운항승무원용 산소시스템의 성능검측방법 및 시스템

운항승무원용 산소시스템의 성능검측방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR DETECTING THE PERFORMANCE OF A CREW OXYGEN SYSTEM}

본 발명은 항공기 장비의 운항 상태를 검측하는 방법과 시스템에 관한 것이며 특히 운항승무원용 산소시스템의 성능검측방법 및 시스템에 관한 것이다.

종래 항공기의 운항 고도는 일반적으로 7000-15000미터이다. 이와 같은 고공에서 공기속의 산소 함량은 매우 낮으며, 산소 분압은 통상 십수kPa 밖에 안되어 정상적인 호흡을 유지하기 어렵다. 항공기는 일반적으로 모터를 이용하여 공기를 증압한 후 캐빈에 유입시켜 산소를 공급한다. 그러나, 예외적인 상황, 예를 들어 캐빈 압력이 줄어들거나 또는 기타 필요시 운항승무원과 여객에게 호흡용 산소를 별도로 제공할 필요가 있다.

항공기에는 운항승무원용 산소시스템과 여객용 산소시스템을 포함하여 두가지 독립적인 산소시스템이 마련되어 있다. 운항승무원용 산소시스템은 기내 산소통안에 저장된 고압산소를 사용하며, 감압하여 희석한 후 조종석에 있는 운항승무원에게 제공된다. 여객용 산소시스템은 화학반응을 통해 산소를 얻으며 이를 여객과 캐빈승무원에게 제공된다.

운항승무원용 산소시스템은 항공기의 안전한 운항에 있어서 매우 중요하다. 운항승무원용 산소 성능을 검측하는 종래 방법에 따르면, 일반적으로 수동으로 기내 산소시스템의 압력을 기록하며, 기내 산소시스템의 압력이 문턱값 미만인 경우 산소통을 교체한다. 또는 기내 산소시스템의 압력이 문턱값 미만인 경우 경보를 발생하여 산소통을 교체하도록 항공기 시스템을 설정한다. 또한, 하드 데드라인에 맞추어 산소통을 교체하는 항공사도 있다.

그러나, 상술한 그 어떤 방법이든 모두 항공사의 경영 코스트를 증가시킨다. 더욱 중요한 것은, 기내 산소시스템의 누설량이 비교적 적은 경우, 상기 어떤 방법으로도 제때에 발견할 수 없으며 고장을 제때에 제거할 수 없다. 이로 인해 운항승무원용 산소시스템의 고장 제거와 정비는 거의 사후 처리로 되며, 항공기의 안전한 운항을 확보할 수 없게 된다. 또한, 운항승무원용 산소시스템의 누설 고장을 제거하는데 많은 시간이 소요되는 관계로 항공기 운항 지연, 나아가 결항을 초래하게 된다.

[과제의 해결 수단]

종래 기술에 존재하는 하나 또는 다수의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 측면에 따르면, 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소압력, 대기온도 및 조종석온도를 획득하는 단계, 획득한 상기 산소통의 산소압력, 상기 대기온도 및 상기 조종석온도를 토대로 운항승무원용 산소메시지를 생성하는 단계, 상기 운항승무원용 산소메시지를 수신하여 상기 산소통내 산소의 표준온도에서의 압력을 획득하는 단계, 및 상기 운항승무원용 산소시스템의 성능을 확인하는 단계를 포함하는 운항승무원용 산소시스템의 성능검측방법이 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소압력, 대기온도 및 조종석온도를 획득하는 단계, 및 획득한 상기 산소통의 산소압력, 상기 대기온도 및 상기 조종석온도를 토대로 운항승무원용 산소메시지를 생성하는 단계를 포함하는 운항승무원용 산소메시지의 생성방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 운항승무원용 산소압력데이터획득장치; 운항승무원용 산소압력데이터획득장치에 의해 획득된 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소압력, 대기온도 및 조종석온도를 토대로 운항승무원용 산소메시지를 생성하고, 상기 운항승무원용 산소메시지를 운항승무원용 산소메시지전송장치를 이용하여 전송하는 운항승무원용 산소메시지생성장치; 및 운항승무원용 산소메시지를 수신하여 상기 산소통내 산소의 표준온도에서의 압력을 얻어, 상기 운항승무원용 산소시스템의 성능을 확인하는 운항승무원용 산소압력데이터처리장치를 포함하는, 운항승무원용 산소시스템의 성능검측시스템이 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소압력을 측정하는 압력센서; 상기 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소압력, 대기온도 및 조종석온도를 획득하여 운항승무원용 산소메시지를 생성하고, 상기 운항승무원용 산소메시지를 항공기의 운항정보교신시스템 ACARS를 이용하여 전달하는, ACMS 시스템의 항공기통합데이터시스템 AIDS의 데이터관리유닛 DMU 또는 그 일부; 및 ACARS로부터의 상기 운항승무원용 산소메시지를 수신하여 상기 산소통내 산소의 표준온도에서의 압력을 얻고 그로부터 상기 운항승무원용 산소시스템의 성능을 확인하는 서버를 포함하는 운항승무원용 산소시스템의 성능검측시스템이 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소압력, 대기온도 및 조종석온도를 획득하는 단계, 획득한 상기 산소통의 산소압력, 상기 대기온도 및 상기 조종석온도를 토대로 운항승무원용 산소메시지를 생성하는 단계, 상기 운항승무원용 산소메시지를 수신하여 상기 산소통내 산소의 표준온도에서의 압력을 얻는 단계, 상기 운항승무원용 산소시스템의 성능이 저하되었는지를 확인하는 단계, 및 상기 운항승무원용 산소시스템의 성능 저하에 대응하여 상기 운항승무원용 산소시스템에 대한 정비를 준비하는 단계를 포함하는 운항승무원용 산소시스템의 정비방법이 제공된다.

