항공기 조종사 비행이론 총정리

예비 파일럿을 위한 필독서

강남규 저자(글)

보민출판사 · 2024년 10월 08일

책 소개

여러분이 지금 알 필요 없는 지식은 과감히 제거하고,
어려운 설명을 최대한 쉬운 말로 풀어내었습니다.

2020년, 코로나가 시작되고 많은 오프라인 수업들이 온라인으로 빠르게 대체되었지만, 조종사 이론교육을 위한 한국어 온라인 교육은 없었습니다. 단편 지식을 전달하는 콘텐츠는 있었지만, 처음부터 끝까지 완벽한 이론 수업을 제공하는 곳은 없었습니다. 그래서 제작한 “자가용 조종사 온라인 강의”가 조종사가 되고 싶은 많은 학생을 위한 제 진심을 담은 첫 강의이자 대한민국 유일한 조종사 온라인 강의였습니다.
2022년 겨울, 한 학생에게 이메일을 받았습니다. “노트필기 할 게 너무 많아요 교관님. 그래도 말씀하시는 거 안 놓치려고 손으로 열심히 정리하면서 듣고 있어요.” 그래서 2023년 1월 1일 새해, 온라인 강의내용을 더 보완해서 강의 듣는 학생들을 위한 교재를 만들어야겠다고 마음먹었습니다. 좀 더 세밀하게, 혹시 틀린 정보는 없는지, 내가 고등학생이라면 이 말이 이해될는지, 곱씹어 읽어보고 체크하고 수정했습니다. 그렇게 2024년 여름이 되어서야 학생들에게 이 책을 보내드릴 수 있게 되었습니다.
제가 미국에서 조종교육을 시작했던 그때를 돌이켜보면, 영어 원서로 된 두꺼운 책들과 미국 교관들의 비영어권 학생들 사정 따위는 봐주지 않는 무지막지한 설명을 들으면서 느꼈던 망막했던 순간들을, 여러분들은 느끼지 않았으면 하는 바람으로 영상과 책을 만들었습니다. Jeppesen PPL부터 CPL까지, 각종 영문교재들과 개인적으로 노트했던 필기들을 총동원하고, 국토교통부에서 발행한 조종사 표준교재를 모두 참고하였습니다. 여러분이 지금 알 필요 없는 지식은 과감히 제거하고, 어려운 설명을 최대한 쉬운 말로 풀어냈습니다. 항공지식은 필연적으로 영문 용어를 알아야 하므로 영문과 한글을 함께 기록하였습니다. 모든 지식이 그렇듯, 글씨보다는 그림이나 사진 한 장으로 이해하는 것이 더 쉽습니다. 그래서 글씨보다 그림과 사진이 더 많습니다.
제가 여러분께 바라는 공부법은 “선생님 되기”입니다. 책의 모든 내용은 “그림 → 요약 → 설명” 순서로 되어 있습니다. 가상의 학생을 앞에 둔 선생님이 되어 그림을 그리고 설명을 할 수 있다면, 그 지식은 여러분 것입니다. 그리고 그게 가장 오래 남는 비결입니다. 여러분이 에어라인에 입사하거나, 또는 어떤 형태로든 항공 분야에 종사하는 항공인이 된 이후에도, 이 책이 이론서로서 여러분 책장에 오래도록 남아 있으면 좋겠습니다.

작가정보

저자(글) 강남규

ㆍ 대한민국 육군 대위 제대
ㆍ 미국 오클라호마 스파르탄 항공대학에서 Flight 전공

미국, 인도네시아, 터키, 한국, 싱가포르 등 국내외 항공사에서 BAE146 부기장, B737 기장으로 근무하였고, 현재는 Business Jet 기장으로 재직 중이다. 대한민국 최초의 고정익 MEDEVAC 파일럿으로 다수의 중증 응급환자 이송 경험을 보유하고 있다. 코로나19를 겪으며 항공 분야에도 온라인 교육이 필요하다는 인식을 같이하여 아퀼라항공과 함께 국내외 학생들이 언제 어디서든 공부할 수 있는 대한민국 최초의 “조종사 온라인 강의”를 제작하였다. 막연하지만 그럼에도 불구하고 오늘도 도전하는 파일럿 지망생들과 온 · 오프라인으로 만나며 다양한 교육자료 개발에 힘쓰고 있다.

