[논문]AEDT (aviation environmental design tool)을 이용한 김해 국제공항 신 활주로 소음 분석

임은하; 황호연

doi:10.12673/jant.2018.22.5.343

초록
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한국의 공항 중 이용객 수 기준으로 4위 공항인 김해 국제공항은 국제선 이용객수가 점차 증가하고 있다. 이에 따라 동남권 신공항에 대한 필요성이 제기되었고, 국토교통부는 현재 김해 국제공항에 새로운 활주로 1본을 건설하여 확장하기로 결정하였다. 따라서 이로 인해 야기되는 소음을 예측하기 위해 본 연구에서는 FAA (Federal Aviation Administration)의 AEDT (aviation environmental design tool) 소프트웨어를 이용하여 소음 분석을 수행하였다. 본 논문에서는 김해 국제 공항에 신 활주로 건설 시 하루 동안의 항공기 이착륙 자료를 이용하여 현재보다 증가하는 소음 피해지역을 예측하였다.

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The number of international passengers at Gimhae International Airport, the fourth-largest airport in Korea, is gradually increasing. This raised the need for a new airport in southeastern region, and Ministry of Land, Infrastructure and Transport decided to build a new runway for Gimhae Internation...

The number of international passengers at Gimhae International Airport, the fourth-largest airport in Korea, is gradually increasing. This raised the need for a new airport in southeastern region, and Ministry of Land, Infrastructure and Transport decided to build a new runway for Gimhae International Airport. In this study, to predict the noise generated by a new runway, the noise analysis using the aviation environmental design tool (AEDT) of Federal Aviation Administration (FAA) was performed. In this paper, when a new runway was built at the Gimhae International Airport, an area of noise damage that is increasing than the present was predicted using arrival and departure data of airlines in a day.

주제어

표/그림 (12)

표 표 1. 세계 주요 국가들의 항공기 소음 평가 단위[4] Table 1. Aircraft noise evaluation unit of major countries in the world[4]
그림 그림 1. AEDT 2d 사용자 화면 Fig. 1. AEDT 2d's user interface.
표 표 2. 나라 별 항공기 소음 모델링 소프트웨어 ( 참고문헌 : 공항소음포털) Table 2. Aircraft noise modeling software for each country (reference : Airport noise information system)
그림 그림 2. AEDT 시스템 구조 [5] Fig. 2. AEDT system structure [5].
그림 그림 3. 김해 공항 확장 계획 Fig. 3. Gimhae airport’s expansion plan.
표 표 3. AEDT의 소음 측정 특정 가중치[5] Table 3. AEDT noise metric-specific weighting [5].
그림 그림 4. 김해공항 기존 활주로 및 신 활주로 Fig. 4. Gimhae airport’s existing runway and new runway.
표 표 4. 2018년 5월 14일 김해 국제공항 항공기 스케쥴 (도착) (출처 : Flight radar 24) [8] Table 4. Flight schedule on May 14, 2018 at Gimhae international airport (arrival) (Source: flight radar 24) [8].
표 표 5. 2018년 5월 14일 김해 국제공항 항공기 스케쥴 (출발) (출처 : Flight radar24) [8] Table 5. Flight schedule on May 14, 2018 at Gimhae international airport (departure) (Source: flight radar 24) [8].
그림 그림 5. 김해 국제공항 기존 활주로의 AEDT 소음 분석 결과 Fig. 5. AEDT noise analysis result of existing runway at Gimhae international airport.
그림 그림 6. 김해 국제 공항 신 활주로의 AEDT 소음 분석 결과 Fig. 6. AEDT noise analysis result of new runway at Gimhae international airport.
표 표 6. 75 WECPNL 이상의 Grid Table 6. Grids above 75 WECPNL.