이하, 도면과 결부하여 본 발명의 바람직한 실시방식에 대해 더욱 상세한 설명을 하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 항공기의 운항승무원용 산소시스템 구성을 보여준 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 항공기의 운항승무원용 산소시스템의 지선 구성을 보여준 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압력센서의 회로 구성을 보여준 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 운항승무원용 산소성능검측시스템을 보여준 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 운항승무원용 산소메시지의 생성 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 운항승무원용 산소성능검측시스템의 예를 보여준 도면이다.
도 7은 운항승무원용 산소시스템성능의 변화 곡선을 보여준 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 운항승무원용 산소시스템의 성능검측방법의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소의 표준상태 압력과 측정 시간의 관계를 보여준 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소의 표준상태 압력과 측정 시간의 관계를 보여준 도면이다.
도 11은 도 10에 따른 실시예의 운항승무원용 산소시스템에 있어서 3일간의 순환평균 24시간 누설율과 측정시간의 관계를 보여준 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 항공기의 운항승무원용 산소시스템에 대한 정비 방법의 흐름도이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 항공기의 운항승무원용 산소시스템 구성을 보여준 도면이다. 도 1에서 보여준 바와 같이, 운항승무원용 산소시스템(100)은 산소통(101), 감압조절기(102)와 산소공급라인(103)을 포함한다. 산소통(101)에는 고압산소가 저장된다. 산소통(101)은 감압조절기(102)에 연결된다. 고압산소는 감압조절기(102)를 거쳐 저압산소로 변환된다. 저압산소는 산소공급라인(103)을 거쳐 조종사 마스크(110), 부조종사 마스크(130), 관찰원 마스크(120)와 제2관찰원 마스크(140)에 공급된다. 도면에서 조종사 마스크(110), 부조종사 마스크(130)와 제2관찰원 마스크(140)에는 산소마스크가 수납되는 수납박스를 나타냈으나(산소마스크는 수납박스에 수납된다), 도면에는 관찰원 마스크가 관찰원 마스크(120)와 관찰원 마스크 수납박스(121)로 분리된 상태를 나타냈다. 산소통(101)은 또한 방출관(104)을 통해 파단 디스크(105)에 연결된다. 산소통의 압력이 지나치게 클 경우 파단 디스크(105)는 파단되며 산소는 캐빈 밖으로 유출된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 항공기의 운항승무원용 산소시스템의 지선 구성을 보여준 도면이다. 도 2에서 보여준 바와 같이, 전체 운항승무원용 산소시스템의 지선은 고압구간과 저압구간으로 구분된다. 산소통(101)에 저장된 고압산소는 스플리터(210)를 거친 후 그 중 하나의 지선은 방출관에 연결되며 파단 디스크를 통해 캐빈 밖으로 연결되어 과압을 방지한다. 다른 하나의 지선은 감압스플리터(220)에 연결된다. 도 1의 감압조절기와는 다르게, 감압 스플리터(220)는 감압과 스플리트 이 두가지 기능을 수행한다. 감압 및 스플리트를 거친 후 두 지선은 산소공급라인에 연결되어 각각 운항승무원용 산소마스크에 산소를 공급한다. 다른 하나의 지선은 테스트 포트에 연결되어 테스트를 진행한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 감압조절기 또는 감압스플리터에 압력센서(230)와 같이 산소통내 산소압력을 측정하는 압력센서가 장착된다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 압력센서(230)는 스플리터(210)의 하나의 지선 또는 산소통의 하나의 지선에 연결될 수도 있다. 결과적으로 압력센서(230)는 고압구간의 임의의 위치에 장착되어 산소통내 산소압력을 측정할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압력센서의 회로 구성을 보여준 도면이다. 도시한 바와 같이, 압력센서(300)는 내부 회로를 보호하는 하우징(310)을 포함한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 압력센서(300)는 압전결정형 센서이며 전원단 Va와 접지 사이에 연결된 압전결정(320)을 포함한다. 산소압력은 압전결정에 작용한다. 압전결정은 산소압력을 전기적 신호로 변환시킨다. 산소압력을 대표하는 전기적 신호는 항공기 데이터시스템에 전송된다. 이종(異種) 항공기는, 에어버스사의 ACMS 시스템(Aircraft Condition Monitoring System) 또는 보잉사의 AHM 시스템(Aircraft Heath Monitor)과 같이 서로 다른 항공기 데이터시스템이 구비될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 운항승무원용 산소성능검측시스템을 보여준 도면이다. 도시한 바와 같이, 운항승무원용 산소성능검측시스템은 운항승무원용 산소압력데이터획득장치(401), 운항승무원용 산소메시지생성장치(402), 운항승무원용 산소메시지전송장치(403) 및 운항승무원용 산소데이터처리장치(404)를 포함한다.

