및 파손의 특성은 부분품의 시험에 의해 결정된다.

6.4.3   FEA경우에서와 같이, 하이브리드 분석모형에서 얻어진 결과치는 실물크기시험에서 얻어진 결과치와 훌륭히 비교된다. 그림 6-6은 하이브리드 분석모형에 의해 예측된 충돌시험동안의 전체적인 변형의 과정을 보여준다.

6.4.4   전체적인 변형의 형태 이외에, 충돌시험동안 흡수되는 에너지와 접촉력의 최대치는 그림 6-7 및 6-8에서와 같이 수용할만한 한계 내에로 접근되고 있다.

6.4.5   하이브리드 분석에 요하는 시간은 전형적으로 몇 분간이다.

6.5 컴퓨터 분석에 의한 검증

6.5.1   컴퓨터를 이용한 분석 작업의 목적은 모형충돌의 역량을 실증하고 발전시키는데 있으며, 그리하여 짧은 시간에 절감된 비용으로 결과치를 예견하는데 있다. 6.4.3항에서 설명한대로 이 접근방식은 추가정보를 제공함으로써 시험결과를 입증할 것으로 기대되고 있다.

이는 또한 구조물에서 위치별 특징들, 즉, 기기의 취부, 높이 및 기구의 교환 등을 원활히 하는 능력을 크게 증강시킬 것이다. 이러한 접근방식은 또한 비행장 구조물의 취약성 증명을 하는데 도움이 될 것이다.

6.5.2   일반적으로 하나의 구조물의 모형을 만들고, 모의실험을 하고 구조 역학적 과도수행을 예견하는 것을 잘하기 위해서는 복잡하지만 상업용으로 이용 가능한 소프트웨어 패키지 및 숙련된 모형제조능력이 필요하다.

그러나 분석에 의한 검증이 한번 확인되고 수행되면 이 성능이 여러 상황과 장소를 불문하고 세계적으로 유용할 것임을 알게 된다. 이들 분석들을 수행하기 위한 능력은 구조물충격분야에서의 경험과 기술력을 둘 다 갖춘 특별하고 독자적인 시험 조직체를 통해서 이용할 수 있다.

a) 진입등 타워 - 유리섬유 격자형 구조물

b) 진입등 타워 - 알루미늄 격자형 구조물

진입등 타워 모델

그림 6-1. 3차원적 정형적 요소분석(FEA) 예 -

4ms         12ms        30ms      60ms     10ms

FEA 시뮬레이션

4ms          12ms           30ms              60ms

실물크기의 시험

그림 6-2. 충돌로부터 정형적 요소분석(FEA)시뮬레이션과 실물크기의 시험-

충격속도 140m/h ; 위쪽 충격; 정해진 충격체

4ms              38ms               104ms

FEA 시뮬레이션

4ms          38ms                  104ms

실물크기의 시험

그림 6-3. 충돌로부터의 정형적 요소분석(FEA) 시뮬레이션과 실물크기의 시험-충격속도 140km/h ; 선단 위의 충격 ; 최상단 충격무게 5.44kg ; 정해진 충격체 시간(ms)

시간(ms)

시간(ms)

그림 6-4. 충격의 힘과 에너지- 충격속도 140km/h ; 위쪽 충격 ; 정해진 충격체

시간(ms)

시간(ms)

시간(ms)

그림 6-5. 충격의 힘과 에너지 - 충격속도 140km/h ; 상단부 충격 ;

최상단 충격무게 5.44kg ; 정해진 충격체

그림 6-6. 하이브리드 분석으로부터 실제적인 것과 변형된 것의 실례

그림 6-7. 하이브리드분석 접근(HAA)으로 실물크기의 시험(FST)으로부터 입수결과를 비교한 충격 힘의 추정

그림 6-8. 실물크기의 시험으로부터 입수결과에 대한 비교한 하이브리드분석 접근에 사용되는 충격 에너지 추정

제7장  설치, 검사 및 유지보수

충돌 시 부러지기 쉬운 구조 설계매뉴얼             제7장 설치, 검사 및 유지보수

7.1 일반사항

7.1.1   시각적 및 비시각적 항법보조시설시스템의 기본목적은 항공기의 안전한 운항을 돕는데 있다.

