[논문]버티포트 협력적 의사결정지원체계 운용방안연구

전재욱; 황예승; 김강산; 장의; 심영민; 문우춘

doi:10.12673/jant.2023.27.6.690

버티포트 협력적 의사결정지원체계 운용방안연구
A Study on Operating Vertiport Cooperative Decision Making 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.27 no.6, 2023년, pp.690 - 698

전재욱 (항공우주산학융합원 첨단항공우주기술연구소) , 황예승 (항공우주산학융합원 첨단항공우주기술연구소) , 김강산 (항공우주산학융합원 첨단항공우주기술연구소) , 장의 (항공우주산학융합원 첨단항공우주기술연구소) , 심영민 (항공우주산학융합원 연구기획팀) , 문우춘 (항공우주산학융합원 연구기획팀)

초록
AI-Helper

현재 수많은 공항에서는 공항 협력적 의사결정지원체계 (A-CDM; airport cooperative decision making system) 도입 후 이를 기반으로 공항 이해관계자들의 정보 공유 및 결정이 가능해졌다. 이는 곧 항공기 처리시간을 최적화하고 공항 운영의 효율성을 증가시켰다. 버티포트 또한 이러한 효율성 증대를 위한 방안이 필요하다. 기존 공항의 항공기에 비해 UAM 기체는 도심 속을 비행하는 새로운 항공교통체계로써 도심 내 교통체증을 겪지 않으면서 빠르게 이동하고 싶은 사용자의 수요가 큰 비중을 차지할 것이다. 그렇기에 지연이나 뜻하지 않은 결항은 사용자의 만족도를 크게 낮추게 된다. 이러한 점을 보완하기 위해 버티포트와 UAM의 특성에 맞게 의사결정지원체계의 기준을 수립하여 V-CDM을 도입한다면 버티포트에서의 UAM에 대한 효율적인 운영이 가능해질 것이다. 본 논문에서는 버티포트의 이해관계자를 정의하고 A-CDM을 기반으로 V-CDM이 어떤 방식으로 운영되어야 하는가에 대한 방안을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Information sharing and decision making between airport stakeholders became possible after the introduction of airport cooperative making system (A-CDM). This also resulted in optimizing aircraft handling time and increased the efficiency of aircraft operations. Technological advances have recently led to the development of urban air mobility (UAM) which is a small aircraft taking off and landing vertically. It is emerging as a new air transportation system in the future due to its advantage of saving time and solving congestion problem in the urban area. This study aims to suggest how vertiport cooperative decision making system (V-CDM) should be managed for efficient operation of UAM. By establishing procedure for decision making system based on Vertiport ecosystem of UAM. By establishing procedure for decision making system based on Vertiport ecosystem and UAM aircraft, unnecessary flight delays or cancellations can be minimized and efficiency of UAM operation will be improved as well.

주제어

표/그림 (13)

표 표 1. 인천국제공항공사 & 한국공항공사 A-CDM 마일스톤 Table 1. IIAC & KAC A-CDM Milestones
그림 그림 1. V-CDM 마일스톤 개념도 Fig. 1. V-CDM Milestones Concepts
그림 그림 2. V-CDM 지원 시스템 Fig. 2. V-CDM support system
표 표 2. V-CDM 마일스톤 시간정보 Table 2. V-CDM milestone time information
표 표 3. V-CDM 마일스톤 시간정보 설문조사 Table 3. Survey of V-CDM milestone time information
그림 그림 3. V-CDM 마일스톤 시간정보 설문조사 결과 Fig. 3. Survey result of V-CDM milestone time information
그림 그림 4. 도착 마일스톤 관리 Fig. 4. Inbound milestone management
표 표 4. V-CDM 도착 마일스톤 Table 4. V-CDM inbound milestone
그림 그림 5. 출발 마일스톤 관리 Fig. 5. Outbound milestone management
표 표 5. V-CDM 출발 마일스톤 Table 5. V-CDM outbound milestone
그림 그림 6. V-CDM 마일스톤 프로세스 Fig. 6. V-CDM milestone process
표 표 6. V-CDM 마일스톤 산출식 Table 6. V-CDM milestone assumed formula
표 표 7. V-CDM 마일스톤 기준시간정보 Table 7. V-CDM milestone standard time information

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 버티포트에서의 효율적인 UAM 출도착 운용을 위해 V-CDM (vertiport collaborative decision making)이라는 개념을 도출하고, 기체가 FATO (final approach and take-off)에 착륙 및 지상활주를 통해 주기장에 접현하고, 지상조업 후 다시 FATO로 지상활주를 거쳐 이륙하는 전반적인 비행절차를 마일스톤 단위로 분류하여 시간 단위로 공유할 수 있는 방안을 제시하였다. V-CDM은 기존 공항에서 운용 중인 A-CDM 운영 체계에 기반하되, UAM 운용환경 및 관리 필요성을 고려하여 버티포트 상의 시간정보를 공유함으로써 최적의 의사결정을 지원할 수 있는 CDM 운영방안을 제시하고자 한다.

