미국과 한국의 군용 항공기 비행성 규정 발전사

Executive Summary

본 보고서는 군용 항공기 안전성의 핵심 요소인 '비행 특성(Flying Qualities)' 규정이 미국과 한국에서 어떻게 발전해왔는지에 대한 심층 분석을 제공한다. 비행 특성은 항공기의 안정성(Stability)과 조종성(Control)에 관한 특성으로, 조종사가 항공기를 얼마나 쉽고 정밀하게 조종하여 임무를 수행할 수 있는가를 다루는 구체적인 기술 분야이다. 이는 항공기 시스템 전반의 종합적인 안전성을 의미하는 '감항성(Airworthiness)'을 구성하는 필수적인 하위 요소이다.

 

미국의 비행 특성 규정은 수십 년간의 비행 시험 데이터와 사고 교훈을 바탕으로 발전했다. 초기의 포괄적인 규격이었던 MIL-F-8785C는 항공기를 등급과 비행 단계별로 나누어 구체적이고 정량적인 안정성 및 조종성 기준을 제시하며 오랫동안 국제 표준의 역할을 했다. 그러나 기술이 발전함에 따라 이 규격의 한계가 드러났고, 이를 보완하고 현대 항공 기술을 반영하기 위해 MIL-STD-1797A가 제정되었다. 이들 상세 기술 표준은 상위 감항성 인증 프레임워크인 MIL-HDBK-516C와 계층적 구조를 이루며, '무엇을(What)' 인증해야 하는지와 '어떻게(How)' 그 기준을 충족시킬 것인지를 명확히 구분한다.

 

 

반면, 한국은 국산 항공기 개발 및 수출이라는 전략적 목표를 달성하기 위해 선진화된 미국 체계를 전략적으로 도입했다. 한국의 「군용항공기 비행안전성 인증에 관한 법률」은 포괄적인 '감항성' 제도를 수립하는 법적 기반이지만, 그 기술적 핵심인 '표준감항인증기준'은 미국의 MIL-HDBK-516C를 기반으로 한다. 결과적으로 한국의 비행 특성 평가 역시 미국의 MIL-STD-1797A와 같은 검증된 표준에 깊이 의존하고 있다.

 

본 보고서는 F-14 톰캣 시제기 추락 사고와 같이 비행 특성 문제에서 비롯된 실제 사고 사례를 통해 규정 발전의 중요성을 조명한다. 또한, 조종사가 없는 무인 항공 시스템(UAS)과 인공지능(AI) 기반 자율 시스템의 등장이 '조종사 중심'의 전통적인 비행 특성 개념에 어떤 근본적인 도전을 제기하는지 분석하고, 미래 규제가 나아갈 방향을 전망한다.

 

서론: 감항성, 비행안전성, 그리고 비행 특성

군용 항공기의 안전을 논의할 때 여러 전문 용어가 사용되며, 그 관계를 명확히 이해하는 것이 중요하다.

 

• 감항성(Airworthiness): 가장 포괄적인 개념으로, 항공기 시스템이 승인된 사용 한계 내에서 안전하게 비행을 시작, 유지, 완료할 수 있는 종합적인 특성을 의미한다.1 이는 항공기의 설계, 구조, 강도, 성능, 제작, 정비 등 모든 요소를 포함하는 '내공성'을 의미한다.2
• 비행안전성: 한국의 공식 법률 명칭은 「군용항공기 비행안전성 인증에 관한 법률」이다. 2009년 법률 제정 당시, '감항성'이라는 용어가 일반 국민이나 국회의원들에게 너무 전문적이고 생소하게 들릴 수 있어, 더 직관적으로 이해하기 쉬운 '비행안전성'이라는 표현을 법률명에 사용했다.2 하지만 법률의 본문과 모든 관련 제도, 그리고 항공 산업계와 군에서 통용되는 공식적인 용어는 '감항성' 및 '감항인증'이다.3
• 비행 특성(Flying Quality): 본 보고서의 핵심 주제로, 감항성의 여러 구성 요소 중 하나이다. 이는 항공기의 안정성(Stability)과 조종성(Control)에 관련된 특성으로, 조종사가 항공기를 얼마나 쉽고 정밀하게 조종하여 임무를 수행할 수 있는가를 다룬다.