AI 본문요약
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문제 정의

AEDT (aviation environmental design tool)은 미국 FAA (Federal Aviation Administration)에서 항공기의 환경적 영향을 분석하기 위해 개발한 소프트웨어로[5] 본 연구에서는 항공기 소음 해석을 위해 사용되었다. 본 논문에서는 AEDT에 대해 간단히 소개하고 AEDT의 구조에 대해 설명한 후 AEDT를 이용하여 김해 국제 공항에 새로 건설될 예정인 활주로의 소음을 예측하였다. 또한 기존의 소음 피해 지역에서 어느 지역이 소음 피해 지역으로 추가되는지를 분석하였다.
본 논문에서는 FAA에서 개발한 항공기의 환경적 영향을 평가하는 AEDT 소프트웨어를 이용하여 건설 예정인 김해 국제 공항 신 활주로의 소음을 예측하였다.
본 논문에서는 김해 국제공항의 신 활주로가 건설되었을 때 발생하는 소음을 분석하였다. 확장 안에 따르면 새로운 활주로는 주로 이륙 전용으로 사용될 예정이기 때문에 이륙할 때의 상황을 모델링하였고, 하루 동안의 김해 국제공항에서 이륙하는 항공기 데이터를 이용하여 소음을 예측하였다.
47 km²가 소음대책 대상 지역으로 지정되어있다[9]. 본 연구에서는 새로운 활주로가 건설되었을 때 기존의 소음대책 대상 지역에서 추가되는 소음 피해 지역을 알아보기 위해 먼저 기존의 활주로에 대한 소음 모델링을 수행하였다. 새로운 활주로는 대부분 이륙용으로 활용될 예정이므로 이륙하는 상황에 대해 시뮬레이션을 수행하였으며, 우리나라의 소음 측정 단위인 WECPNL을 사용하여 계산하였다.
AEDT는 특정 환경 영향에 대한 정보를 제공하는 포괄적인 도구로써, 여러 가지 환경 영향 모델링을 단일 도구로 통합하여 NEPA (national environmental policy act)에서 요구되는 환경 검토 활동을 용이하게 한다. 이 소프트웨어는 단일 비행부터 지역, 국가 전체 수준의 시나리오에 이르기 까지 다양한 범위의 연구를 모델링 할 수 있도록 설계 되었다.

제안 방법

2018년 5월 14일 하루 동안의 김해 국제공항의 항공기 이착륙 데이터를 이용하여, 기존의 활주로를 이용 시의 소음 분석과 신 활주로를 이용 시의 소음 분석을 AEDT 소프트웨어를 이용하여 수행하였다. 신 활주로는 주로 이륙시 사용될 예정이기 떄문에 본 연구에서는 이륙 데이터만을 이용하여 소음을 분석하였다.
소음을 분석하기 전 AEDT를 이용하여 Receptor를 지정해 주어야 한다. Receptor의 종류는 Grid를 선택하여 분석을 진행 하였으며, X count를 100개 Y count를 100개 지정하여 총 10,000개의 Gird를 생성하였다. 각 Grid의 간격은 X count 는 0.
본 논문에서는 AEDT에 대해 간단히 소개하고 AEDT의 구조에 대해 설명한 후 AEDT를 이용하여 김해 국제 공항에 새로 건설될 예정인 활주로의 소음을 예측하였다. 또한 기존의 소음 피해 지역에서 어느 지역이 소음 피해 지역으로 추가되는지를 분석하였다.
본 연구에서는 새로운 활주로가 건설되었을 때 기존의 소음대책 대상 지역에서 추가되는 소음 피해 지역을 알아보기 위해 먼저 기존의 활주로에 대한 소음 모델링을 수행하였다. 새로운 활주로는 대부분 이륙용으로 활용될 예정이므로 이륙하는 상황에 대해 시뮬레이션을 수행하였으며, 우리나라의 소음 측정 단위인 WECPNL을 사용하여 계산하였다. 식(3)은 WECPNL을 측정 하는 수식이다.
2018년 5월 14일 하루 동안의 김해 국제공항의 항공기 이착륙 데이터를 이용하여, 기존의 활주로를 이용 시의 소음 분석과 신 활주로를 이용 시의 소음 분석을 AEDT 소프트웨어를 이용하여 수행하였다. 신 활주로는 주로 이륙시 사용될 예정이기 떄문에 본 연구에서는 이륙 데이터만을 이용하여 소음을 분석하였다.
확장 안에 따르면 새로운 활주로는 주로 이륙 전용으로 사용될 예정이기 때문에 이륙할 때의 상황을 모델링하였고, 하루 동안의 김해 국제공항에서 이륙하는 항공기 데이터를 이용하여 소음을 예측하였다. 이를 통해 추가적으로 소음 영향권에 들어가는 지역을 분석하였다.
621469으로 지정하였다. 표5를 이용하여 총 150 개의 항공기 이륙에 대해 AEDT에서 Annualization을 지정하고 소음 분석을 수행하였다. 그림5 는 기존 활주로에 대해 소음 분석을 수행한 결과이고 그림 6은 건설 예정인 활주로에 대해 소음 분석을 수행한 결과이다.

