[논문]연속상승운항을 위한 최적 공역 설계에 관한 연구

김은영; 홍성권; 이금진

doi:10.12985/ksaa.2015.23.2.015

연속상승운항을 위한 최적 공역 설계에 관한 연구
A Study on Optimal Airspace Design for Continuous Climb Operation 원문보기

한국항공운항학회지 = Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics, v.23 no.2, 2015년, pp.15 - 20

김은영 (한국항공대학교 대학원 항공교통물류학과) , 홍성권 (한국항공우주연구원 차세대항행팀) , 이금진 (한국항공대학교 항공교통물류학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This paper introduces a new airspace design method for continuous climb operation (CCO). The optimization problem is formulated as Mixed-Integer Linear Program (MILP) to maximize the upper limits of altitude on the waypoints to facilitate continuous climb for aircraft. In the proposed method, the interactions with other flight procedures are considered as well as various aircraft flight performances. The proposed method is applied to one of the departure procedures of Incheon International Airport (ICN) to demonstrate its performances.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

Table 1에 나타난 바와 같이, 최적화로 인한 고도제한의 개선이 초기 상승구간을 제외하고는 미미한 것을 알 수 있으며, 이는 절차의 수평적 위치의 조정 없이는 개선의 한계가 있음을 의미한다. 따라서 본 연구에서는 절차의 수평적 위치를 최적화 변수로써 포함하는 방법의 필요성을 확인하기 위하여, Fig. 6와 같이 수평적으로 조정된 가상의 절차에 대하여 제안된 최적화 방법을 적용하여 보았다. Fig 7 및 Fig 8에는 Fig.
본 논문에서는 최적의 연속상승운항 절차를 위한 새로운 공역 설계 방법을 제안하였다. 제안된 방법에서는 다른 절차와의 상호관계를 고려함과 동시에 항공기의 연속상승운항을 가능케 하기 위하여 상승 고도제한을 최소화하였으며, 이는 혼합 정수 선형 계획법(MILP: Mixed-Integer Linear Programming)을 통해 설계되었다.
본 논문에서는 하나의 출발절차를 대상으로 이를 최적화하는 연구를 수행하였다. 연속상승운항을 위한 최적의 출발절차 설계를 위해, 여러 제약조건을 고려하여 출발절차를 구성하는 Fix의 상한 고도를 최대화 하였으며, 이를 위해서는 혼합 정수 선형 계획법(MILP)을 사용하였다.
본 논문에서는 항공기의 연속상승운항을 위한 최적 공역 설계방법을 제안하였다. 제안된 방법에는 혼합 정수 선형 계획법이 사용되었다.
본 연구에서는 하나의 출발절차를 다른 절차와의 간섭을 고려하여 최적화하였다. Figure 2에 나타난 바와 같이, 하나의 최적화 대상 절차(검은색 굵은 선)와 대상 절차와 교차하는 출발 절차(회색 점선) 및 도착 절차(회색 쇄선)를 고려하여 최적화 한다.
또 다른 연구로써, 소음감소 출발절차를 설계하기 위한 최적화 방법이 연구되었다[3]. 이 연구에서는 다목적 최적화 방법을 활용함으로써 여러 지점에서의 소음을 효과적으로 감소시키는 방법을 제안하였다.