운항승무원용 산소압력데이터획득장치(401)는 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소의 압력데이터를 획득한다. 도 1 내지 도 3의 실시예에 따른 항공기의 운항승무원용 산소시스템 및 그 압력센서를 본 실시예에 따른 운항승무원용 산소압력데이터획득장치(401)에 적용하여 필요한 운항승무원용 산소압력데이터를 획득할 수 있다. 운항승무원용 산소압력데이터획득장치(401)는 그밖의 다른 방식을 이용하여 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소의 압력데이터를 획득할 수도 있다. 운항승무원용 산소가 안전한 운항에 있어서 중요하므로 각종 항공기는 거의 모두 운항승무원용 산소의 압력데이터를 자동으로 획득하도록 되어 있다. 즉, 종래의 항공기에는 모두 각자의 운항승무원용 산소압력데이터획득장치가 장착되어 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 본 발명에 따른 운항승무원용 산소압력데이터획득장치(401)는 이와 같은 운항승무원용 산소압력데이터획득장치의 어느 하나일 수 있다.

또한, 항공기 시스템이 점점 복잡해짐에 따라, 항공기 데이터시스템은 매우 큰 발전을 가져왔다. 그 예로 에어버스의 ACMS 시스템과 보잉사의 AHM 시스템을 들 수 있다. 그리고, 중앙오류표시시스템 CFDS(Centralized Fault Display System)도 발전을 가져왔다. 이들 시스템의 특징은 실시간으로 검측된 데이터에 근거하여, 일정한 트리거링 조건을 충족할 경우, 특정 데이터를 포함하는 메시지를 자동으로 생성한다는 점이다. 본 실시예에 따른 운항승무원용 산소메시지생성장치(402)는 이들 시스템 또는 이들 시스템의 일부일 수 있다.

에어버스사의 ACMS 시스템을 예로 들고, 보잉사의 AHM 시스템은 이에 준하여 처리한다고 할 경우, ACMS 시스템은 항공기통합데이터시스템 AIDS(Aircraft Integrated Data System)을 포함한다. 여기서 데이터관리유닛 DMU(Data Management Unit)는 AIDS 시스템의 핵심이며, DMU는 두가지 매우 중요한 기능을 구비한다.

- 블랙박스로부터의 데이터를 포함하는 항공기의 각종 파라미터를 수집, 처리 및 기록을 한다. 이들 파라미터는 DMU의 메모리 또는 AIDS 디지털 기억장치 DAR (Digital AIDS Recorder)와 같은 외부 기억장치에 기억된다.

- 시스템 메시지를 생성한다. 항공기 상태 또는 시스템 파라미터가 메시지의 트리거링 조건을 충족할 경우 메시지를 트리거링한다. 이들 메시지는 모두 DMU의 비휘발성 메모리에 기억된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 운항승무원용 산소메시지생성장치(402)는 DMU 또는 DMU의 일부다. 운항승무원용 산소메시지생성장치(402)는 운항승무원용 산소압력데이터획득장치(401)로부터 운항승무원용 산소시스템의 산소압력데이터를 획득한다.

운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소압력은 온도와 관련되므로, 산소압력을 획득함과 동시에 산소통내 산소온도를 획득해야 한다. 그러나, 산소시스템에는 일반적으로 온도센서가 장착되어 있지 않으므로, 기타 측정가능한 온도를 이용하여 산소통내 산소온도를 연산해야 한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 운항승무원용 산소시스템에 산소온도를 측정하는 온도센서를 장착할 수 있다.

운항승무원용 산소시스템의 산소통의 위치를 고려하여, 본 발명의 일실시예는 아래 식으로 산소통내 산소온도를 얻을 수 있다.

여기서, Tat는 대기온도 또는 항공기 바깥 온도를 표시하고，Tc는 조종석온도를 표시하고，k ₁ 와 k ₂ 는 조정 파라미터이며，k ₁ +k ₂ =2이다. 본 발명의 일례에서 k ₁ >k ₂ 이다. 즉, 산소온도 T와 대기온도 Tat는 조종석온도 Tc와 관련되며, 대기 온도의 영향력은 조금 더 크다. 물론, 기타 평균값에 관한 공식을 이용하여 산소온도를 연산할 수도 있다.

본 발명의 일례에서, k ₁ =k ₂ 이다. 즉, 식(1)을 아래 식과 같이 변경할 수 있다.

여기서, k는 조정 파라미터이다. 본 발명의 일례에서，k는 값 1에 비교적 근접하는 값이다. k, k ₁ 과 k ₂ 은 실제 측정을 통하거나 통계 분석을 통해 얻을 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, k=1일 수 있다. 식(2)를 아래와 같이 변경할 수 있다.

이와 같이 얻은 산소온도는 식(1)과 (2)보다 정확하지 않을 수 있으나, 본 발명에 따른 운항승무원용 산소시스템의 성능을 검측하는 실시예에 있어서는 충분하다.

상술한 바와 같이, 에어버스사의 ACMS 시스템 또는 보잉사의 AHM 시스템과 같은 항공기 데이터시스템은 수많은 운항 파라미터를 자동으로 획득할 수 있다. 이들 파라미터는 대기온도 또는 항공기 바깥온도 Tat와 조종석온도 Tc를 포함한다. 트리거링 조건이 충족된 상황에서, 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소의 압력데이터를 획득할 경우, 그 시점에서의 대기온도 또는 항공기 바깥온도 Tat와 조종석온도 Tc를 동시에 획득하여 운항승무원용 산소메시지를 생성한다.