자동차에 비유하자면, '감항성'은 자동차의 종합 '안전 인증'이고, '비행 특성'은 그 차의 '핸들링' 성능과 같다. 우수한 핸들링은 안전 인증의 필수 조건이지만, 그것만으로 종합적인 안전이 보장되지는 않는다. 이처럼 비행 특성은 전체 감항성 체계 내에서 조종사와 항공기 간의 상호작용을 규정하는 핵심 기술 분야라 할 수 있다.

 

Part I: 미국 비행 특성 표준의 발전

Section 1: 초석의 확립: MIL-F-8785C

개발 배경 및 목적

제2차 세계대전 이후 항공기 기술이 급속도로 발전하면서, 조종사의 임무 수행 능력과 직결되는 항공기의 안정성 및 조종성 특성을 정량적으로 평가하고 규정할 필요성이 대두되었다. 이러한 요구에 부응하여 미 공군과 해군이 1945년부터 협력하여 개발한 것이 바로 군용 규격 MIL-F-8785, "유인 항공기의 비행 특성(Flying Qualities of Piloted Airplanes)"이다. 1980년 최종 C 버전까지 개정된 이 규격은 수십 년간 전 세계 군용 항공기 비행 특성 설계의 사실상 표준으로 자리 잡았다.

 

MIL-F-8785C의 핵심 목적은 항공기 개발자와 시험 비행 조종사에게 항공기가 충족해야 할 구체적이고 측정 가능한 비행 특성 목표치를 제공하는 것이었다. 이는 조종사의 주관적인 '느낌'에 의존하던 평가 방식을 객관적인 공학 데이터 기반의 평가로 전환시킨 중요한 이정표였다.

 

구조와 요구사항

MIL-F-8785C는 항공기의 특성과 임무의 복잡성을 체계적으로 다루기 위해 세 가지 주요 분류 기준을 도입했다.

 

항공기 등급 (Aircraft Class): 항공기의 크기와 기동성에 따라 4개 등급으로 분류했다.

 

• Class I: 소형 경비행기 (예: 초등 훈련기)
• Class II: 중형, 저-중기동성 항공기 (예: 소형 수송기)
• Class III: 대형, 저-중기동성 항공기 (예: 대형 수송기, 폭격기)
• Class IV: 고기동성 항공기 (예: 전투기, 공격기)

 

비행 단계 (Flight Phase): 조종사가 수행하는 임무의 종류에 따라 3개 범주로 구분했다.

 

• Category A: 정밀한 기동과 추적을 요구하는 비전투/전투 기동 (예: 공중전, 지상 공격, 공중 급유)
• Category B: 점진적인 기동을 요구하는 비전투 기동 (예: 순항, 상승, 하강)
• Category C: 이착륙과 관련된 단말 기동 (예: 이륙, 접근, 착륙)

 

성능 수준 (Levels of Performance): 비행 특성의 만족도를 3개 수준으로 정의했다.

 

• Level 1: 임무 수행에 명백히 적합한 우수한 비행 특성
• Level 2: 조종사 업무 부담이 다소 증가하지만 임무 수행이 가능한 수용 가능한 비행 특성
• Level 3: 안전하게 조종은 가능하지만, 임무 효율이 크게 저하되는 비행 특성

이러한 분류 체계에 따라, 규격은 단주기 운동(short-period mode)의 감쇠비, 더치 롤(Dutch roll) 특성, 제어력 등 수많은 구체적인 공학적 파라미터에 대해 각 등급, 단계, 수준별로 충족해야 할 정량적인 기준치를 상세하게 제시했다.

 

Section 2: 현대적 표준으로의 진화: MIL-STD-1797A

한계와 새로운 표준의 필요성

MIL-F-8785C는 매우 성공적인 규격이었지만, 플라이 바이 와이어(Fly-By-Wire)와 같은 능동 제어 기술이 보편화되면서 그 한계를 드러내기 시작했다. 이 규격은 본질적으로 전통적인 기계식 조종 계통을 가진 항공기를 기준으로 개발되었기 때문에, 고도로 증강된 현대 항공기의 복잡한 동적 특성을 완벽하게 평가하기 어려웠다. 또한, 특정 요구사항들이 서로 상충하는 설계 목표를 제시하는 경우도 있었다.

 

이러한 문제점을 해결하고 최신 항공 기술을 반영하기 위해 개발된 것이 바로 MIL-STD-1797, "유인 항공기의 비행 특성(Flying Qualities of Piloted Aircraft)"이다. 이 표준은 MIL-F-8785C의 기본적인 철학과 구조를 계승하면서도, 더 넓은 범위의 항공기 동역학을 포괄하고 최신 제어 시스템에 대한 평가 기준을 포함하도록 확장되었다.