대상 데이터

Flightradar24 사이트를 통해 5월 14일 김해국제공항에 도착, 출발하는 모든 항공기의 항공사, Flight number, 출발시간, 도착시간을 얻을 수 있었다[8]. 오전 6시 10분부터 오후 10시 30 분까지 23개 항공사의 총 300번의 운항이 있었고 그 중 150대의 항공기가 착륙하고 150대의 항공기가 이륙하였다. 표 4, 표 5 는 2018년 5월 14일 운항 일정의 일부를 보여준다.
그림 4의 ①은 기존의 활주로이고 ②는 새로 건설예정인 활주로이다. 항공기 운항 상황을 AEDT를 통해 모델링하기 위해서 2018년 5월 14일의 김해국제공항의 실제 항적 자료를 조사하였다. Flightradar24 사이트를 통해 5월 14일 김해국제공항에 도착, 출발하는 모든 항공기의 항공사, Flight number, 출발시간, 도착시간을 얻을 수 있었다[8].
현재 지속적으로 개발 중에 있는 AEDT는 FAA에서 개발한 소음, 연료 소모, 배출가스, 대기 오염의 결과를 추정하기 위해 시간과 공간에서 항공기 성능을 모델링하는 소프트웨어이다[5]. 현재 AEDT는 2d 버전 까지 개발되어 판매 되고 있고 본 논문에서도 AEDT 2d를 사용하였다.
본 논문에서는 김해 국제공항의 신 활주로가 건설되었을 때 발생하는 소음을 분석하였다. 확장 안에 따르면 새로운 활주로는 주로 이륙 전용으로 사용될 예정이기 때문에 이륙할 때의 상황을 모델링하였고, 하루 동안의 김해 국제공항에서 이륙하는 항공기 데이터를 이용하여 소음을 예측하였다. 이를 통해 추가적으로 소음 영향권에 들어가는 지역을 분석하였다.

성능/효과

이 확장 안에는 새로운 활주로 1본에 터미널과 관제탑까지 신설하는 등 기존 공항을 사실상 신공항 수준으로 증설 하는 방안이 담겨있다. 1년간 동남권 신공항 건설을 위해 용역 조사를 수행한 ADPi 측은 부산 가덕도 또는 경남 밀양에 신공항을 신설하는 방안, 김해공항을 확장하는 방안 등 세 가지 방안을 검토한 결과 김해공항 확장이 최적의 대안이라는 결론을 내렸다. 신 활주로는 기존 활주로의 약 40도 서쪽 방향으로 건설될 예정이다.
따라서 X dimension은 (100-1)×0.3 = 29.7 nmi , Y dimension은(100-1)×0.5 = 49.5 nmi이고, 결론적으로 Grid dimension 은 29.7nmi ×49.5 nmi이다.
기존의 소음피해 지역은 부산시 강서구의 대저1동, 대저2동, 강동동, 식만동 일부지역 그리고 김해시의 어방동, 불암동 일부 지역이었다. 새로운 활주로가 건설되었을 때 부산시의 대저1동, 대저2동, 강동동, 식만동, 죽림동, 가락동, 봉림동 그리고 김해시의 강동과 같은 일부지역이 70 WECPNL 이상인 지역으로 예상되어, 소음 피해지역이 기존보다 더 늘어날 것으로 예상된다.
EBME와 AEDT에 데이터베이스 구조가 도입됨에 따라 다양한 비행 시나리오와 여러 공항 구성에 대한 소음 데이터를 생성할 수 있고 저장 및 데이터 컴파일 기능도 갖추고 있다. 이를 통해 기존 공항 연구에 추가적인 비행경로를 추가하여 계산할 때 모든 계산을 새롭게 수행하지 않고 세부적인 계산이 가능하게 해주고 전체적인 계산 시간을 크게 감소시켜 준다. 그림 2 는 AEDT의 구조를 간단히 나타낸 그림이다.

