[논문]도심항공 모빌리티(UAM) 적용에 필요한 효율, 신뢰성, 안전성, 소음, 배기가스, 성능 및 인증의 요구도 분석

윤주열; 황호연

doi:10.12673/jant.2020.24.5.329

도심항공 모빌리티(UAM) 적용에 필요한 효율, 신뢰성, 안전성, 소음, 배기가스, 성능 및 인증의 요구도 분석
Requirement Analysis of Efficiency, Reliability, Safety, Noise, Emission, Performance and Certification Necessary for the Application of Urban Air Mobility (UAM) 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.24 no.5, 2020년, pp.329 - 342

윤주열 (세종대학교 항공우주공학과) , 황호연 (세종대학교 항공우주공학과)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 대도시 교통체증을 해결하기 위한 새로운 개념인 도심항공 모빌리티 (UAM; urban air mobility) 실현을 위해 필요한 요구도 분석을 수행하였다. 우선 UAM과 관련된 국내외 연구 개발 현황에 대해 살펴보았으며 상용화 준비 중인 다양한 형상의 비행체에 대해 장단점 및 임무 반경별 소요시간에대한 요구조건을 분석하였다. 또한, UAM의 시장 수용성을 분석하기 위해, 개인의 의식 및 신뢰성에 관한 요구조건을 파악하고, 항공기 유형별 사고율 데이터를 통해 안전성 요구 조건을 분석하였다. 인구가 밀집된 도심 지역에서 운용하기 때문에, 지역사회에 영향을 끼칠 수 있는 환경적 요인인 소음과 배기가스에 대해서요구조건 분석을 수행하였고, 항공기 성능과 관련된 요구조건과 인증 기준 및 FAA와 EASA의 감항기술기준에 대해서도 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we analyzed the requirements for the application of UAM, a new concept to solve the traffic congestion in large cities. First, the current domestic and foreign status of research and development related to UAM was investigated and the pros and cons and the time required for each mission radius were analyzed for various configurations of aircraft being commercialized. In addition, in order to analyze the market acceptance of the UAM, the individual's consciousness and reliability requirements were identified and safety requirements were analyzed through accident rate data for each aircraft type. Because it operates in a densely populated urban area, requirement analyses on noise and exhaust, which are environmental factors that can affect the community were performed, and requirements related to aircraft performance, certification standards, and airworthiness standards of FAA and EASA were also analyzed.

주제어

표/그림 (23)

표 표 1. 주요 국가들의 항공기 소음 평가 단위[2] Table 1. Aircraft noise evaluation unit in major countries.
그림 그림 1. Uber의 수직이착륙장 예상도[3] Fig. 1. Uber vertiport concept.
그림 그림 2. NASA Grand Challenge 개념도[4] Fig. 2. NASA’s Grand Challenge concept.
그림 그림 3. 현대자동차의 UAM 플랫폼 예상도[5] Fig. 3. Hyundai motors UAM platfom.
그림 그림 4. 보잉사의 오로라[7] Fig. 4. Boeing Aurora.
그림 그림 5. 에어버스사의 바하나[8] Fig. 5. Airbus Vahana.
그림 그림 6. 볼로콥터사의 볼로시티[10] Fig. 6. Volocopter Volocity.
그림 그림 7. 임무거리별 소요시간[6] Fig. 7. Total time for each mission range.
표 표 2. 임무에 대한 eVTOL PAV 데이터[6] Table 2. eVTOL PAV data for mission.
그림 그림 8. 나이에 따른 신기술, 자율주행(비행) 교통수단에 대한 인식[12] Fig. 8. Awareness of new technologies, autonomous driving (flight) transportation according to ages.
그림 그림 9. 항공기 사고 유형별 비율[13] Fig. 9. Percentage of aircraft accident types.
표 표 3. 항공기 유형별 사고율 데이터[14] Table 3. Accident rate data by aircraft types.
표 표 4. 교통 수단에 따른 사고율 데이터[16] Table 4. .Accident rate data for transportation types.
표 표 5. METAR 관측 데이터를 이용한 기상 조건에 따른 영향도 점수 평가[18] Table 5. Impact scores for each weather condition from METAR.
표 표 6. AEDT의 소음 분석 지표 및 특정 가중치[23] Table 6. AEDT noise metric and specific weighting.
표 표 7. 항공 온실가스 배출량 산정 기준 및 방법 Table 7. Aircraft emission standards and method.
표 표 8. 항공 온실가스 저감기술 Table 8. Aircraft emission reduction technology.
표 표 9. 항공 온실가스 배출량 산정을 위한 요구 조건 Table 9. Requirements for calculating aircraft emissions.
그림 그림 10. 350 Wh/kg Li/NMC622 pouch cell의 안정 사이클[30] Fig. 10. Stable cycling of 350 Wh/kg Li/NMC622 pouch cell.
그림 그림 11. eVTOL 비행체 인증 시 고려사항[31] Fig. 11. Considerations for eVTOL aircraft certification.
표 표 10. Airplane 및 rotorcraft에 대한 감항 인증 요소 및 요구조건[32] Table 10. Airworthiness certification elements and requirements for airplanes & rotorcraft.
표 표 11. Uber air 인증 요구 조건 Table 11. Uber air certification requirements.
표 표 12. 안전성 기준 및 기술개발 보증 수준 최종안 Table 12. Final Quantitative safety objectives & Function development assurance levels (FDAL).