 

주요 변경점 및 현재 위상

MIL-STD-1797A는 MIL-F-8785C를 공식적으로 대체했다. 하지만 수십 년간 축적된 방대한 데이터와 분석 경험 때문에, MIL-F-8785C는 여전히 중요한 참고 자료로 널리 활용되고 있다. 흥미로운 점은, MIL-STD-1797A 역시 현재는 강제 요구사항이 아닌 '지침용 핸드북'으로 재지정되었다는 것이다. 이는 1994년 페리 메모랜덤 이후 미 국방부가 규정 중심의 상세 규격(MIL-SPEC) 사용을 지양하고, 성과 기반의 접근법을 장려하는 더 큰 정책적 흐름의 일환이다.5 그럼에도 불구하고, MIL-STD-1797A는 오늘날 미군 항공기 비행 특성 분야에서 가장 권위 있고 실질적인 표준으로 기능하고 있다.

 

Section 3: 비행 특성과 감항성의 계층적 관계

비행 특성 표준(MIL-STD-1797A)과 감항성 인증 기준(MIL-HDBK-516C)은 상호 보완적인 계층 구조를 이룬다. 이는 항공기 안전성을 보장하기 위한 미 국방부의 체계적인 접근 방식을 보여준다.

 

• 상위 프레임워크 (The 'What'): MIL-HDBK-516C
  MIL-HDBK-516C는 항공기 시스템 전반의 '감항성'을 인증하기 위한 포괄적인 상위 지침서이다.6 이 문서는 시스템 엔지니어링, 구조, 추진, 비행 기술 등 항공기의 모든 측면에 걸쳐 "안전한 비행을 위해 어떠한 기준들이 충족되어야 하는가?"라는 질문에 답한다. 즉, 인증해야 할 '무엇(What)'을 정의한다.9
• 상세 기술 규격 (The 'How'): MIL-STD-1797A
  MIL-HDBK-516C의 제6장 '비행 기술(Flight Technology)'은 항공기의 조종성, 안정성 등 비행 특성에 대한 감항성 기준을 다룬다. 이 상위 수준의 기준을 '어떻게(How)' 충족하고 검증할 것인지에 대한 구체적인 기술적 요구사항으로 MIL-STD-1797B(MIL-STD-1797A의 후속 버전)를 참조하도록 명시하고 있다.

예를 들어, MIL-HDBK-516C가 "항공기는 모든 비행 영역에서 적절한 안정성을 가져야 한다"고 요구한다면, MIL-STD-1797A는 "적절한 안정성이란 구체적으로 단주기 운동의 감쇠비가 얼마 이상이어야 한다"와 같이 측정 가능한 공학적 수치를 제공한다.

 

결론적으로, 항공기 개발 프로그램은 먼저 MIL-HDBK-516C를 사용하여 전체 감항성 인증의 틀을 잡고, 비행 특성 분야의 기준을 충족시키기 위한 구체적인 설계 및 시험 단계에서는 MIL-STD-1797A의 상세한 기술 요구사항을 따르는 방식으로 업무를 수행한다. 이처럼 이들 문서는 상호 보완적인 계층 구조를 이루며 미군 항공기의 비행 안전성을 보증하는 핵심적인 역할을 한다.

 

Part II: 한국의 비행 특성 규정 접근법

Section 4: 글로벌 표준의 전략적 채택

2000년대 들어 한국은 T-50 고등훈련기와 같은 국산 항공기의 개발 및 수출을 추진하면서, 제작국 정부가 비행 안전을 보증하는 주권적 인증 시스템의 필요성에 직면했다.3 세계 각국은 군용기 도입의 전제 조건으로 제작국 정부의 공식적인 감항인증을 요구했기 때문이다.3 이러한 시대적 요구에 부응하여 2009년 「군용항공기 비행안전성 인증에 관한 법률」이 제정되었다.11

 

이 법률은 항공기 시스템 전반의 '감항성'을 다루는 포괄적인 제도적 틀을 마련했다. 그렇다면 이 틀 안에서 '비행 특성'과 같은 구체적인 기술 분야는 어떻게 다루어지는가? 한국은 독자적인 기술 표준을 처음부터 새로 개발하는 대신, 국제적으로 검증되고 신뢰받는 미국의 표준을 전략적으로 채택하는 방식을 택했다.

