모든 것을 빠짐없이 관리하다
PolyWorks®를 통해 봄바디어의 CRJ 시리즈에 대한 대칭 및 정렬 검사 소요시간을 75% 단축
비행기가 활주로에 착륙할 때, 지면과의 예상치 못한 충격으로 인해 항공 업계에서 흔히 '경착륙'이라 부르는 상황이 발생할 수 있습니다. 하드 랜딩은 항공 분야에서 비교적 자주 발생하는 사례로, 모든 조종사는 자신의 경력 중 최소 한 번쯤 경험하게 될 가능성이 높습니다. 하드 랜딩은 기상 조건, 기계적인 문제, 항공기의 과중량, 조종사의 실수 등 다양한 원인으로 인해 발생하며, 가벼운 경우 승객에게 경미한 불편함을 주는 정도에서 그치지만, 심각한 경우 항공기에 상당한 구조적 손상을 초래할 수도 있습니다. 그렇기 때문에 하드 랜딩이 발생한 이후에는 반드시 다음 비행 전에 항공기의 구조적인 손상 여부를 철저히 점검해야 합니다. 봄바디어 항공우주에서는 바로 이 과정에서 지상 지원 장비 팀이 중요한 역할을 담당하고 있습니다.
세계에서 세 번째로 큰 민간 항공기 제조사인 봄바디어 항공우주는 비즈니스 항공기, 상업용 항공기, 특수 목적 항공기 및 수륙양용 항공기 시장을 위한 혁신적인 항공 제품을 설계, 제조하고 지원합니다. 봄바디어는 고객 서비스와 항공기 가동률 측면에서 새로운 기준을 만들어 가고 있으며, 고객들에게 포괄적이고 다양한 지원 및 서비스를 제공하고 있습니다. 고객 지원 그룹 내에 자리 잡은 CRJ 지상 지원 장비 팀은 뛰어난 전문성을 갖춘 기술 전문가들로 구성되어 있으며, 항공기 운항에 지장을 주는 기술적 문제를 신속하게 해결하여 고객의 항공기가 지속적으로 운항할 수 있도록 최선을 다하고 있습니다.
항공기 운항이 중단될 경우 하루 최대 10만 달러의 손실이 발생할 수 있다는 점을 잘 알고 있는 CRJ 지상 지원 장비팀은 항공기를 최대한 신속히 복귀시키기 위해 전 세계 어디서든 24시간 최선을 다해 지원하고 있습니다.
CRJ 지상 지원 장비 그룹은 봄바디어의 상업용 항공기 부문, 특히 최근 출시된 봄바디어의 CRJ NextGen 시리즈 지역 항공기에 중점을 두고 있습니다. 수하물 운송차량이나 탑승교와의 충돌 또는 하드 랜딩과 같은 사건이 발생하여 항공기 구조의 대칭 및 정렬 상태 점검이 필요할 경우, 즉시 CRJ 지상 지원 장비 그룹으로 알림이 전달됩니다. 그러면 전 세계 어디든 신속히 '인 서비스 엔지니어링' 팀이 긴급 파견되어 문제 해결에 나섭니다. 봄바디어의 CRJ 지상 지원 장비 코디네이터인 브누아 로비는 다음과 같이 말했습니다.
"운항이 중단된 항공기는 하루 최대 10만 달러의 손실로 이어질 수 있다는 점을 잘 알고 있기 때문에, 저희 CRJ 지상 지원 장비 팀은 항공기의 빠른 복귀를 위해 전 세계 어디에서나 24시간 최선을 다해 지원하고 있습니다."
In Service Engineering 팀이 현장에 도착하면, 먼저 진단을 통해 이번 사건으로 인해 항공기의 구성 부품 또는 구조에 감항성(airworthiness)에 영향을 미칠 수 있는 편차나 손상이 발생했는지 여부를 판단합니다. 이 진단 과정에서는 항공기에 대한 점검을 수행하며, 여기에는 자칫 놓칠 수 있는 손상을 명확히 확인하기 위한 대칭 및 정렬 검사가 포함됩니다. 점검 후 항공기가 규격을 벗어난 것으로 확인될 경우 정비를 진행하게 되며, 정비 완료 후 최종적으로 다시 한번 대칭 및 정렬 검사를 수행하여 항공기가 다시 감항성을 확보했는지 확인합니다.
