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도심항공교통시스템 운용 개념 분석에 따른 운항경로 구축 연구
Flight Routes Establishment Through the Operational Concept Analysis of Urban Air Mobility System 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.48 no.12, 2020년, pp.1021 - 1031  

이영재 (Department of Aerospace Information Engineering, Konkuk University) ,  곽태호 (Department of Aerospace Information Engineering, Konkuk University) ,  정구문 (Department of Aerospace Information Engineering, Konkuk University) ,  안재현 (Department of Aerospace Information Engineering, Konkuk University) ,  정봉철 (Department of Aerospace Information Engineering, Konkuk University) ,  이재우 (Department of Aerospace Information Engineering, Konkuk University)

초록
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인공지능, 자율항법 등 4차 산업의 기술들이 발전하면서 도심항공교통(UAM)이 도심의 교통 체증에 대한 효과적인 대안으로 고려되고 있으며, 한국을 비롯한 세계의 많은 기업들이 비행체 개발과 운용 체계 연구를 수행하고 있다. 본 연구에서는 도심항공교통의 운용에 필요한 요소들을 식별, 분류한 뒤 운용 체계 개념을 수립하였으며, 각 요소별로 세부적 고려사항들을 분석하였다. 운용 체계 개념 분석 결과를 기반으로 서울시와 경인권을 연결하는 도심항공교통 운항경로를 구축하였으며, 비행체의 성능 분석을 통하여 구축된 운항경로가 운용이 가능함을 확인하였다. 본 경로 분석연구는 추후 국내 여러 도시의 도심항공교통 운항경로 수립에 적용이 가능할 것으로 예측된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

With the advent of industry 4.0 technologies like the artificial intelligence and the autonomous flight, 'Urban Air Mobility (UAM)' is being considered as an effective alternative to resolve the ground urban traffic congestion. Accordingly, many companies in the world including Korea are investigati...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 명확히 분류된 개념은 UAM 체계를 구축하는데 있어 어떠한 요소들을 어떻게 고려해야 하는지 올바른 방향을 제시해 준다. 뿐만 아니라 운항 경로를 구축하고 각종 이해관계자들의 운용 아키텍처를 정립하는 데에도 기여를 한다.
  • 연구에 앞서 UAM 운용 체계에 대한 요소들이 어떻게 구성되어야 하고 어떤 세부항목이 있는지 확인하기 위해 주요 국가들의 UAM 관련 연구 동향을 분석하였다. 기존 비행체들과는 매우 다른 범위를 가지기 때문에, 크게 비행체 연구 동향과 운용 연구 동향으로 나누어 각각의 동향을 분석하였다.

가설 설정

  • 대체로 서울 및 경인 지역은 소음을 고려하여 기존 시계 비행 회랑(VFR Corridor)이 설정되어 있기 때문에 이 부분을 최대한 활용하였다. 또한 경인권은 최대한 서해안에 인접하여 경로를 설정하였으며, 안전등의 이유로 소음 구역을 통과할 수밖에 없는 경우는 비행 제한 시간(Curfew Time)을 설정하여 운항을 하는 방식으로 가정하였다.
  • 다만한강 회랑을 따라 운항을 하는 관계로 기동 횟수가많은 점을 고려하여 본래의 순항 속도보다는 조금 느리게 속도를 200 km/s로 맞추어 계산하였다. 상승 및 하강 속도의 경우, 해당 데이터가 공개되지 않았기 때문에, 비슷한 비행체의 일반적인 상승 및 하강률을 토대로 가정하여 계산하였다. 이에 OPPAV의 소요 시간은 지상교통수단의 소요 시간과 비교하였을 때 약 17%로 절감되었으며, 이는 상대적으로 느린 속도로 순항하는 CityAirbus보다 더 시간 절감 효과가 크다는 의미를 가진다.
  • 잠실역은 김포공항으로부터 9호선으로 직행으로 연결되어 있지 않아 환승을 해야 하는 관계로 이동에 제한이 되고, 유동 인구가 많으며 지상 복합 환승 센터가 있어 광역권으로의 연결이 용이하기 때문에 최적의 장소중 하나로 판단하였다. 구간의 지상 교통 체증을 피하기 위하여 한강 회랑을 기반으로 운항을 하는 것으로 가정을 하였고 이를 토대로 Fig. 13과 같이 Mission Profile을 수립하였다[1].
  • 이·착륙지점 대상은 UAM 초기 운용 모델로 가장 적합한 공항 항공 셔틀을 가정하여 수립하였다. 따라서 김포공항과 인천공항을 기본 이·착륙지점으로 설정하는 동시에, 유동인구가 많은 지역과 지하철, 고속 철도 등 지상 연계 교통수단이 활용될 수 있는 곳을 위주로 선정하였다.
  • 있게 된다. 이를 해소하고자 관리비행규칙이 제정되어 따라야 하는 것으로 가정하였으며, 각 시각참조점들을 Waypoint화 시킨 뒤, 이를 서로 연결하여 저고도 경로(Track)를 구성하여 이 경로를 따라 운항을 하는 것으로 설정하였다. 순항 고도의 경우 관리비행 규칙을 따를 수 있는 1,000 ft, 및 2,000 ft AGL을 따르는 것으로 설정하였다.
  • 항공 교통 측면으로 보았을 때, 서울과 인천 및 경기 지역은 UAM 통신·항법 체계로 활용될 수 있는 이동통신 시설 또는 GPS 기반 시설이 경로를 중심으로 방향이 설정되고 인프라 또한 충분히 수립되어있는 것으로 가정하였다. 현재까지는 UAM 통신 체계 기준에 대해 명확히 수립된 바가 없지만, C2, 이동통신, WiMAX, AeroMACS, 위성 통신 등의 방안이 다양하게 고려되고 있다.
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참고문헌 (16)