7.1.2   항법보조시스템이 한번 설치되면, 그 효용성은 유지능력에 좌우되며, 그것은 또한 수행되는 유지보수작업의 효율성에 좌우되기도 한다. 설치물의 취약성 및 특수요구사항들을 만족시키는 시각적, 비시각적 보조시설 및 그 지지체를 위한 포괄적이고 체계적인 유지보수체계를 확립하여야 함이 필수적이다.

7.2  설치

7.2.1   취약성 있는 구조물의 설치는 그 철제품 구조물의 공급자 추천에 따라야 한다. 여기서는 구조물과 케이블 및 콘넥터, 그리고 구조물이 고정되는 기초에 대해서 언급한다.

7.2.2   취약성 있는 구조물이 만약 기어오르는 틀로 쓰이거나, 고정사다리 용도로 되어 버린다면 더 이상 취약성의 요구조건을 만족시키지 않는다.

완전함을 갖춘 구조물이란 부착되는 장비가 제자리에 쉽게 설치될 수 있고, 쉽게 올리고 내리고 할 수가 있으며, 그 구조물을 지상에 놓이도록 할 수 있는 구조물을 말한다.

7.2.3   견고한 기초는 정밀 시각적, 비 시각적 항공보조시설물을 설치하는데 있어서 필수적이다. 따라서 기초의 설계는 최대의 안전도를 취한다. 항공보조시설은 보통 콘크리트 기초 위에 설치되는데,

이 기초는 그 위를 지나는 항공기에 대해서 장애물이 되어서는 안 된다. 이 기초는 지표면 아래에 설치하거나, 그 옆면을 비스듬히 경사지게 하여 항공기가 쉽게 그 기초 위를 타고 넘어갈 수 있도록 한다.

기초가 지표면 아래에 있을 경우는 기초 윗부분과 지표면 레벨까지는 적절한 재료로 메워야 한다. 이는 취약성 있는 항공기 보조시설의 설치물, 그 지지체와 더불어 그 보조시설 위로 지나가는 항공기에 대해서 어떠한 위험도 없음을 의미한다.

7.3 검사 및 유지보수

7.3.1   검사의 프로그램은 취약성의 기능이 계속 지속되도록 하기 위해서 그 철제품 공급자의 추천사항이나 요구조건들에 맞도록 수행한다. 검사 과정은 비행장의 안전관리체계의 한 부분으로 취급되어져야 하며, 모든 철제류 및 관련구조체가 최상의 안전규준상태로 검사되고 또한 유지되어야 한다. 공항의 관리자 및 ATS(항공교통업무)제공자가 이 모든 시설물의 최근 상태를 충분히 파악할 수 있도록 한다. 추가로 제대로 된 형식을 갖춘 검사과정을 준수함으로써, 다음의 목표들이 달성될 수 있다.

a) 부속서 14의 표준지침과 추천되는 실무지침, 그리고 국가민항기구(NCAA)의 보증요건을 확인한다.

b) 항공기의 안전도에 영향을 끼칠 수 있는 고장사고, 쓸모없는 상태로 되는 것들, 또는 장애물들, 비행장에 있는 총 인원 등을 적절히 발표를 하고, 개정할 것은 계획대로 시행하는 것 등을 확인한다.

c) 비행장의 안전관리체계를 적용함을 확인한다.

d) 사건, 사고의 경우에 기록, 보고의 체계를 제공한다.

7.3.2   취약성을 요구하는 모든 비행장의 구조물과 시설물은 공항 전체적인 검사과정의 일환으로 검사되어야 하고, 다음과 같이 3단계과정의 형식을 취한다.

a) 1단계. 통상적으로 매일하는 검사로서 전 비행장을 포함한다. 이 1단계는 전 운항지역에 있는 시설물의 일반적인 상태를 전체적으로 보도록 되어 있다. 이들 검사는 하루에 최소 4회 또는 비행장 운영시간동안 최소 4회를 시행하며, 이때 하는 체크사항은 비교적 큰 파손, 일직선으로 정열 되지 않은 상태, 모든 시설물에 대해서 정상작동하지 못하는 것 선별, 시설물의 취약성상태 등이다. 이 검사는 또한 활주로 및 유도로의 위에나 옆에 있는 모든 취약성을 갖는 비행장 표면의 등기구에 대한 물리적 상태도 살핀다. 석양 무렵에 추가로 하는 체크로서 조명등이 안 들어오는 것이나 일렬로 되지 않은 상태 등을 체크한다.