대칭 및 정렬 검사
대칭 및 정렬 검사는 항공기 기체의 치수적 정확성을 검증하는 것으로, 기체의 날개와 꼬리 부분이 항공기의 종축을 기준으로 대칭인지 여부를 확인하는 과정입니다. 대칭 검사는 동체의 수직 편차, 수평 안정판(horizonal stabilizer)의 상반각(dihedral), 엔진의 수직 편차, 엔진 수평 정렬 각도, 동체의 수평 편차, 날개 및 수평 안정판의 정렬 상태, 수직 안정판의 정렬 상태, 날개의 붙임각(incidence) 및 비틀림, 랜딩기어 점검, 그리고 윙렛의 대칭성 검사를 포함합니다. 항공기 구조의 정렬 검사는 주요 구성 요소 간의 위치 관계를 점검하는 것으로, 날개 그룹, 꼬리 그룹, 동체 그룹에 대한 상세한 점검을 수행하여 정확성을 확인하는 과정입니다.
검사를 수행하기 전에는 측정의 정확성을 보장하기 위해 몇 가지 특정 조건을 준수해야 합니다. 즉, 항공기는 공기 흐름이나 햇빛이 정렬 측정에 방해되지 않도록 밀폐된 격납고 안에 위치해야 하며, 검사 전 최소 4시간 동안 항공기의 엔진이 작동되지 않은 상태여야 합니다. 또한 모든 연료 탱크는 비워진 상태여야 하며, 항공기는 중립적이고 수평한 자세를 유지해야 합니다(즉, 잭 위에 올려져 중량이 고르게 분산된 상태여야 합니다).
과제
전통적인 방법
기존의 대칭 및 정렬 검사는 일반적으로 추(plumb bob)와 기준면을 이용한 방법으로 수행되었습니다. 이 방법은 추, 정밀 광학 수준기(optical level), 트랜싯 자(transit ruler), 측정 테이프 및 여러 가지 기하학적 액세서리들로 구성된 전용 측정 키트를 사용하여 수동으로 측정하는 방식입니다. 그러나 이러한 키트는 항공기 모델별로 별도로 제작되어 있어 해당 키트가 사용 중일 경우 다른 곳에서 활용이 어렵다는 한계가 있습니다. 또한 기존의 방식은 최소 두 명의 기술자가 투입되어야 하며, 가장 이상적인 조건에서도 약 12~14시간이 소요됩니다.
검사를 수행하기 위해서는 항공기 표면에 있는 대칭 나사를 기준점으로 삼아 측정 대상 지점을 설정합니다. 이 지점에서 추(plumb bob)의 줄을 바닥으로 늘어뜨린 다음 수동으로 측정합니다. 항공기의 크기가 매우 크기 때문에 측정 과정은 시간 소모가 크며, 기술자에게 신체적으로도 많은 부담을 줍니다. 또한 측정 결과가 수동으로 기록되기 때문에 최소 두 명의 기술자가 동시에 투입되어야 하는데, 한 명은 측정을 담당하고 다른 한 명은 결과를 기록합니다. 더불어 전통적인 방법에서 사용되는 대칭 및 정렬 측정 키트는 부피가 큰 상자에 담겨 있어 해외 현장으로 이동 시 키트를 휴대 및 운송하는 것 자체가 또 다른 큰 어려움을 야기합니다.
수동으로 조치하는 경우 정확성을 보장하기 위해 시간과 인내가 필요합니다.
이러한 방식에서는 추가 비용, 배송 지연, 통관 문제 등 여러 가지 어려움이 자주 발생합니다. 때때로 이러한 문제들로 인해, 현장에 도착한 팀이 장비 키트를 기다려야 하는 상황이 발생하기도 하며, 그 기다리는 동안 기술자들이 효과적으로 업무를 수행하지 못하는 시간 낭비가 생기게 됩니다. 또한 작업 후 키트를 원래의 장소로 다시 운송하는 과정에서도 추가적인 문제가 발생할 수 있는데, 이는 키트를 포장하는 사람이 원래의 팀이 아니라 다른 인력이 담당하면서 장비가 손상되거나 도구가 분실될 위험이 존재하기 때문입니다.