운항승무원용 산소메시지는 운항승무원용 산소메시지전송장치를 통해 실시간 또는 특정 시간에 운항승무원용 산소데이터처리장치(404)에 전송된다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 운항승무원용 산소메시지전송장치는 항공기부분(403)과 지상부분(410)을 포함하며 항공기로부터 지상까지의 통신을 수행한다. 운항승무원용 산소메시지전송장치의 일예로 항공기운항정보교신시스템 ACARS (Aircraft Communication Addressing and Reporting System)을 들 수 있다. ACARS는 항공기와 지상국간에 무선전 또는 위성을 통해 메시지(즉 SMS)를 전송하는 디지털데이터연쇄회로시스템으로서, 항공사의 공중과 지상간, 지상과 지상간의 대용량 데이터 통신을 위해 서비스를 제공하며 각종 정보 교환을 수행한다.

ACARS 시스템은 ACARS 관리유닛 MU로 지칭되는 하나의 항공전자컴퓨터와, 제어디스플레이유닛 CDU(Control Display Unit)으로 이루어진다. MU는 지상으로부터의 초단파 무선전 디지털 메시지를 수신하거나 이러한 메시지를 발송한다. 지상에서는, ACARS 시스템이 무선전 수신 및 발송 수단이 마련된 지상업무국(410)으로 구성된 네트워크로 이루어지며, 메시지(데이터연쇄회로 메시지)를 수신 또는 발송할 수 있다. 이들 지상업무국은 일반적으로 각 서비스업체가 보유하고 있으며, 지상업무국은 수신한 메시지를 네트워크상의 서로 다른 항공사의 서버에 분배한다.

한편, ACARS는 운항중의 항공기가 운항승무원이 관여하지 않는 상태에서 운항 동향, 모터 파라미터 등의 실시간 데이터 정보를 항공사의 지상업무국에 자동으로 발송하고, 또한 그밖의 각종 정보를 지상으로 발송할 수 있도록 되어 있다. 이로써 항공사의 운항관제센터가 자체 응용시스템으로부터 항공기의 대량의 연속적인 실시간 항공 데이터 및 관련 정보를 획득하여 자사 항공기의 동향을 제때에 파악하여, 항공기에 대한 실시간 모니터링이 가능하도록 하고, 운항업무, 경영업무, 정비업무 등 각 관련 부서의 관리업무상의 필요를 충족한다. 한편, 지상국은 운항 중의 항공기에 기상 정보, 항공로 상황, 공중에서의 비상고장 제거조치 등의 각종 서비스를 제공하여 안전한 운항을 확보하는 능력과 여객에 대한 서비스 수준을 향상시킨다.

통상의 VHF 지상-공중 통신채널이 점점 포화되고 정보 전송량이 적어지고 속도가 느려지는 상황에서, 이와 같은 양방향 데이터통신시스템은 지상과 공중의 통신확보능력을 뚜렷하게 개선하고 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 운항승무원용 산소메시지전송장치는 항공통신망 ATN(Aviation Telecommunication Network)의 통신장치 또는 시스템일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 운항승무원용 산소메시지전송장치는 고체 기억장치일 수 있다. 운항승무원용 산소메시지는 상기 고체기억장치에 기억될 수 있다. 상기 고체기억장치를 전달함으로써도 운항승무원용 산소메시지를 전송할 수 있다.

운항승무원용 산소데이터처리장치(404)는 운항승무원용 산소메시지전송장치(403)로부터의 운항승무원용 산소메시지를 수신한다. 본 발명의 일실시예에서, 운항승무원용 산소데이터처리장치(404)는 특정 항공사의 서버일 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 상기 서버는 ACARS 또는 ATN를 통해 특정 항공기로부터의 운항승무원용 산소메시지를 수신한다.

운항승무원용 산소데이터처리장치(404)는 ACARS 메시지 디코더와 같은 장치를 통해 메시지를 디코딩하여 데이터를 획득하여 데이터 서버에 저장한다.

본 발명에 따른 운항승무원용 산소시스템의 성능검측방법의 정확성을 향상시키기 위해 가능한 한 더욱 정확한 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소압력과 대기온도, 조종석온도를 획득하여 더욱 정확한 운항승무원용 산소메시지를 생성해야 한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른, 운항승무원용 산소메시지의 생성방법의 흐름도이다. 도 5에 따른 운항승무원용 산소메시지생성방법(500)에 있어서, 단계 510에서 항공기가 이륙한다. 항공기의 이륙시 또는 이륙후, 단계 521에서 이륙전 1분의 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소의 압력데이터를 획득한다. 단계 522에서，이륙전 1분의 대기온도와 조종석온도를 획득한다. 단계 521 및 단계 522에 대하여 비록 각각 설명하였으나 이 두 단계는 하나의 단계로서 동시에 수행할 수 있거나, 또는 단계 522를 먼저 수행하고 그후에 단계 521를 수행할 수 있다. 이하에서 설명되는 획득 단계는 상술한 바와 같다.