온라인 강의 사이트 _ www.eduair.co.kr

목차

• 추천사 (1)
  추천사 (2)
  머리말
  
  
  Part 0. 조종사가 되기 위한 과정과 조건
  0.1. 조종사가 되기 위해 갖추어야 하는 자격과 면허
  0.2. 항공기 자격증의 종류와 업무범위
  0.3. 항공기의 종류, 등급, 형식
  
  
  Part 1. 비행이론(Flight theory)
  1.1. 항공기가 하늘을 나는 원리
  1.1.1. 대기의 구성, 구조, 특성
  1.1.1.1. 대기의 구성
  1.1.1.2. 대기의 구조
  1.1.1.3. 대기의 특성
  
  1.1.2. 공기 밀도의 변화요인 3가지
  1.1.2.1. 압력(Pressure)
  1.1.2.2. 온도(Temperature)
  1.1.2.3. 습도(Humidity)
  
  1.1.3. 공기 밀도와 항공기 성능과의 관계
  1.1.3.1. 동력(Power)과 밀도와의 관계
  1.1.3.2. 추력(Thrust)과 밀도와의 관계
  1.1.3.3. 양력(Lift)과 밀도와의 관계
  
  1.1.4. 날개의 형상과 양력 발생의 원리
  1.1.4.1. 뉴턴의 운동법칙(Newton’s Laws of Motion)
  1.1.4.2. 베르누이 정리(Bernoulli’s Principle)
  1.1.4.3. 에어포일 이론(Airfoil Theory)
  
  1.2. 항공기의 구조
  1.2.1. 항공기의 주요 구성
  1.2.1.1. 동체(Fuselage)의 형태 및 구조
  1.2.1.2. 날개(Wing) 형태 및 구조
  1.2.1.3. 꼬리날개(Ampennage) 형태 및 구조
  1.2.1.4. 이착륙 장치(Landing gear) 형태 및 구조
  1.2.1.5. 동력장치(Power plant) 형태 및 구조
  
  1.2.2. 항공기의 조종장치
  1.2.2.1. 1차 조종면(Primary flight control), 또는 주 조종면
  1.2.2.2. 2차 조종면(Secondary flight control), 또는 부 조종면
  
  1.2.3. 항공기의 시스템
  1.2.3.1. 항공기 엔진의 종류
  1.2.3.2. 왕복엔진의 구성
  1.2.3.3. 왕복엔진의 4행정
  1.2.3.4. 왕복엔진의 흡기계통
  1.2.3.5. 왕복엔진의 점화 시스템
  1.2.3.6. 왕복엔진의 연료 시스템(Fuel system)
  1.2.3.7. 왕복엔진의 오일 시스템(Oil system)
  1.2.3.8. 왕복엔진의 냉각 시스템(Engine Cooling system)
  1.2.3.9. 왕복엔진의 배기 시스템(Exhaust system)
  1.2.3.10. 왕복엔진의 난방 시스템(Heating system)
  1.2.3.11. 공기조화 시스템(Air conditioning system)
  1.2.3.12. 유압계통(Hydraulic system)
  1.2.3.13. 방빙(Anti-icing), 제빙(De-icing)
  1.2.3.14. 왕복엔진의 전기 시스템(Electric system)
  1.2.3.15. 프로펠러(Propeller)
  
  1.2.4. 비행 계기
  1.2.4.1. 이용 목적에 따른 분류
  1.2.4.2. 작동원리에 따른 분류
  
  1.3. 비행원리와 항공역학
  1.3.1. 항공기에 작용하는 4가지 힘
  1.3.1.1. 추력(Thrust)
  1.3.1.2. 항력(Drag)
  1.3.1.3. 양력(Lift)
  1.3.1.4. 무게(Weight)
  
  1.3.2. 날개 끝 와류
  1.3.3. 지면 효과
  1.3.4. 항공기의 안정성
  1.3.4.1. 정적 안정성과 동적 안정성
  1.3.4.2. 세로 안정성, 가로 안정성, 방향 안정성
  1.3.4.3. 그 외 항공기 안정성을 위한 디자인
  1.3.4.4. 안정성과 관련된 특이한 비행현상
  