 

방위사업청은 기종별 인증 기준을 수립하는 데 기반이 되는 '표준감항인증기준'을 고시하는데, 이는 미군의 MIL-HDBK-516C를 기반으로 작성되었다.15 이는 매우 중요한 결정으로, 한국의 감항인증 체계가 상위 프레임워크 수준에서부터 미국 시스템과의 정합성을 추구했음을 의미한다.

 

이러한 접근 방식은 비행 특성 분야에도 그대로 적용된다. 한국의 표준감항인증기준이 MIL-HDBK-516C를 따르므로, 비행 특성(제6장 '비행 기술')에 대한 세부 요구사항 역시 자연스럽게 MIL-HDBK-516C가 참조하는 MIL-STD-1797의 기준을 따르게 된다. 이는 한국이 단기간에 세계적 수준의 인증 역량을 확보하고, 나아가 미국과의 감항인증 상호인정(Mutual Recognition)을 원활하게 추진할 수 있었던 핵심적인 배경이 되었다.17 즉, 한국은 독자적인 법률과 제도를 갖추되, 그 기술적 알맹이는 글로벌 표준을 채택함으로써 효율성과 국제적 신뢰도라는 두 마리 토끼를 모두 잡는 실용적인 전략을 구사한 것이다.

 

Part III: 사례 연구 및 미래 전망

Section 5: 사고로부터의 교훈: F-14 톰캣 시제기 추락

비행 특성 규정이 단순한 서류 작업이 아니라 실제 비행 안전과 직결된다는 사실을 보여주는 대표적인 사례가 1970년 12월 30일에 발생한 미 해군 F-14 톰캣 시제 1호기의 추락 사고이다.18

 

이륙 후 두 번째 비행 시험 중, 조종사가 단일 엔진 성능을 확인하기 위해 한쪽 엔진의 출력을 아이들(idle) 상태로 줄이자 주 유압 계통과 보조 유압 계통이 연달아 고장 나는 치명적인 상황이 발생했다.18 조종사들은 비상 제어 시스템에 의존해 착륙을 시도했으나, 항공기는 통제 불능 상태에 빠져 추락했고 조종사들은 가까스로 비상 탈출에 성공했다.18

 

사고 조사 결과, 원인은 유압 펌프에서 발생하는 진동 주파수가 특정 엔진 RPM에서 유압 배관의 공진 주파수와 일치했기 때문이었다.19 이로 인해 티타늄 재질의 유압 배관에 피로 파괴가 발생하여 두 계통이 모두 고장 난 것이었다.18 이는 전형적인 항공기 동역학 및 제어 문제, 즉 비행 특성과 관련된 설계 결함이었다. 특히, 주 유압 계통과 보조 유압 계통의 배관이 서로 '거울 이미지(mirror images)' 형태로 동일하게 설치되어 있어, 한쪽을 파괴시킨 동일한 원인이 다른 쪽에도 똑같이 작용했던 것이 문제였다.18

 

이 사고는 중요한 교훈을 남겼다. 이후 개발되는 항공기에는 "유압 배관을 서로 대칭으로 설치하지 말라"는 설계 규칙이 적용되었으며, 진동을 줄이기 위한 댐퍼(damper)가 추가되었다.19 이처럼 비행 특성 규정은 실제 비행과 사고에서 얻어진 값비싼 교훈을 통해 끊임없이 보완되고 발전해 나간다.

 

Section 6: 새로운 도전: 무인기와 자율 시스템

전통적인 비행 특성 규정은 본질적으로 '조종사'를 중심에 두고 개발되었다. MIL-F-8785C의 성능 수준(Level 1, 2, 3)이나 쿠퍼-하퍼 평가 척도(Cooper-Harper Handling Qualities Rating Scale)와 같은 주관적 평가 방법은 모두 조종사가 임무를 수행하는 데 느끼는 업무 부담(workload)을 기준으로 한다.