  1. Lee, Y. J., Kwag, T. H., Jeong, G. M., Ahn, J. H., Chung, B. C. and Lee, J. W., "Establishment of Initial Flight Route of Seoul for UAM(Urban Air Mobility) Operations," Proceeding of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences Spring Conference, July 2020, p. 45. 

  2. https://www.nasa.gov/aamnationalcampaign. 

  3. Baur, S., Schickram, S., Homulenko, A., Martinez, N. and Dyskin, A., Uban Air Mobility, The Rise of a New Mode of Transportation, Roland Berger, Munich, November 2018, pp. 9-15. 

  4. Xu, E., The Future of Transportation : White Paper on Urban Air Mobility Systems, EHang, Guangzhou, January 2020, pp. 31-36. 

  5. Holden, J. and Goel, N., Uber Elevate : Fast-Forwarding to a Future of On-Demand Urban Air Transportation, Uber, California, October 2016, pp. 40-41, 71-72. 

  6. www.aviationtoday.com/2020/05/11/heres-uber-designing-skyports-future-air-taxis/ 

  7. Campello, A. and Mallaco, E. C., Flight Plan 2030, EmbraerX, Boston, June 2019, pp. 14-32. 

  8. Balakrishnan, K., Polastre, J., Mooberry, J., Golding, R. and Sachs, P., Bluprint for the sky : The Roadmap for the Safe Integration of Autonomous Aircraft, Airbus Acubed, California, September 2018, pp. 16-18. 

  9. Lee, Y. J., Jeong, G. M., Ahn, J. H., Kwag, T. H., Chung, B. C. and Lee, J. W., "Establishment of OPPAV Flight Operations System consideration through Analysis of Case Study of UAM Operations," Proceeding of The Korean Society for Aviation and Aeronautics Fall Conference, December 2019, pp. 211-214. 

  10. Jaeger, J., "Vertical Integration," Air Traffic Management, Volocopter, Bruchsal, March 2020, pp. 40-41. 

  11. Bradford, S., Urban Air Mobility (UAM) Concept of Operations v1.0, EmbraerX, Boston, June 2020, pp. 5, 12-19. 

  12. skyvector.com 

  13. MOLIT (Ministry of Land, Infrastructure and Transportation), Aeronautical Information Publication : ENR 1.2 Visual Flight Rules, Republic of Korea, Seoul, September 2018, pp. 7-9, 21-27. 

  14. MOLIT(Ministry of Land, Infrastructure and Transportation), K-UAM Road Map, Republic of Korea, Seoul, May 2020, pp. 20-21. 

  15. www.airbus.com/innovation/urban-air-mobility/vehicle-demonstrators/cityairbus.html 

  16. OPPAV Development Group. 

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