  1.3.5. 항공기 기동과 역학적 힘
  1.3.5.1. 상승 중에 작용하는 힘
  1.3.5.2. 선회 중에 작용하는 힘
  1.3.5.3. 강하 중에 작용하는 힘
  1.3.5.4. 실속(Stall)
  1.3.5.5. Left turning tendency
  1.3.5.6. 하중계수(Load factor)
  
  
  Part 2. 비행 운용
  2.1. 비행 안전
  2.1.1. 충돌 회피
  2.1.1.1. Visual scanning
  2.1.1.2. Right of way rules
  2.1.1.3. 최저안전고도(Minimum safe altitude, MSA)
  2.1.1.4. Wire strike avoidance
  2.1.1.5. Taxiing in wind
  2.1.1.6. Positive exchange of flight control
  
  2.2. 공항시설
  2.2.1. Runway layout
  2.2.2. Traffic pattern
  2.2.3. Airport visual aids
  2.2.3.1. Runway markings
  2.2.3.2. Taxiway markings
  2.2.3.3. Ramp area(Apron)
  2.2.3.4. Airport sign
  
  2.2.4. Airport light
  2.2.4.1. Beacon lights
  2.2.4.2. Glideslope indicator
  2.2.4.3. Runway lights
  2.2.4.4. Taxiway lights
  2.2.4.5. Approach lights
  2.2.4.6. Pilot controlled lights
  2.2.4.7. Obstruction lights
  
  2.2.5. Runway incursion avoidance
  
  2.3. 항공지도
  2.3.1. 경도, 위도, 적도, 대권, 소권, 자오선, 본초자오선, 대권항로, 항정선 항로
  2.3.2. 항공 차트
  2.3.2.1. 투영법(Projection)
  2.3.2.2. Sectional charts
  
  2.4. 공역
  2.4.1. Class A airspace
  2.4.2. Class B airspace
  2.4.3. Class C airspace
  2.4.4. Class D airspace
  2.4.5. Class E airspace
  2.4.6. Class G airspace
  2.4.7. Airspace 손가락 암기법
  2.4.8. 공역별 VFR Weather minimum
  2.4.9. Airspace 총정리
  
  
  Part 3. 항법
  3.1. 재래식 항법
  3.1.1. 지문항법
  3.1.2. 추측항법
  3.1.3. VFR Cruising altitude
  3.1.4. VFR Fuel requirements
  
  3.2. VOR Navigation
  3.2.1. Frequency
  3.2.2. HF, VHF, UHF
  3.2.3. VOR이란?
  3.2.3.1. VOR ground equipment
  3.2.3.2. VOR airborne equipment
  3.2.3.3. VOR navigation procedure
  3.2.3.4. VOR error
  3.2.3.5. Checking VOR accuracy
  3.2.3.6. HSI(Horizontal situation indicator)
  3.2.3.7. VOR 연습문제
  
  3.3. ADF Navigation
  3.2.1. ADF란?
  3.3.1.1. ADF ground equipment(NDB)
  3.3.1.2. ADF airborne equipment
  3.3.1.3. ADF navigation procedure
  3.3.1.4. ADF limitations
  3.3.1.5. Movable card indicator
  3.3.1.6. RMI(Radio magnetic indicator)
  
  3.4. Flight planning 처음부터 끝까지
  
  
  Part 4. 항공 기상
  4.1. 기상 일반
  4.1.1. 지구의 대기
  4.1.1.1. 대기의 조성(Composition)
  4.1.1.2. 대기의 연직 구조
  
  4.1.2. 열과 온도
  4.1.2.1. 온도의 종류
  4.1.2.2. 온도의 변환
  4.1.2.3. 열 전달
  4.1.2.4. 비열(Thermal response)
  
  4.1.3. 수증기
  4.1.3.1. 물의 순환
  4.1.3.2. 물의 상태 변화
  4.1.3.3. 상대습도(Relative humidity)
  4.1.3.4. 이슬점(Dew point)
  4.1.3.5. 온도와 이슬점 간격(Temperature-dew point spread)
  