“휴대용 3D 장비를 선택한 후, 저는 툴링 서비스 측정 시스템 전문가들에게 자문을 구했고, 그들이 PolyWorks®를 강력히 추천해 주었습니다.” Bombardier의 CRJ 지상 지원 장비 코디네이터 Benoit Roby
Benoit Roby와 그의 팀은 모든 항공기에 공통으로 사용할 수 있고 휴대가 가능한 시스템을 도입하여 대칭 및 정렬 검사 절차를 단순화할 필요성을 느꼈습니다. 로비는 “기존의 대칭 및 정렬 키트를 운반하는 방식에는 상당한 문제가 있어, 저희는 3D 스캐닝 솔루션을 고려하게 되었습니다. 다만 새로운 솔루션이 기존 보고 시스템의 입력 및 출력 방식에 영향을 주지 않기를 원했습니다.”라고 밝혔습니다. CRJ 지상 지원 장비 팀의 목표는 장비의 양을 줄이고, 검사 소요 시간을 단축하며, 모든 기술자가 측정 전문가는 아니라는 점을 감안하여 가능한 한 간단한 측정 장비를 도입하는 것이었습니다.
솔루션
3D 계측 방법
Roby의 팀은 휴대용 Leica Absolute Tracker AT401과 1.5인치 코너 큐브 리플렉터(CCR)를 InnovMetric의 PolyWorks|Inspector™ 소프트웨어와 결합하여 사용하는 방법을 선택했습니다. 선정된 3D 측정 기술은 모든 항공기에 호환되는 범용 솔루션으로, 이제 더 이상 특정 모델 전용 측정 키트에 따른 장비 접근성의 제한을 걱정할 필요가 없게 되었습니다. 봄바디어의 Benoit Roby는 “새로운 솔루션은 범용적이고, 휴대가 간편하며, 기내 반입 수하물에 충분히 들어갈 만큼 컴팩트합니다. 덕분에 이제 장비를 따로 수화물로 위탁하지 않아도 되는 큰 장점이 생겼습니다.”라고 말했습니다. 여기에 추가적으로 노트북과 자체 제작한 레이저 트래커 스탠드만 있으면 완벽한 대칭 및 정렬 검사 키트가 갖추어져 장비 운송 및 물류가 대폭 간소화되었습니다.
휴대용 3D 측정 솔루션이 제공하는 또 다른 이점은, 기존의 대칭 및 정렬 검사를 수행할 때 필수적으로 지켜야 했던 최적의 조건들이 항상 충족되지 않아도 된다는 점입니다. 이 솔루션의 뛰어난 유연성과 견고성 덕분에 일부 사전 준비 과정이 완전히 생략될 수 있으며, 이에 따라 물류적 제약도 크게 줄어들게 되었습니다.
선택한 3D 계측 솔루션은 크기가 작아 휴대용 가방에 넣을 수 있습니다.
과거에는 두 명의 기술자가 투입되어 12시간이 소요되었던 작업이 이제는 단 한 명의 기술자가 6시간 만에 완료할 수 있게 되어, 시간과 비용 면에서 큰 절감 효과를 거두고 있습니다!
그러나 가장 주목할 만한 이점은 역시 대폭 단축된 검사 시간입니다. 이제 대칭 및 정렬 검사는 단 한 명의 기술자가 6시간 내에 완료할 수 있으며, Roby는 앞으로 4시간까지 단축 가능할 것으로 예상하고 있습니다. 여기에 더해, 과거의 방식은 장비 운송 과정에서 지연이 잦아 CRJ 지상 지원 장비 그룹이 일관된 서비스 비용을 책정하기 어려웠으나, 3D 측정 방식을 도입한 지금은 사전에 비용을 예측할 수 있게 되었습니다. 이는 Bombardier와 같은 대규모 조직에서 운영 비용을 명확히 계획할 수 있다는 점에서 매우 큰 이점으로 작용하고 있습니다.
CCR을 통해 수행된 측정 데이터는 PolyWorks|Inspector™에서 즉시 사용할 수 있습니다.