참고문헌 (34)

S. K. Lee et. al, Study on the improvement of aircraft noise evaluation unit and measurement method, Seoul National University Research Center for Environmental Noise and Vibration, 2016.
K. B. Kim, Comparison and correlation analysis of aircraft noise assessment units, Masters dissertation, Seoul National University, Korea, August 2017.
Aviation today, Uber's Plan to Take Ridesharing to the skies, [Internet]. Available: https://www.aviationtoday.com/2018/07/03/ubers-plan-take-ridesharing-skies/.
Aviation today, NASA Launches Urban Air Mobility Grand Challenge Program, [Internet]. Available: https://www.aviationtoday.com/2019/08/30/nasa-launches-uam-grand-challenge-program-accelerate-operational-maturity/.
Hyundai Motor Group, [Internet]. Available: https://tech.hyundaimotorgroup.com/kr/tag/uam/.
B. S. Lee, J. Y. Yun, and H. Y. Hwang, "Flight range and time analysis for classification of eVTOL PAV," Journal of Advanced Navigation Technology, Vol. 24, No. 2, pp. 73-84, 2020.
EVTOL, NTSB shares more details on crash of Boeing PAV prototype, [Internet]. Available: https://evtol.com/news/ntsb-shares-details-boeing-pav-crash/.
Airbus, [Internet]. Available: https://www.airbus.com/innovation/zero-emission/urban-air-mobility/vahana.html.
FAA, Electronic code of federal regulations, [Internet]. Available: https://www.ecfr.gov/cgi-bin/text-idx?cecfr&SID3ff035e46386a527ed21813cb6ff9147&rgndiv8&view text&node14:2.0.1.3.10.2.4.10&idno14.
Volocopter, [Internet]. Available: https://www.volocopter.com/en/product/.
K. Chrzan and B. Orme, An overview and comparison of design strategies for choice-based conjoint analysis, Sawtooth Software, Research Paper Series, WA 98382(360), 2000.
F. Mengying, R. Rothfeld, and C. Antoniou, "Exploring preferences for transportation modes in an urban air mobility environment: munich case study," Journal of the Transportation Research Board, Vol. 2673, No. 10, pp. 427-442, May, 2019.
CAP 780, Aviation safety review, Safety Regulation Group, November, 2008.
AMC RPAS.1309 Issue2, Joint authorities of rule making of unmanned systems, Safety Assessment of Remotely Piloted Aircraft Systems, November, 2015.
I. K. Ahn, "A study of the safety design requirements for a personal air vehicle," in The Society for Aerospace System Engineering, SASE 2018 Spring Conference, Jeju: Korea, pp. 360-363, 2018.
Uber Elevate, Fast-forwarding to a future of on-demand urban air transportation, October, 2016.
K. B. Kim, B. H. Lee, and P. M. Park, "Technology trends on the electric propulsion system for aircraft," Current Industrial and Technological Trends in Aerospace, Vol. 14, No. 1, pp. 70-82, 2016.
R. Colleen, B. Frank, M. Christian, S, Joel, and C. Adam, An assessment of the potential weather barriers of urban air mobility (UAM), US Berkeley Transportation Sustainability Research Center, 2018.
J. W. Choi and C. Kahng, "Introduction of noise characteristics and certification standard for rotorcraft," Journal of Aviation Development of Korea, Vol. 55, No. 3, pp. 123-135, 2010.
E. Boeker and G. Fleming, "Functional description of the FAA's aviation environmental design tool's aircraft acoustiic module," in Institute of Noise Control Engineering, Noise Control Engineering National Conference 23rd, pp. 311-316, Michigan: MI, July, 2008.
E. H. Lim and H. Y. Hwang, "Noise analysis of new runway at the Gimhae international airport using aviation environmental design tool(AEDT)," Journal of Advanced Navigation Technology, Vol. 22, No. 5, pp. 343-350, 2018.
S. J. Oh, G. J. Lee, and S. H. Nah, "Aerodynamic design and aviation procedure considering global warming," The Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, Vol. 2010, No.1, pp. 387-390, 2010.
D. Joe, M. Mohammed, Aviation environmental design tool - technical manual version 2d, Federal Aviation Administration, MA, OBM, No. 0704-0188, Sept, 2017.
ICAO, ICAO Environmental Meeting Commits To a CO2 Standard (2010, February), International Civil Aviation Organization, [Internet]. Available: http://icaopressroom.wordpress.com/2010/02/19/icao-environmental-meeeting-commits-to-a-co2-standard.
H. J. Joo, H. Y. Hwang, B. W. Park, and D. W. Lim, "Aircraft emission and fuel burn estimation due to changes of payload and range," Journal of Advanced Navigation Technology, Vol. 19, No. 4, pp. 278-287, Aug. 2015.