운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소의 압력데이터, 대기온도와 조종석온도를 포함하는 항공기 운항데이터는 모두 인스턴트로 측정하여 데이터 버퍼에 기억할 수 있다. 트리거링 조건으로서 이륙을 설정하여 트리거링할 경우, 데이터 버퍼로부터 이륙전 1분의 관련 데이터를 획득하는 것은 완전히 가능한 것이다. 본 발명의 일실시예에서, 타이머 등의 기타 트리거링 조건을 취하여 이륙전 1분의 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소의 압력데이터, 대기온도와 조종석온도를 바로 획득할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 단계 521와 단계 522에서 이륙전 1분의 데이터를 획득한 후, 30초 지난 후의 운항승무원용 산소의 압력데이터, 대기온도와 조종석온도를 획득하고, 다시 30초 지난 후의 운항승무원용 산소의 압력데이터, 대기온도와 조종석온도를 획득한다. 즉, 이륙전 1분, 이륙전 30초 및 이륙시, 이들 3군의 운항승무원용 산소의 압력데이터, 대기온도와 조종석온도를 획득한다. 3회에 걸쳐 수집한 데이터의 평균값 또는 중간값을 운항승무원용 산소메시지를 생성하기 위한 데이터로 한다. 이처럼 획득한 운항승무원용 산소메시지 데이터는 더욱 정확하다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 이륙전(또는 이륙시)에 획득한 산소압력데이터, 대기온도와 조종석온도로부터 운항승무원용 산소메시지를 바로 생성할 수 있다. 단계 522이후에는 단계 560을 바로 수행하여 운항승무원용 산소메시지를 생성한다.

이륙전(또는 이륙시)에 획득한 운항승무원용 산소압력과 온도데이터를 착륙후에 획득한 데이터와 병합하여 운항승무원용 산소메시지를 생성할 수 있다. 또는, 이륙전의 운항승무원용 산소압력과 온도데이터를 획득한 후 불완전한 메시지를 생성하여 기억장치에 기억하고, 이륙후의 운항승무원용 산소압력과 온도데이터를 획득한 후 다시 메시지를 완전하게 보완할 수 있다.

도 10에 따른 실시예와 같이, 단계 530에서 이륙전(또는 이륙시)에 획득한 산소압력데이터, 대기온도와 조종석온도 또는 이들 데이터를 포함하는 불완전 메시지를 항공데이터시스템의 기억장치에 기억한다. 단계 540에서 항공기가 착륙한다. 단계 551에서 착륙후 1시간의 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소압력데이터를 획득하고, 단계 552에서는 착륙후 1시간의 대기온도와 조종석온도를 획득한다. 단계 551와 단계 552에 있어서, 착륙후 시간은 상기 데이터를 획득하는 트리거링 조건이다. 단계 560에서, 이륙전(또는 이륙시)에 획득한 데이터와 착륙후에 획득한 데이터를 병합하여 완전한 운항승무원용 산소메시지를 생성한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 착륙후 1시간의 산소압력데이터, 대기온도와 조종석온도를 획득한 후, 착륙후 1시간 30초 지난 후의 산소압력데이터, 대기온도와 조종석온도를 획득하며, 착륙후 1시간 60초 지난 후의 산소압력데이터, 대기온도와 조종석온도를 다시 획득한다. 즉, 착륙후 1시간, 1시간 30초 및 1시간 60초 이 3군의 산소압력데이터, 대기온도와 조종석온도를 획득한다. 3회에 걸쳐 수집한 데이터의 평균값 또는 중간값을 운항승무원용 산소메시지를 생성하기 위한 데이터로 한다. 단계 551와 단계 552에 있어서, 항공기의 온도와 환경 온도가 일치하여 운항에 대한 영향이 배제된 조건에서, 기타 시점을 선택하여 운항승무원용 산소압력데이터와 온도데이터를 획득할 수도 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 항공기가 착륙한 후 1시간이 되지 않은 상태에서 다시 이륙할 경우, 다시 이륙하기 전(또는 다시 이륙할 때)의 산소압력데이터, 대기온도와 조종석온도를 획득하여 착륙후 1시간에 획득되는 데이터를 대체한다. 이 경우에도 수회 측정한 데이터의 중간값 또는 평균값을 취하는 방식을 포함할 수 있음은 물론이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 운항승무원용 산소성능검측시스템의 예를 보여준 도면이다. 도 6에서 보여준 바와 같이, 운항승무원용 산소성능검측시스템은 항공기의 DMU를 포함한다. DMU는 이륙전(이륙시)과 착륙후의 운항승무원용 산소압력데이터, 대기온도와 조종석온도를 획득하고 운항승무원용 산소메시지를 생성한다. DMU는 운항승무원용 산소메시지를 ACARS의 항공기내의 관리유닛 MU에 발송한다. MU는 초단파무선전통신을 통해 운항승무원용 산소메시지를 ACARS 지상국의 서비스업체에 바로 발송하거나, 또는 통신위성과의 통신을 거친 후 다시 통신위성을 통해 운항승무원용 산소메시지를 지상국의 서비스업체에 발송한다. 지상국의 서비스업체는 수신된 운항승무원용 산소메시지를 해당 항공사의 서버에 전달한다. 운항승무원용 산소메시지에 포함된 운항승무원용 산소데이터는 서버에서 처리된다. 사용자는 서버에 등록하여 운항승무원용 산소 상황을 조회함으로써 운항승무원용 산소시스템의 성능을 검측한다.

본 발명에 따른 운항승무원용 산소성능검측시스템을 통해 항공기의 운항승무원용 산소 성능을 자동으로 검측하여 수동 기록에 따른 코스트가 발생하지 않도록 하고 수동 기록시 오기 또는 누기에 의해 발생할 수 있는 문제점을 방지한다.

