항공기 속도의 모든 것: IAS·CAS·EAS·TAS·GS

항공기 계기판에는 단순히 “속도” 하나만 존재하지 않는다.
IAS, CAS, EAS, TAS, GS는 모두 서로 다른 기준과 물리적 의미를 갖는 속도이며, 이를 정확히 이해하지 못하면 성능 계산 오류로 직결된다.

이 글에서는
1️⃣ 피토–정압 시스템의 물리 원리
2️⃣ 속도 종류별 정의와 보정 단계
3️⃣ 온도·고도·밀도가 각 속도에 미치는 영향
4️⃣ Mach 수가 별도로 관리되는 이유
를 정리한다.

1. 항공기 속도의 출발점: 동압(Dynamic Pressure)

모든 공기속도의 출발은 동압 q다. $q = \frac{1}{2} \rho V^2$ q=21ρV2

ρ : 공기 밀도
V: 공기 중 실제 속도

👉 양력, 실속, 구조하중은 모두 동압에 의해 결정
👉 계기 속도(IAS)는 “속도”가 아니라 동압의 대리값

Pitot-Static System 관련 설명 : Pitot-Static System 완전 정리

2. IAS (Indicated Airspeed) – 날개가 느끼는 힘

정의

IAS = 계기판에 표시되는 속도 (미보정)

Pitot 압력 − Static 압력
계기 오차, 설치 오차, 압축성 영향 모두 포함

물리적 의미

IAS는 동압에 비례 → 날개가 실제로 받는 힘

➡️ 실속, 기동 한계, 구조 제한은 IAS 기준

중요한 결론

고도가 올라가도 실속 IAS는 동일
IAS가 같다면 날개는 같은 하중을 받는다

3. CAS (Calibrated Airspeed) – 계기/설치 오차 제거

정의

CAS = IAS + 계기 오차 + 설치 오차

Pitot 위치, 기체 형상 간섭 보정
AFM/POH에 IAS–CAS 변환표 제공

특징

저속: IAS ≈ CAS
고속·고받음각·플랩 전개 시 차이 증가

4. EAS (Equivalent Airspeed) – 압축성까지 보정한 속도

정의

EAS = CAS + 공기 압축성 보정

왜 필요한가?

Mach 수가 증가하면 공기는 압축됨
같은 CAS라도 실제 동압은 더 커짐

➡️ 구조 하중 계산은 EAS가 가장 정확

관계 정리

저속: IAS ≈ CAS ≈ EAS
고속: IAS<CAS<EAS<TAS

$IAS < CAS < EAS < TAS$

5. TAS (True Airspeed) – 실제 공기 중 속도

정의

TAS = 공기 질량 기준 실제 속도

밀도의 영향

$TAS \approx \frac{IAS}{\sqrt{\sigma}}$

σ = 밀도비 (Density Ratio)
1,000 ft 상승 시 TAS 약 2% 증가
고온일수록 TAS 증가

➡️ IAS는 같아도 고도·온도에 따라 TAS는 크게 달라진다

6. GS (Ground Speed) – 지면 기준 이동 속도

정의

GS = TAS ± Wind Component $GS = TAS + Tailwind – Headwind$

특징

양력과 무관
항법·연료·시간 계산 전용

⚠️ GS가 증가해도 실속 속도는 변하지 않는다

7. Mach 수 – 왜 별도의 속도 체계인가?

정의

$Mach = \frac{TAS}{a}$

True Airspeed와 음속의 비율
a = 음속 (Speed of Sound)

음속은 무엇에 의해 결정되는가?

$a = \sqrt{\gamma R T}$

➡️ 온도(Temperature)만의 함수

고도 ❌
압력 ❌
밀도 ❌
온도 ⭕
해수면 표준 대기 온도(15℃) 에서 661KT

8. 고도·온도·밀도가 Mach에 미치는 영향

고도 상승 시

온도 ↓ (대류권)
음속 ↓
같은 TAS라도 Mach 증가

온도 상승 시

음속 ↑
같은 TAS라도 Mach 감소

결론

Mach은 “속도”가 아니라
압축성 위험의 척도