 

그러나 조종사가 탑승하지 않는 무인 항공 시스템(UAS)의 등장은 이러한 패러다임에 근본적인 도전을 제기한다. UAS에는 조종사가 없으므로, 비행 특성의 초점은 '조종 용이성'에서 '자동 비행 제어 시스템(autopilot)의 안정성과 신뢰성'으로 이동한다. 즉, "조종사가 제어하기 쉬운가?"라는 질문이 "자동 비행 시스템이 모든 비행 영역에서 안정적으로 항공기를 제어할 수 있는가?"라는 질문으로 바뀌는 것이다.21

 

이에 따라 미국과 한국 모두 기존의 유인기 중심 표준을 UAS에 맞게 '재단(tailoring)'하는 방식으로 대응하고 있다. 예를 들어, MIL-HDBK-516C의 비행 기술 섹션에서 '조종사'라는 단어를 '자동 비행 시스템'으로 대체하여 기준을 적용하는 식이다.21 한국 역시 NATO의 STANAG 4671(무인기 감항인증 표준)과 같은 국제 표준을 적극 도입하여 UAS의 비행 특성 기준을 수립하고 있다.22

 

더 나아가, 인공지능(AI) 기반의 자율 시스템이 등장하면서 문제는 더욱 복잡해지고 있다. 학습하고 적응하는 AI 제어 시스템은 기존의 결정론적 시스템과 달리 예측 불가능한 방식으로 작동할 수 있다.26 이는 전통적인 비행 시험과 분석 방법으로는 그 안정성을 완벽하게 보증하기 어렵다는 것을 의미한다.28 미래의 비행 특성 규정은 AI 알고리즘의 신뢰성을 검증하고, 비정상적인 상황에서도 시스템이 안전의 경계를 벗어나지 않도록 보장하는 새로운 방법론을 포함해야 할 것이다.

 

결론

군용 항공기의 비행 특성 규정은 지난 반세기 동안 기술의 발전과 사고의 교훈을 통해 꾸준히 진화해왔다. 미국은 MIL-F-8785C에서 MIL-STD-1797A로 이어지는 상세하고 정량적인 표준을 개발하며 이 분야를 선도했고, 이는 전 세계적인 표준으로 자리 잡았다. 한국은 후발주자로서 이러한 선진화된 표준을 전략적으로 채택하고 자국의 법적, 제도적 틀에 성공적으로 통합함으로써, 단기간에 높은 수준의 기술적 신뢰도를 확보했다.

 

이제 양국은 무인화와 자율화라는 공통의 미래 과제에 직면해 있다. '조종사'가 사라진 항공기의 '비행 특성'을 어떻게 정의하고 평가할 것인가는 향후 10년간 규제 당국과 개발자들이 풀어야 할 가장 중요한 숙제가 될 것이다. 이는 단순히 기존 규정을 수정하는 것을 넘어, 비행 안전에 대한 철학적 패러다임의 전환을 요구하는 근본적인 도전이다.

 

 

 

참고 자료

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33. 군용항공기 감항인증, 무인기 시대 적극 대비한다, 7월 19, 2025에 액세스, https://www.korea.kr/common/download.do?fileId=197939694&tblKey=GMN
34. 군용항공기 감항인증 업무규정 | 국가법령정보센터 | 행정규칙, 7월 19, 2025에 액세스, https://www.law.go.kr/LSW/admRulInfoP.do?admRulSeq=2000000016402
35. 군용항공기 감항인증 업무규정 | 국가법령정보센터 | 행정규칙, 7월 19, 2025에 액세스, https://www.law.go.kr/LSW/admRulLsInfoP.do?admRulSeq=2000000022499
36. 군용항공기 감항 상호인정 정책에 관한 연구 A Study on The Military Airworthiness Recognition Policy - 한국군사과학기술학회, 7월 19, 2025에 액세스, https://www.kimst.or.kr/electronic_paper/pdf_down_other.kin?stype=journal&idx=12782
37. CERTIFICATION OF MILITARY AIRCRAFT AND RELATED PRODUCTS, PARTS AND APPLIANCES, AND DESIGN AND PRODUCTION ORGANISATIONS, 7월 19, 2025에 액세스, https://www.difesa.it/assets/allegati/27098/aer_ep_p-21a_ed_17-11-2023_copia_di_cortesia.pdf
38. MIL-HDBK-516B, Airworthiness Certification Criteria - AcqNotes, 7월 19, 2025에 액세스, https://www.acqnotes.com/Attachments/MIL-HDBK-516B,%20Airworthiness%20Certification%20Criteria%205%20Feb%2004.pdf
39. Tailoring an Airworthiness Document to Unmanned Aircraft Systems: A Case Study of MIL-HDBK-516C - VTechWorks, 7월 19, 2025에 액세스, https://vtechworks.lib.vt.edu/bitstream/handle/10919/98018/Halefom_MH_T_2020.pdf