G-LOC
1. G-Induced Loss of Consciousness
G-LOC이 무엇인지 보여주는 영상.[1]
G-LOC을 G-Lock으로 종종 잘못 아는 경우가 있는데 G-Induced Loss of Consciousness, 즉 'G(가속도)에 의한 의식상실'의 약자다.
전투기가 급선회를 하게 되면 안에 타고 있는 조종사는 마치 중력이 강해지는 것처럼 원심력을 받게 된다. 실질적으로는 원심력에 의한 힘이지만 보통 이 원심력을 중력의 몇 배인가로 표현하다 보니 G(Gravity)라는 단위를 많이 써왔고 그래서 중력에 의한 의식상실이란 말을 쓴다..[2]
사람이 중력방향으로 큰 힘을 받게 되면 몸이 눌리는 기분을 받게되는데, 특히 피가 하체로 쏠리면서 눈과 뇌에 피가 공급되지 않아서 시야가 흐려지거나 아예 까맣게 된다. 시야가 좁아지는게 그레이아웃, 더 심해져 거의 보이지 않거나 아무것도 보이지 않게 되면 블랙아웃이다. 여기까지는 의식이 있으나 상태가 심해지면 그대로 의식을 잃게 되는데, 이것이 G-LOC이다.
미 공군의 분석자료에 의하면 미 공군내에서만 한 해 평균 20번 정도의 G-LOC 사례가 보고되며, 이 G-LOC에 의해 한 해 평균 1~2번 정도 추락사고가 발생한다.
G-LOC에 의한 사고중 가장 유명한 것은 F-20이 시범비행 중 추락한 사고. 이 전투기는 우리나라에 판매하려고 적극적으로 홍보를 하였고,[3] 아예 홍보차 우리나라에 와서 시범비행을 하기도 했다. 그런데 수원 비행장에서 시범 비행을 보이던 중 갑작스레 비정상적인 자세로 들어가더니 회복 못하고 추락하고 말았다. 원인은 G-LOC. 조종사가 정신을 잃어서 기체를 되돌려 놓지 못하고, 그렇다고 비상탈출을 시도하지도 못한채 추락해버린 것이다. 군 고위 간부들 뿐만 아니라 대통령이던 전두환까지 와서 보던 시범비행인데 사고를 당해 버렸으니…[4]. F-20은 이후 다른 곳에서도 시범비행을 하다가 똑같은 이유로 또 사고를 겪고 말았다. 두 번의 연이은 추락탓에 결국 F-20은 아무데도 팔지 못하고 그대로 흑역사가 되었다.
사실 의외일지 모르지만 F-20이 비행하던 1980년대만해도 G-LOC에 대한 연구와 훈련이 충분치 않던 시절이다.
현재 G내성 훈련 하면 떠올리는 원심가속기는 아이디어 자체는 100년도 더 전에 나왔지만 2차대전 무렵에도 계속 연구용(조종사들이 G에 대해 어느정도 내성이 있는지 확인하는 정도)으로만 쓰였고 훈련장비로 쓰이진 않았다. 물론 이 시절에도 이미 급기동시 5, 6G 정도는 나왔으나(전투기 조종사 뿐만 아니라 급강하폭격기 조종사들도 폭격후 급상승 중 많은 G를 받았다.) 보통은 특별한 훈련장비를 쓰기 보다는 훈련용 2인승 항공기에 타고 교관이 급기동을 함으로써 G를 '체험'하는 수준의 훈련만 있었다.
미 공군의 경우 조종사 훈련용으로 원심가속기를 들여 놓은 것은 1964년이었으나 이 때도 모든 조종사가 훈련을 받는 것이 아니라 우주 유인궤도연구실 프로젝트나, X-15 프로젝트를 위한 조종사 훈련용이었다.
미 공군이 전투기 조종사에게 원심가속 훈련을 실시한 것은 1971년 부터였다. 다만 이 때도 모든 조종사가 훈련을 받는 것은 아니고 현재 레드 플래그로 유명한 넬리스 공군기지에 F-4 전투기 교관 양성 코스의 일환으로 시작되었다. 이 교관 코스를 통해 94명의 조종사가 훈련을 받았다(훈련 프로그램 자체가 시작한지 얼마 안된 1973년에 중단되었다).