원문보기 상세보기
R. Cointin, Aviation environmental tools suite overview and integration, Federal Aviation Administration, Aviation Environmental Tools Colloquium, Dec 2010.
M. Kirby, K. Becker, S. Isley, G. Burdette, and D. Mavris, "Development of an interactive capability to tradeoff new technologies and future aircraft to reduce aviation environmental impacts", in Proceedings of the 27th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, Vol.4, Nice: France, pp. 1-12, Sep. 2010.
K. Jonathan, A. Meghan, B. Eric, H. Andrew, S. J. Hwang, M. Andrew, S. David, S. G. Barberio, D. Eric, Y. Michael, H. Clifford and M.. Jim, Aviation environmental design tool(AEDT) technical manual version 2a, U.S. Department of Transportation and FAA(Federal Aviation Administration), DOT-VNTSC-FAA-12-09, Jan, 2014.
C. J. Eyers, P. Norman, J. Middle, M. Plohr, S. Michot, K. Atkinson, and R. A. Christou, AERO2k global aviation emissions inventories for 2002 and 2025, Institute of Propulsion Technology, Koln-Porz: German, QinetiQ Report/04/001113, December, 2004.
Office of Energy Efficiency & Renewable Energy, Battery 500: Progress Updated, [Internet]. Available: https://www.energy.gov/eere/articles/battery500-progress-update.
Porsche Consulting, The future of vertical mobility, A Porsche Consulting study, San Francisco, October, 2018.
EASA, Part 21 Light: Simple and proportionate rules for small aircraft manufacturers, eVTOL International Standards Workshop, Brussels, Belgium, April, 2019.
J. W. Choi and C. J. Hwang, "Status and approach on certification basis of eVTOL for urban air mobility," The Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, Vol.2019, No.1, pp. 621-622, 2019.
EASA, Special condition for small-category VTOL aircraft, European Union Aviation Safety Agency, SC-VTOL-01, July, 2019.

저자의 다른 논문 :

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