도 7은 운항승무원용 산소시스템의 성능변화곡선을 보여준 도면이다. 모든 산소시스템은 모두 소량의 기체가 유출된다. 따라서 온도가 일정한 상태에서 서로 다른 시간에 압력차 ΔP가 발생한다. 기체 누설율을 P _L =ΔP/t로 표시할 수 있다. 기체 누설율 P _L 이 안정한 경우, 운항승무원용 산소시스템의 성능은 안정기에 속하며, 기체 누설율 P _L 이 점점 증가할 경우 운항승무원용 산소시스템의 성능은 쇄감기에 들어서며, 기체 누설율 P _L 이 문턱값 P _Lg 보다 큰 경우 운항승무원용 산소시스템의 성능은 고장기에 들어서며 고장이 발생했을 가능성이 있으며, 운항 안전에 영향을 미치고, 비계획적인 정비를 진행할 필요가 생기기 쉬우며, 항공편의 운항 지연과 결항을 초래한다. 종래기술에는 운항승무원용 산소시스템이 쇄감기에 들어섰는지를 검측할 수 있는 수단이 아직 마련되어 있지 않으나, 본 발명의 일실시예에 따르면 이와 같은 검측을 진행할 수 있다.

쇄감기 검측은 아래와 같은 장점이 있다. 먼저, 운항승무원용 산소시스템이 쇄감기에 속할 경우 고장이 발생할 확률이 아직 매우 낮다. 이 시점에 항공기를 정비하면 운항 안전을 확보할 수 있다. 또한, 운항승무원용 산소시스템이 쇄감기에 있음을 검측한 경우, 항공사는 적시에 항공기에 대한 정비 준비를 하여 비계획적인 정비를 방지하여 항공기의 운항 지연을 방지할 수 있다. 이와 동시에, 하드 데드라인에 맞추어 산소통을 교체하거나 정비함에 따른 정비 코스트의 낭비를 방지할 수 있다. 물론, 본 발명에 따른 실시예는 고장기의 검측에 적용될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 운항승무원용 산소시스템의 성능을 검측하는 방법의 흐름도이다. 도 8에 따른 운항승무원용 산소시스템의 성능을 검측하는 방법 (800)에 있어서, 단계 810에서, 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소의 압력 데이터, 대기온도와 조종석온도를 획득한다. 단계 820에서, 획득한 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소의 압력데이터, 대기온도와 조종석온도를 토대로 운항승무원용 산소메시지를 생성한다. 단계 830에서, 생성된 운항승무원용 산소메시지를 운항승무원용 산소메시지를 처리하는 서버에 전송한다. 단계 840에서, 대기온도와 조종석온도를 토대로 서버는 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소의 압력을 표준온도에서의 표준상태 압력으로 변환시킨다. 표준온도는 20℃일 수 있다. 물론, 기타 온도를 취할 수도 있다.

산소온도를 획득한 후, 서로 다른 온도에서 측정한 운항승무원용 산소압력을 표준온도에서의 표준상태 압력으로 변환시킴으로써 비교 및 누설율 연산을 진행할 수 있다. 표준상태 압력은 아래 식으로 연산할 수 있다.

여기서 P _s 은 표준상태 압력，T _s 는 표준온도，P는 측정된 산소압력，T는 측정시 산소온도를 나타낸다. 표준온도는 20℃를 취할 수 있다. 물론, 기타 온도를 취할 수도 있다.

도 8에서 보여준 바와 같이, 단계 850에서 단계 810~840의 방식에 따라 운항승무원용 산소시스템의 다수의 시간별 표준상태 압력데이터를 획득한다. 다수의 시간별 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소의 표준온도에서의 표준상태 압력을 획득한 후 이들 데이터를 처리 및 평가하여 운항승무원용 산소시스템의 성능을 확인할 수 있다.

단계 860에서, 다수의 시간별 표준상태 압력데이터를 분석하여 운항승무원용 산소시스템의 성능이 저하되었는지를 확인한다. 또는 단계 870에서 다수의 시간별 표준상태 압력데이터를 하나의 샘플로 하고, 동종 항공기의 다른 군의 표준상태 압력데이터를 다른 샘플로 하여 비교함으로써 운항승무원용 산소시스템의 성능이 저하되었는지를 확인한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 운항구간 누설율을 이용하여 운항승무원용 산소시스템의 성능이 저하되었는지를 확인할 수도 있다. 운항승무원용 산소시스템의 운항구간 누설율을 아래 식으로 연산할 수 있다.

여기서, t ₁ 은 항공기의 이륙시간, t ₂ 는 항공기의 착륙시간，P _s1 은 항공기의 이륙시 운항승무원용 산소의 표준상태 압력，P _s2 는 항공기의 착륙후 운항승무원용 산소의 표준상태 압력을 표시한다. 이로부터, 이륙전과 착륙후의 운항승무원용 산소의 표준상태 압력 변화

_s 를 이용하여 운항승무원용 산소시스템의 성능을 확인할 수 있다. 예를 들어, P

_s =P

_s1 -P

_s2 가 100PSI보다 클 경우 기내 산소시스템의 성능이 저하된 것으로 판단한다.

운항구간 누설율을 이용하여 운항승무원용 산소시스템의 성능을 확인할 수도 있다. 예를 들어 운항구간 누설율

연산된 운항구간 누설율을 이용하여 특정 온도에서의 운항승무원용 산소시스템의 압력데이터를 추정할 수도 있다. 이것은 겨울철에 운항 전후 항공기의 온도 변화가 비교적 커서 운항전에 비계획적으로 산소통을 교체하는 것을 대폭 줄일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 운항승무원용 산소시스템의 표준상태 산소압력 P _s 와 운항승무원용 산소시스템의 산소통의 장착시간 t _o 의 통계학적 관계를 이용하여 피팅곡선의 기울기를 측정하여 운항승무원용 산소시스템의 성능을 확인한다.