  4.1.4. 지구 대기의 열적 불균형
  4.1.4.1. 지구 대기의 에너지 균형
  4.1.4.2. 지구 표면과 대기 사이의 열적 불균형
  4.1.4.3. 위도 변화에 따른 열적 불균형
  4.1.4.4. 계절의 변화
  4.1.4.5. 주 ㆍ 야 온도의 일변화
  
  4.2. 항공 기상
  4.2.1. 대기압과 고도
  4.2.1.1. 대기압
  4.2.1.2. 기압의 변화
  4.2.1.3. 밀도의 변화
  
  4.2.2. 바람
  4.2.2.1. 풍향
  4.2.2.2. 고기압과 저기압
  4.2.2.3. 바람에 작용하는 3가지 힘
  4.2.2.4. 지상풍, 상층풍, 지균풍
  
  4.2.3. 대기의 순환과 제트기류
  4.2.3.1. 회전 지구 순환계(Rotating earth circulation system)
  4.2.3.2. 제트기류(Jet stream)
  
  4.2.4. 국지풍
  4.2.4.1. 해풍(Sea breeze)
  4.2.4.2. 육풍(Land breeze)
  4.2.4.3. 호수풍(Lake breeze)
  4.2.4.4. 계곡풍(Valley breeze)
  4.2.4.5. 산풍(Mountain breeze)
  
  4.2.5. 기단, 전선, 저기압 파동모형, 건조선
  4.2.5.1. 기단(Air mass)
  4.2.5.2. 전선(Front)
  4.2.5.3. 저기압 파동모형(Wave cyclone model)
  4.2.5.4. 건조선(Dry line)
  4.2.5.5. 그 외 전선
  
  4.2.6. 고도에 따른 온도 변화와 구름 형성
  4.2.6.1. 단열 감소율(Adiabatic lapse rate)
  4.2.6.2. 연직 운동과 구름의 형성
  4.2.6.3. 대기 안정도(완전 안정, 완전 불안정, 조건 불안정)
  
  4.2.7. 구름
  4.2.7.1. 적난운(CB, Cumulonimbus)
  4.2.7.2. 적운(CU, Cumulus), 타워형 적운(TCu, Towering Cumulus)
  4.2.7.3. 층운(Stratus)
  4.2.7.4. 층적운(Stratocumulus)
  4.2.7.5. 난층운(Nimbostratus)
  4.2.7.6. 고층운(Altostratus)
  4.2.7.7. 고적운(Altocumulus)
  4.2.7.8. 권적운(Cirrocumulus)
  4.2.7.9. 권운(Cirrus)
  4.2.7.10. 권층운(Cirrostratus)
  4.2.7.11. 그 외, 렌즈구름(Lenticular cloud)과 두루마리구름(Rotor cloud)
  
  4.2.8. 강수
  4.2.8.1. 강수 형성을 위한 필요 성분
  4.2.8.2. 강수의 성장(발달) 과정
  4.2.8.3. 강수의 형태
  
  4.2.9. 시정에 영향을 미치는 요인
  4.2.9.1. 안개(Fog)
  4.2.9.2. 박무(Mist)
  4.2.9.3. 연무(Haze)
  4.2.9.4. 연기(Smoke)
  4.2.9.5. 강수(Precipitation)
  4.2.9.6. 먼지폭풍(Dust storm), 모래폭풍(Sand storm)
  4.2.9.7. 화산재(Volcanic ash)
  
  4.2.10. 난기류
  4.2.10.1. 대류성 난기류(Convective turbulence)
  4.2.10.2. 기계적 난기류(Mechanical turbulence)
  4.2.10.3. 산악파(Mountain wave)
  4.2.10.4. 윈드시어 난기류(Windshear turbulence)
  4.2.10.5. 항공기에 의한 난기류(Wake turbulence, Wing tip vortices)
  
  4.2.11. 착빙
  4.2.11.1. 과냉각수(Supercooled water droplet)
  4.2.11.2. 구조 착빙(Structural icing)의 종류
  4.2.11.3. 착빙과 양력계수
  4.2.11.4. 전선에서 착빙이 생기는 조건
  4.2.11.5. 산악에서 착빙이 생기는 조건
  
