[항공역학] 고도의 종류

앞서 알아보았듯이 항공에는 여러 종류의 속도가 존재한다. 하지만 속도뿐 아니라 고도도 여러 종류의 고도가 존재하며 고도의 착각은 사고로 이어질 수 있기에 필수적으로 숙지해야 한다. 항공법 및 규칙의 시초는 미국의 FAA라 할 수 있고 미국의 고도 단위는 피트(feet)이기에 피트를 표준 단위로 표기할 것이다. 미터로 환산하기 위해선 대략 3.3을 곱하면 된다. 본론으로 돌아와 속도처럼 고도도 암기를 위한 기억 도구 (Mnemonic Device)가 존재하는데, IPAD T이다.

 

첫 번째는 I, Indicated Altitude (지시고도)이다. 지시고도란 고도계에서 읽히는 고도 그 자체를 의미한다. 물론 고도계는 Kollsman Window라는 기압을 조정하는 단추가 있는데 이는 ISA에서 지정한 표준기압과 실제 기압(온도 등으로 인해)이 다르기 때문에 주변 기압이 바뀌는 만큼 조정을 해줘야 한다. 지시계의 고도는 static port로 인해 측정되는데 이는 비행기의 옆면에 붙어있다. 옆면에 붙어있는 이유는 아무리 비행기가 빨리 움직여도 동압의 영향을 받지 않게 설계되기 위함이다. Kollsman window로 조절을 해줘야 하는 이유는 ISA가 지정한 표준기압과 실제 기압은 같지 않기 때문이다. 날씨가 표준기온보다 더 높을 수도 있고, 다른 이유로 기압 차가 날 수 있기도 하기 때문이다. 또한 비행하기 전 preflight를 통해 static port가 막혀있지는 않은지, 다른 문제는 없는지 살펴야 한다.

 

두 번째인 P는 Pressure Altitude (기압고도)이다. ISA에서 지정한 표준기압은 29.92inHg (머큐리), 1013.25mb이다. 고도계의 Kollsman Window를 29.92inHg로 맞춘 후 지시하는 고도가 바로 기압고도이다. 첫 번째 지시고도를 통해서 유추할 수 있겠지만 공항이나 센터에서 지시하는 고도계 기압이 29.92inHg라면 지시고도와 기압고도는 동일하다. 그렇다면 기압고도는 언제, 왜 사용되는 걸까? 지구상 각 지역의 평균해수면 고도는 (Mean Sea Level) 모두 다르며 기상 차이로 인해 온도 또한 다르다. 그러므로 공기 밀도도 다르고 지시되는 고도계 수치 또한 다르다. 고도계 수치가 다를 수밖에 없는 이유는 그렇게 맞춰야 그래도 정확한 진고도를 알 수 있기 때문이다. 하지만 만약 고도가 정말 높다면, 각각의 고도계 값은 의미가 없어지며 오히려 문제의 소지가 될 수도 있다. 고로 고도 18,000ft, FL180 이상부터는 항공 법규상 고도계 세팅을 29.92inHg로 통일하게 되어있다. 민항공기의 경우 대부분 FL180 이상의 고도에서 비행하기 때문에 모두 고도계 수치를 통일해 기압고도를 사용함으로써 사고충돌을 방지할 수 있는 것이다.

 

세 번째는 Absolute Altitude (절대고도)이다. 단어 자체에 의미가 잘 내포된 것처럼 비행기 가장 낮은 부분과 지상과의 거리를 의미한다. 모든 고도는 절대 고도 아니냐는 질문을 할 수 있지만 그렇지 않다. 기압고도만 해도 가상의 표준기압 기준 고도이며 지시고도 또한 통상적으로 해수면고도 (Mea Sea Level)으로부터의 거리지 절대고도가 아니다. 절대고도는 비행기가 산악 지형 등을 지나갈 때 부딪힐 위험을 방지하기 위해 사용할 수 있는 것처럼 지상과 비행기 기체 간에 간격이 얼마나 나는지 확인할 때 유용하게 쓰일 수 있다.

 

네 번째는 Density Altitude (밀도고도)이다. 밀도고도란 기압고도에서 비표준 온도의 값을 수정한 고도이다. ISA가 정한 표준기압에서는 온도 또한 정해져 있는데 실제 온도는 다양한 기상 현상으로 인해 매번 같을 수가 없다. 고로 해당 차이만큼 수정한 것을 밀도고도라 하는데 이 밀도고도는 항공기 성능을 미리 측정하는 데 주로 사용된다. 조금 더 설명하자면 오늘 예정된 비행을 가기 전에 지상 온도를 통해 밀도고도를 미리 계산하고, 실제 비행장 해수면고도가 1000ft인데 날씨가 꽤 더워 밀도고도가 2000ft라면 비행기의 성능은 그만큼 떨어지는 것이다. 이는 고도가 올라갈수록 공기 밀도가 낮아지고 공기 밀도가 낮아지면 비행기 날개 위로 흐르는 그리고 프로펠러가 추력을 발생시킬 수 있는 공기 분자가 더 적기 때문에 성능 또한 감소하는 것이다.

 

마지막은 True Altitude (진고도)이다. 진고도는 평균해수면으로부터의 고도이다. 실제 비행을 하면 Kollsman Window를 주어진 값으로 설정하면 볼 수 있는 고도인데, 비행할 때 가장 많이 사용되는 고도이다. 비행을 하지 않았으면 비행장 기준 고도를 0ft라고 착각하는 경우가 많은데 공항의 표고는 평균해수면으로부터의 고도이다. 평균해수면 고도가 높아 1,500ft라면 아직 이륙하지 않았어도 고도계에는 1,500ft라고 표시될 것이다. 진고도는 지역에 따라 바뀌기 떄문에 비행 중 관제에 의해 수시로 바꿔줘야 제대로 된 값을 고도계가 표시할 수 있으며 올바른 값으로 모든 항공기가 해당 지역에서 비행해야 사고 확률을 줄일 수 있다.

 

이처럼 5가지 기본 고도에 대해 알아봤다. 실제 비행을 하기 위해선 해당 고도를 숙지할 뿐만 아니라 언제 어떻게 사용되는지도 기본 상식으로 알아야 한다. 또한 고도는 정압을 통해 측정되기 때문에 생각보다 아날로그한 방식으로 측정된다는 점도 그리고 그만큼 오류가 날 수 있다는 점도 참고하기 좋은 사항인 것으로 사료된다.