b) 2단계. 비행장을 몇 개의 소구역으로 나누어서 더욱 세밀하게 매일 검사하는 것으로서 가능한 곳은 걸으면서 더욱 포괄적인 평가를 한다. 이 단계의 검사를 실시하는 동안, 모든 취약성을 갖는 시각, 비시각적 보조시설들은 피해상태에 대해 체크를 해야 하고 그 기초 및 앵커볼트까지도 체크한다. 활주로 착륙대와 활주로 시단안전지역 내에 있는 시설물에 관해서는 특별한 주의를 기울인다. 추가로, 각각의 진입등 세트에 대해서 그의 케이블 상태, 등기구류 상태, 마스트나 기타 지지 구조체 상태 등을 1년에 2회씩 체크해야 한다.

c) 3단계. 고위 관리자급 및 간부급 기술자들이 실시하는 경영차원의 검사 및 심사이다. 근본적으로 이 3단계는 2단계 검사에 대한 심사이다. 운영 및 기술부서의 매니저들이 모두 포함되어 전 에어사이드의 검사를 안전관리체계 내에서 실시한다. 이 단계에서는 취약성을 요하는 모든 시설물은 직접 만져보며 검사를 해야 한다.

7.3.3   모든 사람이 각자 독자성을 가지고 수행한 3개 단계별 검사 및 심사평은 자세하게 기록되어야 한다. 추가로, 3개의 단계 모두가 보수할 내용을 기록하는 공식적인 절차이어야 하고, 해당부서에서 보수작업을 하는 것을 확인까지 하도록 해야 한다. 3개 단계의 검수과정의 주된 사항은 이러한 시스템이 절차의 개선, 기술적 및 기타의 변화로부터 도움이 되는지를 정규적으로 재검토하는데 있다. 7.3.2항에 기술된 검사의 절차는 항공기운행을 위하여 최고급의 안전도로 유지되어야 하고, 최상의 실천으로 안전관리원칙이 전 에어사이드 지역에 적용되어야 한다.

7.3.4   더욱이, 유지보수 계획은 하드웨어 공급자의 요구사항이나 추천사항에 의해서 수행되고, 개발되고, 충족되어져야 한다. 모든 유지보수는 숙련되고 유능한 직원에 의해 수행되고 모든 절차는 시설물이 안전하고 기능을 발휘할 수 있고 또 승무원에게 정확한 정보, 조명패턴 및 안내를 제공하도록 해야 한다.

7.3.5   추가적인 절차로서는 거센 바람 또는 기상악화, 제트기류 같은 하중 등에 노출될 수 있는 취약성 시설물의 검사를 위한 준비체계가 되어 있어야 한다.

7.4 (유효기간)

이 메뉴얼은「훈령․예규 등의 발령 및 관리에 관한 규정」(대통령훈령 제248호)에 따라 이 고시를 발령한 후의 법령이나  현실 여건의 변화 등을 검토하여야 하는 2012년 12월 17일까지 효력을 가진다.

부칙(2009.12.18)

① (시행일) 이 예규는 발령한 날부터 시행한다.

부록      항공등화 구매/시설 시 시험검사항목별 요구기준

충돌 시 부러지기 쉬운 구조 설계매뉴얼(안)                                     부 록

시험검사항목	사내검사 실시개수	입회검사 실시개수	해당항목
외관구조검사	전수	5%
광 기둥 광도시험 광색실험	전수 5%	5% 1개
절연저항시험 내전압시험 과전류점등시험	전수 전수 1개	5% 5% -
방수시험 고온시험 저온사이클시험 열 충격 사이클 시험 고온고습시험 표면처리시험	1개 1개 1개 1개 1개 1개	1개 - - - - -
풍속시험 취약성시험 진동시험	1개 1개 1개	- - -	취약성 관련 시험
가속수명시험	1개	-
모의시험 현장시험	- -	- -	취약성 관련 시험 (필요 시 실시)

주 1) 납입등기구수의 5%가 3개 이하의 경우 3개로 함.

주 2) 본 표의 검사항목은 각 등화의 종류마다 적용되는 것으로 함.

충돌 시 부러지기 쉬운 구조 설계매뉴얼                                     부 록