P _s 와 t _o 의 관계를 아래 식으로 나타낼 수 있다.

P _s = β1 + β2 * t _o + μ (6)

여기서, P _s 는 표준상태 압력，t _o 은 운항승무원용 산소시스템의 산소통 장착시간, β1은 항공시간에 관련되는 절편(Intercept)을 표시하며, β2는 기울기로서 산소시스템의 기밀성을 표시하며, μ는 랜덤교란항(

_s 와 t

_o 간의 불확정성을 반영한다.

t _o 의 평균값은 아래와 같이 표시할 수 있다.

여기서, n은 연산에 참여한 샘플링 데이터 포인트 갯수를 표시한다.

P _s 의 평균값을 아래와 같이 표시할 수 있다.

여기서, n은 연산에 참여한 샘플링 데이터 포인트 갯수를 표시한다.

식(6)~(8)에 의해， 아래 식을 이용하여 β2를 연산할 수 있다.

β2는 음의 값이며, β2의 값이 작을 수록 운항승무원용 산소시스템의 기밀성이 저하됨을 나타낸다. β2, 즉 기울기의 변화를 검측하여 운항승무원용 산소시스템의 성능을 확인할 수 있다. 서로 다른 항공기의 기울기 β2를 비교하여 이들 항공기의 운항승무원용 산소시스템의 성능을 확인할 수 있다.

상기 기울기 검측방법을 이용하여 운항승무원용 산소시스템의 성능을 검측하는 경우, 연산에 참여한 데이터 포인트로 대표되는 시간 내에 산소통을 교체하거나 산소충전 등을 하지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 누설율에 대한 독립표본t-검증법(Independent Sample T-Test)으로 운항승무원용 산소시스템의 성능이 저하되었는지를 확인한다.

운항구간의 시간 간격이 짧으므로 시스템의 압력 변화가 작을 수 있으며, 외부 온도 피팅 정밀도와 압력센서의 검측 정밀도의 영향을 받으며, 연산된 표준상태 압력 파동이 큰 경우도 있다. 외부 온도 정밀도와 압력센서 정밀도의 영향을 감소시키기 위해 본 발명의 일실시예에서는 운항구간 누설율을 이용하지 않고 간격이 24시간을 초과하는 두 점에서 압력을 비교한다. 즉 24시간 이격된 시점에서의 누설율 P _L24 을 이용한다. 물론 그밖의 다른 시간 간격을 이용할 수도 있으며, 예를 들어 12시간 또는 36시간보다 큰 시간 간격을 이용할 수도 있다. 또한, 샘플링에 따른 결함 데이터의 영향력을 해소하기 위해, P _L24 은 3일간의 순환 평균값을 취할 수 있다. 그 의미는 3일간의 전체 P _L24 의 평균값을 연산하는것이다. 3일은 예시적인 것이며, 2일 내지 4일 등의 다른 일수(日數)를 취할 수 있음은 물론이다. 이는 데이터 상황에 따라 정해진다.

본 발명의 일실시예에서, 운항승무원용 산소시스템의 성능 특성을 반영하는 3일간의 순환평균 24시간 누설율 P _{L - avg24} 을 아래 식으로 연산한다.

여기서, n은 3일간의 데이터 포인트의 갯수를 표시한다.

본 발명의 일예에서, 특정 시간대의 운항승무원용 산소 성능이 변화되었는지를 확인하고자 할 경우, 그 시간대의 데이터를 하나의 군의 샘플로 취할 수 있다. 이와 동시에 동종 항공기의 다른 군의 데이터를 하나의 군의 샘플로 한다. 이 두 군의 데이터 샘플의 P _{L - avg24} 를 비교하여, 통계학적 확률에 따라 두 군의 데이터에 뚜렷한 변화가 있는지를 확인함으로써 운항승무원용 산소시스템이 성능이 저하된 시간대와 저하 정도를 판단한다.

본 발명의 일예에서, 먼저 두 군의 데이터의 P _{L - avg24} 를 연산하고 P _{L - avg24} 분산값을 연산한다. S1 ² 이 제1군 P _{L - avg24} (n항 데이터를 포함)의 분산값이라고 하고, S2 ² 이 제2 군 P _{L - avg24} (m항 데이터를 포함)의 분산값이라고 가정한다. S1 ² /S2 ² 가 F(n-1,m-1) 분포에 따라야 하므로, F분포테이블을 조회하여 F값을 정한다. F값을 이용하여 두 군의 데이터 간에 뚜렷한 차이가 있는지를 판단할 수 있다. 두 군의 데이터가 동일한 분포에 해당될 확률이 2.5%미만인 것으로 검증될 경우 두 군의 데이터 간에 뚜렷한 차이가 있는 것으로 볼 수 있다.

그밖의 다른 독립표본T-검증법으로도 두 군의 데이터 간에 뚜렷한 차이가 있는지를 판단할 수 있다. 이러한 차이가 뚜렷하다면 운항승무원용 산소시스템의 성능에 뚜렷한 변화가 있음을 설명한다. 운항승무원용 산소시스템의 성능에 뚜렷한 변화가 있는 것으로 판정되면, 누설율의 평균값을 이용하여 어느 군의 데이터로 표시되는 운항승무원용 산소시스템의 성능이 저하되었는지를 쉽게 판단할 수 있다.