제안 방법

특히 항공기는 절차의 상한 고도에 도달했을 경우 상승을 멈추고 다음 Fix까지 수평비행을 유지해야 하므로, 절차의 상한고도 제한이 연속상승운항을 저해하는 주원인이 된다. 따라서 본 연구에서 제안하는 최적화 모형의 목적함수는 출발절차를 구성하는 각 Fix에서의 상한고도를 최대화 하도록 설정하였으며 이는 다음과 같이 정의된다.
제안된 방법에서는 다른 절차와의 상호관계를 고려함과 동시에 항공기의 연속상승운항을 가능케 하기 위하여 상승 고도제한을 최소화하였으며, 이는 혼합 정수 선형 계획법(MILP: Mixed-Integer Linear Programming)을 통해 설계되었다. 또한 제안된 방법은 실제 출발 절차에 이를 적용하여 봄으로써 그 성능을 검증하였다.
제안된 방법은 다른 절차와의 분리를 고려하여 대상 절차의 고도제한을 최적화하도록 개발되었다. 또한 제안된 방법의 성능을 검증하기 위하여 인천국제공항의 한 출발절차에 대하여 이를 적용하여 보았다.
본 연구에서 제안된 방법은 Fig. 2에 나타나있는 인천국제공항에서 EGOBA Fix로 향하는 출발 절차에 적용되었다. 앞 절에서 언급했듯이, Fix의 수평적 위치는 고정한 후, 항공기 상승 성능과 타 절차와의 분리를 고려하여 절차를 구성하는 Fix에서의 고도제한을 최적화하였다.
제약 조건으로는 항공기의 상승 성능 및 다른 절차와의 분리를 고려하였다. 본 연구에서는 비행 절차의 수평적인 위치는 고정한 채 고도제한만을 결정변수로 사용하였다. 또한 인천국제공항에 수립된 다양한 계기출발절차 중 RNAV EGOBA 1K 를 연구 대상으로써 선정하였다.
2에 나타나있는 인천국제공항에서 EGOBA Fix로 향하는 출발 절차에 적용되었다. 앞 절에서 언급했듯이, Fix의 수평적 위치는 고정한 후, 항공기 상승 성능과 타 절차와의 분리를 고려하여 절차를 구성하는 Fix에서의 고도제한을 최적화하였다. 또한 최소필요상승률(r_min), 최대가능상승률(r_max) 그리고 수직분리 최소치(h_s)는 각각 7.
본 논문에서는 최적의 연속상승운항 절차를 위한 새로운 공역 설계 방법을 제안하였다. 제안된 방법에서는 다른 절차와의 상호관계를 고려함과 동시에 항공기의 연속상승운항을 가능케 하기 위하여 상승 고도제한을 최소화하였으며, 이는 혼합 정수 선형 계획법(MILP: Mixed-Integer Linear Programming)을 통해 설계되었다. 또한 제안된 방법은 실제 출발 절차에 이를 적용하여 봄으로써 그 성능을 검증하였다.
제안된 방법에는 혼합 정수 선형 계획법이 사용되었다. 제안된 방법은 다른 절차와의 분리를 고려하여 대상 절차의 고도제한을 최적화하도록 개발되었다. 또한 제안된 방법의 성능을 검증하기 위하여 인천국제공항의 한 출발절차에 대하여 이를 적용하여 보았다.
연속상승운항을 위한 최적의 출발절차 설계를 위해, 여러 제약조건을 고려하여 출발절차를 구성하는 Fix의 상한 고도를 최대화 하였으며, 이를 위해서는 혼합 정수 선형 계획법(MILP)을 사용하였다. 제약 조건으로는 항공기의 상승 성능 및 다른 절차와의 분리를 고려하였다. 본 연구에서는 비행 절차의 수평적인 위치는 고정한 채 고도제한만을 결정변수로 사용하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 비행 절차의 수평적인 위치는 고정한 채 고도제한만을 결정변수로 사용하였다. 또한 인천국제공항에 수립된 다양한 계기출발절차 중 RNAV EGOBA 1K 를 연구 대상으로써 선정하였다.

이론/모형

본 논문에서는 하나의 출발절차를 대상으로 이를 최적화하는 연구를 수행하였다. 연속상승운항을 위한 최적의 출발절차 설계를 위해, 여러 제약조건을 고려하여 출발절차를 구성하는 Fix의 상한 고도를 최대화 하였으며, 이를 위해서는 혼합 정수 선형 계획법(MILP)을 사용하였다. 제약 조건으로는 항공기의 상승 성능 및 다른 절차와의 분리를 고려하였다.
본 논문에서는 항공기의 연속상승운항을 위한 최적 공역 설계방법을 제안하였다. 제안된 방법에는 혼합 정수 선형 계획법이 사용되었다. 제안된 방법은 다른 절차와의 분리를 고려하여 대상 절차의 고도제한을 최적화하도록 개발되었다.

성능/효과

7은 현행 절차와 최적화된 절차에 대한 누적 비행거리에 따른 상한고도 프로파일을 비교하여 보여주고 있다. 그림에서 볼 수 있듯이, 최적화 후 상당 부분에서 상한고도가 개선되었으며, 수평 비행구간 또한 11.2NM에서 8.2NM로 줄어든 것을 확인할 수 있다.