후속연구

AEDT는 앞으로 FAA의 환경 모델링 소프트웨어인 INM, EDMS (emissions and dispersion modeling system), MAGENTA (model for assessing global exposure to the noise of transport aircraft), SAGE (system for assessing aviation’s global emissions)를 대체할 예정이다[6].
추후 연구에서는 이륙뿐만 아니라 착륙 시의 상황도 함께 분석할 예정이다. 또한 AEDT를 이용한 결과와 실제 측정 결과의 차이가 있는지 알아보기 위해 실제 측정결과와 비교 분석할 예정이다.
추후 연구에서는 이륙뿐만 아니라 착륙 시의 상황도 함께 분석할 예정이다. 또한 AEDT를 이용한 결과와 실제 측정 결과의 차이가 있는지 알아보기 위해 실제 측정결과와 비교 분석할 예정이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	소음 분포도를 작성하는 것이 힘든 이유는?	항공기 소음을 예측하기 위해서는 소음 분포도를 작성해야 하는데, 이를 작성하기 위해서는 많은 지점을 측정해야 하기 때문에 시간과 비용의 문제가 발생하며 소음 측정 시 다양한 변화 요인을 고려한다는 것은 실질적으로 불가능하다. 따라서 항공기 소음 모델링 소프트웨어를 이용하여 항공기 소음을 예측하고 있으며, 각 나라마다 사용하는 대표적인 소프트웨어는 표 2 와 같다.
	WECPNL이란 무엇인가?	우리나라에서 사용하고 있는 WECPNL은 국제민간항공기구(ICAO)가 사용을 제안한 소음측정단위로써 항공기 출도착 회수, 기종의 음질, 시간대, 소음 지속 시간, 인체에 미치는 영향 등을 감안하여 계속되는 소음 피해정도와 같은 단위로 환산한 것이다. WECPNL은 야간시간대에 이착륙하는 항공기 소음에 대한 영향에 더 가중치를 둔다.
	EBME와 AEDT에 데이터베이스 구조가 도입됨으로서 얻는 장점은?	EBME와 AEDT에 데이터베이스 구조가 도입됨에 따라 다양한 비행 시나리오와 여러 공항 구성에 대한 소음 데이터를 생성할 수 있고 저장 및 데이터 컴파일 기능도 갖추고 있다. 이를 통해 기존 공항 연구에 추가적인 비행경로를 추가하여 계산할때 모든 계산을 새롭게 수행하지 않고 세부적인 계산이 가능하게 해주고 전체적인 계산 시간을 크게 감소시켜 준다. 그림 2 는 AEDT의 구조를 간단히 나타낸 그림이다.

참고문헌 (9)

Korea Airport Corporation [Internet]. Available : https://www.airport.co.kr/www/main.do
C. K. Choi, Basic Study to New Airport Preliminary Study in Southeast Region, Busan Development Institute, 2016.
H. J. Chun, S. I. Chang, and K. J. Lee, "A correlation comparative method with noise assessment unit and WECPNL that use aircraft noise automatic measuring system," in Korean Society for Noise and Vibration Engineering Annual Spring Conference, Jeju; Korea, pp. 266-269, May 2006.
K. B. Kim, Comparison and correlation analysis of aircraft noise assessment units, Masters dissertation, Seoul National University, Korea, August 2017.
D. Joe, M. Mohammed, Aviation environmental design tool - technical manual version 2d, Federal Aviation Administration, MA, OBM, No. 0704-0188, Sept. 2017.
E. Boeker, G. Fleming, Functional Description of the FAA's Aviation Environmental Design Tool's Aircraft Acoustic Module, NOISE-CON , Michigan, July 2008.
H. J. Joo, Emission estimation and reduction effect analyses for airports in Korea, Masters dissertation, Sejong University, Korea, August 2016.
[Internet]. Available : www.flightradar24.com
[Internet]. Available : www.airportnoise.kr/noise/index

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