본격적으로 모든 조종사들에게 원심가속기를 이용한 G내성 훈련을 실시한 것은 1983년 부터였다.[5] 1970년대 말엽부터 9G 기동이 가능한 F-15와 F-16 같은 최신예 전투기가 등장하면서 G-LOC 사고 역시 급증하였기 때문. 미공군 항공생리학교는 1970년대 중반부터 이러한 상황을 예견하고 각종 G내성에 대한 연구 및 9G 에서의 대처 방법, 훈련 방법 등에 대해 연구하였으나 일선 부대에서는 아직 이에 대한 이해가 부족하였다. 결국 미 공군 항공생리학교에서 일선부대를 돌아다니며 높은 G에서 발생하는 현상을 담은 교육자료와 비디오 테이프를 보여주어 조종사들에게 경각심을 주었고, 또 마침 G-LOC 사고가 연이어 발생하자 1983년 미 전술 항공 사령부(TAC)에서 본격적으로 일선 조종사들에게 원심가속 훈련을 포함한 G내성 훈련을 실시 하였다. 이후 1988년에 가서야 LIFT(Lead in Fighter Training, 훈련기만 타던 학생 조종사가 전투기 조종사로서의 훈련을 받는 과정) 과정에 G내성 훈련 과정을 추가하였다.[6]
앞서의 F-20의 G-LOC 사고가 1980년대 초반이었던 것을 감안하면, 아직 9G 영역의 높은 G에서의 훈련 프로그램이 본격화되기 전에 전투기들만 먼저 9G 기동이 가능하게 개발된 셈.
사실 G-LOC 사고 때문에 F-15 조차 운용상 최대기동 한계는 7.3G 정도로 제한하였으며(전투기의 비행제어장치등을 이용해 제한한 것은 아니고 조종사들이 알아서 그 이상 급기동을 하지 않는 개념), 과중 음성 경고기능(OWS)[7] 추가후에는 9G로 풀렸다. [8]
우리나라의 F-15K도 도입된지 얼마 안되어 G-LOC에 의하여 1대가 추락하였다. 당시 훈련비행중 너무 저고도로 내려가서 급격히 고도를 높이던 중 조종사들이 G-LOC에 빠져 추락한 것으로 판명되었다. 이 사고 당시 F-15K의 블랙박스에 해당하는 비행기록장치를 회수하지 못해서 논란이 더 커졌었다. 결국 공군은 과거 비행사고 때 하던 방식대로 수거한 부품들과 동료기들의 증언등을 토대로 당시 상황을 재현하였고, 시뮬레이션 결과 조종사들이 G-LOC에 빠졌을 가능성이 매우 크다는 결론을 내렸다.[9]
프랑스의 라팔전투기도 2007년에 이 항공기가 개발된 이래 최초로 추락사고가 났는데, 원인은 G-LOC이었다. 조종사는 탈출하지 못하고 사망하였다.[10]
2009년 3월 발생한 F-22의 추락사고도 결과적으로 G-LOC에 의한 사고였다. 조종사는 무장시험을 위하여 급강하 도중 기체를 다시 상승시키려 했으나 고도확보에 실패하였다. A-LOC (Almost G-LOC, 즉 G-LOC에 빠지기 직전인 상황)에 빠져서 반응이 느려졌던 탓. 항공기는 마하 1.3으로 급강하했고, 조종사는 지면 충돌전 2초전에 가까스로 비상탈출 하였으나 강하속도가 워낙 빨랐던 탓에 조종석이 충분히 감속되기 전에 지면에 충돌, 조종사가 즉사했다.[11]
미 해군의 조사결과 F/A-18 조종사들은 100만 시간 당 933회의 비율로 G-LOC을 경험했다고 한다. 미 해군의 F/A-18은 급격한 수명감소 때문에 평상시에는 소프트웨어적으로 7.5G 이상의 기동을 못하게 되어있음에도 말이다.[12] 이는 '''조종사가 G-LOC을 겪는 것이 반드시 높은 G여야만 하는 것은 아니며, 그날의 신체상태나 컨디션에 따라 좌우될 수 있기 때문'''이다. 설사 최상의 컨디션이라 하더라도 예측하지 못한 상황에서 갑자기 큰 G를 받게 된다면(이를 테면 사고를 피하기 위해 갑자기 급기동을 한다던지) 평소 보다 낮은 G에서도 G-LOC을 경험할 수 있다.
소련에선 이를 대비하여 열차에 달려있는 데드맨 스위치와 비슷한 안전시스템이 있어 일정시간이상 콕피트에 입력신호가 없으면 '''자동사출'''한다. 덕분에 MiG-25에서 의식을 잃은 조종사를 구하기도 했다. 물론 비행기는 떨어졌지만... 독일에서 동독의 무기를 모조리 다 폐기처분 혹은 헐값에 매매하면서도 MiG-29를 계속 쓴 이유는 바로 이런 안전장치 때문이라고 한다. 조종사가 의식을 잃으면 자동적으로 컴퓨터가 알아서 수평비행을 하게 되어 있고, 그것이 여의치 않으면 조종사를 사출한다고 한다.