  4.2.12. 뇌우
  4.2.12.1. 뇌우의 형성조건
  4.2.12.2. 뇌우의 일생(발달-성숙-소멸)
  4.2.12.3. 뇌우의 종류와 이동
  4.2.12.4. 뇌우의 위험 요소 7가지
  
  4.2.13. 열대성 저기압
  
  4.3. 항공 기상정보
  4.3.1. METAR
  4.3.2. TAF
  4.3.3. Winds aloft
  4.3.4. AIRMET
  4.3.5. SIGMET

추천사

• 김종복 (한국항공대학교 교수/부원장)

  “비행기 조종사라는 직업은 많은 젊은이들에게 꿈과 도전의 상징입니다. 그 꿈을 현실로 만들기 위해서는 탄탄한 이론 지식을 습득해야 합니다. 수년간 많은 학생들을 진로 및 진학 상담을 하면서 학생들이 공통적으로 토로했던 어려움을 알게 되었습니다. 그것은 항공서적이 원서로 되어 있고, 설명과 해설이 이해하기 어렵다는 것입니다. 2018년 FAA자격증 소지자이면서 현역 기장이신 저자와 처음 인연을 맺은 후 항공교육에 관한 많은 고민과 계획을 나누었습니다. 2020년 조종사 지망생을 위한 대한민국 최초의 온라인 강의 콘텐츠를 제작하게 되었으며, 2024년 저자는 그 열정과 노력을 담아 마침내 한 권의 책으로 출간하게 되었습니다. 이 책은 파일럿이 되기 위해 첫발을 내딛는 학생들이 꼭 알아야 하는 핵심이론을 체계적이면서도 쉽게 설명하는 데 중점을 두고 있습니다. 저자는 복잡한 항공이론을 직관적이고 이해하기 쉬운 방식으로 그림과 함께 풀어내고 싶어 했습니다. 독자들이 비행의 원리와 이론들을 명확히 이해하면서 어떻게 공부해야 하는지 가이드라인을 제시하고 있습니다. 비행학교 입학을 준비하는 예비 파일럿이나 항공에 대한 깊이 있는 이해를 원하는 이들에게 유용한 교재가 될 것입니다. 비행에 대한 열정과 호기심을 가진 모든 분들을 위해, 이 책이 여러분의 꿈을 현실로 만드는 데 도움이 되기를 기원합니다.”

• 김선희 (편집위원)

  “이 책을 읽는 이라면 누구라도 한 번쯤은 하늘을 나는 비행기를 바라보면서 가슴 설레는 느낌을 받은 적이 있을 것이다. 그것은 일상을 떠나서 새로운 세계를 경험하고자 하는 설렘 때문일 수 있고, 하늘을 날고 싶어 하는 인간의 오랜 꿈 때문일 수도 있다. 이 때문에 많은 사람들이 평생 비행기를 타며 세계 곳곳을 누비는 항공기 조종사라는 직업에 대한 동경을 가진다. 하지만 단순히 동경의 대상으로 항공기 조종사를 평생 직업으로 선택해서는 안 된다. 항공기 조종사의 역할은 단순히 항공기를 조종하는 것을 넘어 승객과 승무원의 안전을 책임지고, 복잡한 항공 시스템을 관리하며, 다양한 상황에서 신속하고 정확한 의사결정을 내려야 하기 때문에 높은 전문성과 책임감이 요구되는 직업이며, 지속적인 학습과 훈련이 필수적이다. 그러하기에 항공기 조종사는 실제로 매우 까다롭고 어려운 자격요건을 갖추어야 하는 전문 직종이다. 조종사가 되기 위해서는 뛰어난 신체능력, 정신적 안정성, 그리고 탁월한 비행 기술이 필요하다. 이러한 까다로운 자격요건으로 인해 조종사가 되는 것은 일반인들에게는 쉽지 않은 꿈으로 여겨지고 있다. 안타까운 일이지만 항공기 조종사 지망생들은 마땅한 표준교재가 없는 상황에서 기존의 중구난방식으로 구성된 책이나 인터넷에 나오는 내용에 의존하는 현실이다. 그런 식으로 얻은 정보들은 정작 이들의 궁금증과 갈증을 해소하기엔 너무나 역부족인데도 말이다. 이 책은 조종사가 되기 위한 과정과 조건, 비행이론, 비행운용, 항법, 항공기상 등 다섯 가지 주제로 크게 구성되어 있다. 그동안 항공기 조종사가 되고 싶은 사람은 많았지만 조종사가 정확히 어떤 일을 하고, 어떤 방법으로 조종사를 준비해야 하는지에 대한 정보를 얻을 곳이 없었다. 이 책은 항공기 조종사를 꿈꾸는 사람이라면 누구나 다 본인의 꿈에 한 걸음 더 가깝게 다가설 수 있는 체계적인 항공지식을 얻을 수 있는 길잡이가 될 것이다.”