평균 누설율의 독립표본검증법은 동일 항공기의 서로 다른 시간대의 데이터를 이용하거나, 또는 동종 항공기에 해당되나 서로 다른 항공기의 데이터를 이용할 수도 있다. 따라서, 이러한 방법은 상대적으로 융통성이 있다. 또한, 이러한 검증 방식은 산소통의 교체 여부와 산소 충전 여부의 영향을 받지 않으므로, 산소통 교체 전후와 산소 충전 전후의 운항승무원용 산소시스템의 성능에 뚜렷한 변화가 있는지를 비교할 수 있다.

이하, 일예를 통해 본 발명에 따라 운항승무원용 산소시스템의 성능에 뚜렷한 변화가 있는지를 검측하는 방법을 설명하기로 한다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른, 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소의 표준상태 압력과 측정시간의 관계를 보여준 도면이다. 도 9에서 파선은 실제로 샘플링하여 변환시킨 표준상태 압력을 가리키고, 직선은 산소의 표준상태 압력과 측정시간을 이용하여 얻은 회귀 직선을 가리킨다. 기울기 검측법을 나타내는 식(9)으로 검측한 결과 운항승무원용 산소시스템의 누설율이 지나치게 크고, 기울기가 -0.024929로서 정상적인 기울기보다 -0.015 작아 매우 작아졌음을 볼 수 있다. 이는 운항승무원용 산소시스템의 성능이 저하되어 쇄감기에 들어섰음을 보여준다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른, 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소의 표준상태 압력과 측정시간의 관계를 보여준 도면이다. 도면에는 운항승무원용 산소시스템의 산소통을 한번 교체하는 과정을 나타냈다. 도 10에서 점은 실제로 샘플링하여 변환시킨 표준상태 압력을 가리킨다. 도 11은 도 10의 실시예에 따른，운항승무원용 산소시스템의 3일간의 순환평균 24시간 누설율과 측정시간의 관계를 보여준 도면이다. 산소통 교체 전후의 2군의 데이터를 두개의 샘플로 하고, 독립표본T-검증법으로 양자가 동일한지를 검증하였다. 연산 결과에 따르면, 산소통 교체 전후의 2군의 데이터가 같을 가능성이 제로였다. 운항승무원용 산소시스템의 성능이 저하되고, 평균 누설율은 원래의 2배였다. 운항승무원용 산소시스템의 성능은 이미 쇄감기에 들어섰다.

도 9 내지 도 11의 실시예로부터, 본 발명에 따른 운항승무원용 산소시스템 성능에 대한 검측방법은 운항승무원용 산소메시지로부터 획득한 운항승무원용 산소시스템의 산소압력데이터와 온도 데이터를 처리 및 분석하고, 기울기 연산 또는 독립표본T검증법 등의 방법으로 운항승무원용 산소시스템의 성능이 저하되어 운항승무원용 산소시스템 성능의 쇄감기 또는 고장기에 들어섰는지를 확인할 수 있음을 알 수 있다.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 항공기의 운항승무원용 산소시스템에 대한 정비 방법의 흐름도이다. 도 12에 나타낸 항공기의 운항승무원용 산소시스템의 정비 방법(1200)에 따르면, 단계 1210에서, 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소의 압력데이터, 대기온도와 조종석온도를 획득한다. 단계 1220에서, 획득한 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소의 압력데이터, 대기온도와 조종석온도를 토대로 운항승무원용 산소메시지를 생성한다. 단계 1230에서, 생성된 운항승무원용 산소메시지를 서버에 전송한다. 단계 1240에서，서버가 운항승무원용 산소메시지를 처리하여 운항승무원용 산소시스템의 산소통내 산소의 표준온도에서의 표준상태 압력을 획득한다. 단계 1250에서，다수 군의 시간별 표준상태 압력데이터를 이용하여 운항승무원용 산소시스템 성능이 저하되었는지를 판단한다. 단계 1260에서, 운항승무원용 산소시스템의 성능이 저하된 경우 적절한 시점에 운항승무원용 산소시스템을 정비하도록 준비한다.

본 발명에 따르면 수동으로 기록할 필요가 없으므로 인적 자원을 절약한다. 또한 본 발명에 따르면, 산소메시지를 통해 표준상태에서의 산소압력과 산소 누설율을 얻음으로써 기내 산소시스템의 성능을 판단하여, 기내 산소시스템의 성능이 고장기에 들어서기 전에 복구하여 고장 진단을 신속하게 진행하고, 배출 시간을 단축시킨다. 이로써 기내 산소시스템의 사용 시간을 연장하고, 항공사의 경영 코스트를 절감하며, 기내 산소시스템이 갑자기 대량으로 누설됨으로써 탑승자의 안전에 위협주는 것을 방지함으로써 항공기의 운항 안전을 향상시킨다. 본 발명은 누설율을 이용하여 기내 산소시스템의 잔여 사용 시간을 예측하여 사용 시간을 대폭 연장하며, 항공기의 유지 코스트를 절감할 수 있다.

상기 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 이로써 본 발명을 한정하지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한에서 다양하게 변화 및 변경을 할 수 있다. 따라서, 모든 균등물도 본 발명의 보호범위에 속한다.