후속연구

향후 연구에서는 대상절차의 고도제한뿐 아니라 수평적 위치를 포함하여 최적화를 수행하는 방법을 연구해야 할 것이다. 또한 제안된 방법을 실제 공역 설계에 활용하기 위해서는 최적화 모형에 사용되는 계수들을 더욱 엄밀히 탐구해야 한다. 이에 추가적으로, 연속상승출발절차와 연속강하도착절차간의 균형을 고려한 공역 설계에 대한 심도 있는 연구가 필요할 것이다.
또한 제안된 방법을 실제 공역 설계에 활용하기 위해서는 최적화 모형에 사용되는 계수들을 더욱 엄밀히 탐구해야 한다. 이에 추가적으로, 연속상승출발절차와 연속강하도착절차간의 균형을 고려한 공역 설계에 대한 심도 있는 연구가 필요할 것이다.
향후 연구에서는 대상절차의 고도제한뿐 아니라 수평적 위치를 포함하여 최적화를 수행하는 방법을 연구해야 할 것이다. 또한 제안된 방법을 실제 공역 설계에 활용하기 위해서는 최적화 모형에 사용되는 계수들을 더욱 엄밀히 탐구해야 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	연속상승 운항과 강하운항의 목적은?	항공교통량이 지속적으로 증가함에 따라서 더욱 효율적이고 친환경적인 항공기 운항을 위한 공역 설계 방법이 활발히 연구되고 있다. 연속상승 운항(CCO: Continuous Climb Operation) 및 연속강하운항(CDO: Continuous Descent Operation) 은 이러한 노력의 일환으로 제안된 개념으로써 각각 항공기의 상승 및 강하 비행에서의 효율적인 운항을 가능케 하는 것을 그 목적으로 한다[1-4].
	하한고도 증가율이 최소필요상승률을 초과해서는 안되는이유는?	비행절차는 해당 절차를 비행하는 다양한 항공기 기종을 고려하여 설계되어야 한다. 다시 말해, 출발절차에는 그 절차를 비행하기 위해서 필요로 하는 최소필요상승률(minimum required climb rate)이 존재한다. 따라서 출발절차상의 연속된 Fix 간 하한고도 증가율은 최소필요상승률을 초과해서는 안 된다.
	비행절차는 어떻게 설계되어야 하나?	비행절차는 해당 절차를 비행하는 다양한 항공기 기종을 고려하여 설계되어야 한다. 다시 말해, 출발절차에는 그 절차를 비행하기 위해서 필요로 하는 최소필요상승률(minimum required climb rate)이 존재한다.

참고문헌 (7)

Clarke, J. P., Ho, N. T., Ren, L., Brown, J. A., Elmer, K. R., Tong, K. O., and Wat, J. K., 2004, "Continuous Descent Approach: Design and Flight Test for Louisville International Airport," Journal of Aircraft, Vol. 41, No. 5, pp. 1054-1066.

상세보기
Clarke, J. P., Brooks, J., Nagle, G., Scacchioli, A., White, W., and Liu, S. R., 2013, "Optimized Profile Descent Arrivals at Los Angeles International Airport," Journal of Aircraft, Vol. 50, No. 2, pp. 360-369.

상세보기
Prats, X., Puig, V., and Quevedo, J., 2011, "Equitable Aircraft Noise-Abatement Departure Procedures," Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 34, No. 1, pp. 192-203.

상세보기
ICAO, 2013, "Continuous Climb Operations (CCO) Manual," Doc. 9993, AN/495.
ICAO, 2007, "Procedures for Air Navigation Services - Air Traffic Management," Doc. 4444, ATM/501.
ICAO, 2006, "Procedures for Air Navigation Services - Aircraft Operations," Doc. 8168, OPS/611.
K. Roach and J. Robinson, 2010, "A Terminal Area Analysis of Continuous Ascent Departure Fuel Use at Dallas/Fort Worth International Airport," AIAA Aviation Technology, Integration and Operations Conference (ATIO), Fort Worth, TX, AIAA 2010-9379.

저자의 다른 논문 :

LOADING...

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증