성과
활용
PolyWorks를 활용하면 전체 대칭 및 정렬 절차가 대폭 간소화됩니다. 기술자는 현장에 도착하여 장비를 설치하고, 항공기에서 측정할 대상 지점을 식별합니다. 이후 CCR을 사용해 측정을 시작하면, 나머지 작업은 PolyWorks가 자동으로 처리합니다. 기준 축 결정, 장비 이동, 정렬, 일치 조정과 같은 작업은 모두 PolyWorks 내에서 수행되며, 각 측정이 진행될 때마다 데이터는 실시간으로 시스템에 반영됩니다. 게다가 측정 데이터는 보고서 전반에 걸쳐 자동으로 업데이트되어, 정확하고 효율적인 결과 도출이 가능합니다.
PolyWorks는 작업 중 발생할 수 있는 인적 오류를 최소화합니다. Benoit Roby는 “PolyWorks를 사용할 때는 신뢰가 갑니다. 만약 작업 중 실수가 발생하더라도 즉시 그 지점을 정확히 파악할 수 있기 때문입니다.”라고 말했습니다. 측정 대상 지점의 측정이 완료되면, 기술자는 CATIA CAD 모델의 기준값과 비교하여 실시간 편차를 PolyWorks 상에서 즉시 확인할 수 있습니다. 로비는 소프트웨어의 높은 호환성과 직관적인 사용성을 높이 평가하고 있으며, 특히 CAD 소프트웨어에서 가져온 모델을 PolyWorks가 쉽게 처리할 수 있다는 점과 손쉽게 보고서를 생성할 수 있는 기능이 그의 구매 결정을 이끈 핵심 요소였다고 밝혔습니다.
레포팅
PolyWorks를 활용하면서 보고서 작성이 그 어느 때보다 간편해졌습니다. 측정 결과는 Excel로 바로 내보낼 수 있으며, 기존의 표준 보고서 양식은 변경 없이 그대로 유지됩니다. Benoit Roby는 “저희는 가장 엄격한 국제 표준을 준수해야 하기 때문에, 모델 파일에 영향을 주지 않는 솔루션이 필요했습니다. PolyWorks는 이해하기 쉽고 사용이 간편할 뿐만 아니라, 저희 기준에도 완벽하게 부합합니다.”라고 설명했습니다.
PolyWorks는 현장에서 실시간 보고서 작성을 가능하게 해주는 유연한 리포팅 기능을 제공하여, 인 서비스 엔지니어링 팀이 필요로 하는 작업 방식에 적합합니다. 또한 PolyWorks 기술 지원팀은 로비의 팀과 긴밀히 협력하여 현장 환경에 최적화된 맞춤형 보고서를 함께 개발했습니다. 그 결과, 보고서는 보다 효율적으로 개선되었으며, 입력과 출력 형식이 기존과 동일하게 유지되어 보고서 모델에는 전혀 영향을 주지 않습니다.
결론
PolyWorks는 처음에 CRJ 지상 지원 장비 팀의 대칭 및 정렬 검사 업무를 지원하기 위해 도입되었으나, 그 활용 범위는 이를 훨씬 넘어서는 것으로 입증되었습니다. Benoit Roby는 “PolyWorks는 저희가 필요로 하는 다재다능함을 제공합니다. 특정한 목적을 위해 이 제품을 도입했지만, 지금은 mapping 작업에도 활용하고 있습니다.”라고 밝혔습니다.
Bombardier는 검사 프로세스에 PolyWorks를 통합함으로써 대칭 및 정렬 검사 시간을 무려 75% 단축하는 데 성공했으며, 이러한 성과를 바탕으로 현재 수륙양용 항공기의 대칭 검사에도 PolyWorks의 도입을 검토 중입니다.
항공기의 수명 주기 동안에는 구조 손상이 발생할 가능성이 높기 때문에, 손상 평가는 항공기 수리 과정에서 필수적인 단계로 남을 것입니다. 다행히도, 검증된 솔루션들이 존재하여 검사팀을 효과적으로 지원하고, 항공기를 최대한 빠르게 복귀시켜 운항 중단 시간을 줄이며, 비용을 절감하고, 궁극적으로 보다 안전한 항공 운항에 기여하고 있습니다.