출판사 서평

이 책은 〈조종사 온라인 강의〉 수강생들을 위한 맞춤형 교재로서 세계 최초로 〈조종사 온라인 강의〉와 교재를 하나의 패키지로 구성하여 장소와 시간에 관계없이 언제 어디서든 학습할 수 있도록 하였다. 저자는 보다 양질의 교육자료를 제공함으로써 더 많은 수강생들이 유입되고, 피드백을 통해 앞으로 더 좋은 교육자료 제작에 반영해 나간다면, 파일럿이 되고자 하는 사람들을 위한 필수과정으로 자리매김해 나갈 수 있을 것으로 기대하고 있다.
국토부에서 발행한 “조종사 표준교재”는 설명이 어렵고 난해할 뿐만 아니라 에어라인 수준의 지식까지도 포함하고 있어 초보자가 참고하기에 어려움이 많은 문제점이 있었다. 이에 따라 이 책은 항공지식을 처음 접하는 학생도 쉽게 이해할 수 있으면서 핵심적인 내용만 담아내었다. 또한 미국 조종유학(FAA)을 준비하거나 이미 시작한 학생들 중에는 영어 원서와 외국인 교관의 설명만으로 이해하기 어려운 항공지식들이 많이 있음을 토로하곤 한다. 이에 따라 영어 원서에 수록된 항공지식을 모두 빠짐없이 수록하고 있으면서도 구체적이고 쉬운 문체로 쓰였다.
그동안 시중에는 항공 관련 학과를 지원하고자 하는 고등학생들이 입시준비 과정에서 마땅히 참고할 만한 짜임새 있고 쉬운 교재가 없었다. 이 책을 통하여 저자는 파일럿이 되고 싶은 사람들이 꼭 알아야 할 지식은 무엇이며, 어떻게 준비해야 하는지 자세한 가이드를 제공하고 있다. 학자가 아닌 파일럿의 시각과 경험으로 제작했기 때문에, 이론적으로만 접근하지 않고 실제로 현실에서 어떻게 적용되고, 무엇이 중요한지를 자세히 풀어냈기에 파일럿을 꿈꾸는 이라면 꼭 읽어보시기를 바란다.

[대상독자]
(1) 자녀 진로를 고민하는 학부모님들
(2) 구술 및 이론시험을 준비하고 있는 학생
(3) 항공운항학과에서 공부 중인 국내외 대학교 학생
(4) 파일럿(조종사)을 꿈꾸는 중 · 고등학교생 및 대학생
(5) 이미 면장을 취득하였지만 체계적인 이론 공부를 필요로 하는 학생
(6) 미국 포함 해외 항공유학을 준비하거나 이미 현지에서 공부 중인 학생

조종사가 되기 위해 공부하는 모든 학생들이 바이블처럼 공부하는 원서인 Jeppesen Private pilot, Jeppesen Instrument Commercial, Instrument flying handbook, Aviation weather, Aviation weather service, Aircraft systems for pilot, 대한민국 국토부에서 발행한 조종사 표준교재 4권 등 총 10권의 핵심만 뽑아서 예비 파일럿들이 전문용어에 익숙해지고, 영어로 된 원서내용을 좀 더 쉽고 충실히 이해하도록 하였다.

기본정보

ISBN	9791169572170
발행(출시)일자	2024년 10월 08일
쪽수	516쪽
크기	188 * 256 * 31 mm / 1151 g
총권수	1권