미국의 경우 F-35에 시험적으로 도입하는 장치가 있는데 이것은 비행기가 지면에 충돌할 위험이 생기면 음성으로 조종사에게 알리고 여타 다른 조작이 없으면 컴퓨터가 강제로 고도를 올려버리는 시스템이다. 그리고 이 시스템이 미공군 F-16에 장착되었고, 한 조종사를 살렸다. 기사 ##
인간은 아무리 훈련 받은 조종사라 하더라도 + 방향으로는 9G, - 방향으로는 3G 정도를 아주 잠깐, 몇 십초 정도만 견딜 수 있다. 특히 - 방향으로는 + 방향보다 훨씬 적은 G를 버틸 수 있는데 피가 머리로 쏠려 혈류가 터지는 레드아웃 현상이 블랙아웃 현상보다 훨씬 위험하기 때문이다.
그렇기에 무인전투기는 이러한 제약이 없어지므로 더 급격한 기동이 가능할거란 이야기도 있지만, 사람은 없더라도 구조물이 그걸 견디도록 설계해야 하므로 결국 현용 전투기와 큰 차이는 없을 거란 관측도 있다.
1.1. 관련 문서
2. 세가에서 1990년에 발매한 R-360용 플라이트 슈팅 게임
[1] 테스터들이 흡! 흡! 하며 소리를 지르는 건 단순한 기합이 아니라 최대한 효율적으로 산소를 흡입하기 위한 호흡법이다. 실제로는 저 소리가 동영상에서 느껴지는 것보다 훨씬 우렁차고 큰데, 그 순간 가슴의 들썩임이 대단하다. 일단 기합소리 자체는 정신을 차리는 데에 별 도움이 안 된다고 한다. 이 영상의 내막은 여기와유튜브에서 확인 가능하다. 동영상 자동재생에 주의. 남자의 자격 전투기편에서도 위의 적응 훈련을 하다 이윤석이 블랙 아웃에 빠져서 실신하는 장면이 있다. 그러나 다음으로 도전한 김성민은 9G에 도전하여 성공해내는 저력을 보여준다.[2] 중력 현상과 가속 현상은 서로 구별되지 않는 동등한 현상. 일반 상대성이론 참조.[3] 앞으로 뿐만 아니라 뒤로도. 이를 테면 높으신 양반들에게 돈을 뿌린다던지…노스롭 스캔들 참조.[4] 물론 비행기 자체의 문제는 아니었다고 하더라도 누가 추락한 비행기를 사고 싶겠는가.[5] 참조문헌 : 'High G Physiological Protection Training, Chapter 1. Historical Aspect of High-G Centrifuge Training', AGARD-AG-332[6] 1980년대에 미 본토 뿐만 아니라 해외 전개 부대에도 원심가속 훈련기와 이를 이용한 G내성 훈련과정이 추가되었으며 이는 주한미군 공군부대도 마찬가지였다.[7] 높은 G에서 음성경고를 해주는 기능. 단순 경보음보다 G-LOC 상태에서 깨어나는데 큰 효과가 있다고 한다.[8] 비슷한 시기 개발된 미 해군용 F/A-18도 7.5G로 기동이 제한되었다. 이건 아예 소프트웨어적으로 막아 놓았다. 다만 G-LOC 문제 때문은 아니고 함재기 특성상 구조물이 피로를 많이 받다 보니 항공기 수명을 생각해서 막아 놓은거. 같은 이유로 미 해군용 F-35도 7.5G로 기동이 제한된다.[9] 전투기는 음속이 넘는 속도로 해상에 추락했는데 조종사들은 비상탈출시도 조차 하지 않았었다. 한편, 저 당시 일부 언론에서 F-15K에는 자동으로 일정 G 이상으로 급기동을 못하도록 하는 장치가 있는데 말이 안된다고 기사를 내보낸적이 있었으나, 공군의 발표에 따르면 F-15K에는 이런 장치가 없다. 물론 다른 F-15도 마찬가지. 사실 G-Limiter가 있다고 한들 조종사의 G-LOC에 의한 사고는 막는 것이 불가능하다. 이 기능이 있는 미 공군의 F-16만 해도 1982년 부터 2002년까지의 집계에 따르면 100만시간당 3번 꼴로 G-LOC에 의한 사고가 발생했다. 심지어 급격한 기동을 할 일이 없어 보이는 A-10이나 A-37 같은 공격기도 같은 기간 동안 G-LOC에 의한 추락사고 비율이 각각 100만시간당 0.9건과 6.4건이었다.[10] 사고기체는 2인승인 라팔B였으나 당시 조종사는 1명이었다.[11] 이 사고는 F-22가 무장시험 도중 발생한 사고여서 혹시 F-22의 웨폰베이의 문이 잘못되어서 난 사고가 아닌가 하는 의혹도 있었으나 조사결과 웨폰베이 및 기타 시스템은 정상작동중이었다.[12] 물론 100만시간당 933회의 비율로 G-LOC을 경험했다는 것일 뿐, 933회 추락했다는 의미는 아니다.