제안 방법

실제이현시간 (AOBT; actual off block time)은 버티포트 운영자가 제공하는 시간정보로 TOBT를 대체하게 된다. EOBT, TOBT, AOBT의 편차값이 발생할 시 생성한 데이터를 바탕으로 운영통계를 산출하고, 운영통계와 V-CDM 성과기준을 활용한 성과자료 및 운영성과 분석결과를 도출한다. 이 분석결과를 바탕으로 V-CDM 마일스톤 기준정보 수정요인을 검토 및 반영하여 각 이해관계자에게 공유해야 하며 이는 버티포트의 이해관계자들도 참고할 수 있는 자료로써 활용된다.
V-CDM 마일스톤 정의 과정에서 도출한 UAM 운항단계별 시간정보 흐름과 설문조사 결과를 바탕으로 V-CDM 절차 연관성을 검토하여 착륙시간 관리로부터 접현시간 관리, 지상조업시간 관리, 이현시간 관리, 이륙시간 관리, 도착편 운항정보 갱신, 출발편 조업정보 갱신, 출발편 운항정보 갱신까지 총 8개의 V-CDM 운영 절차를 도출하였으며, 8개의 V-CDM 운영절차를 기능으로 구현하기 위해 표 6과 같이 시간정보 산출식을 도출하고, 생성 및 갱신 주체를 포함하여 시간정보별 프로세스를 그림 6과 같이 정의하였다.
기본적으로 UAM이 운항을 시작하기 전 최종적인 비행계획을 제출하는 단계에서부터 도착 버티포트에 착륙하여 운항을 종료하는 시점까지를 기존 항공운송사업 항공기와 UAM 운용환경의 차이 및 관리 필요성을 고려하여 단계별로 구분하였다. 기존 A-CDM에서 활용 중인 마일스톤 시간정보에 기반하여 이해관계자들의 역할과 각 이해관계자 사이에 실시간으로 이루어지는 상호작용을 효율적으로 운항단계에 따라 UAM 운영에 적합한 V-CDM 마일스톤을 구축할 수 있다.
A-CDM은 공항 내 항공기의 운항 및 관련 업무를 수행하는 각 이해관계자들이 정보 공유를 통해 협력적 의사결정을 하도록 지원하는 시스템이다. 기존에 공항운영자, 항공교통관제기관, 항공사, 지상조업사 등 각 협업기관이 개별적으로 관리하던 항공기 이동 및 준비 등의 시간정보를 공유하고, 공유된 시간정보를 기반으로 항공기 운항시간을 사전에 예측하고 각 단계에 적합한 목표시간을 산출 및 관리하여 신속하고 정확한 의사결정이 이루어질 수 있도록 한다. A-CDM의 궁극적 목표는 정확한 예측에 기반을 둔 의사결정을 통해 공항의 자원을 효율적으로 분배하고, 불필요한 항공기 이동 및 지상대기를 최소화하여 항공기의 출발흐름을 개선하는 등 공항의 운영 효율성을 향상시키는 데 있다.
따라서, 버티포트 공역 설정범위 개략 산출을 위한 운용기체 제원으로 출발 및 접근속도 60 kts, 상승 및 강하율 500 fpm, 수직높이 1,000 ft 적용 시 수평반경은 2 NM로 설정하여 초기 실증 및 검증을 위한 기준범위로 활용 가능할 것으로 추정하여 마일스톤 기준시간 정보를 표 7과 같이 산정하였다.
본 논문에선 A-CDM에서 활용 중인 마일스톤 시간정보를 기반으로 UAM 운영 환경을 고려하여 표 2와 같이 총 15개의 V-CDM 마일스톤 시간정보를 도출하였으며, V-CDM 마일스톤 시간 정보 약어는 두음을 조합한 네 개 문자로 구성, 국제적으로 통용되는 A-CDM 약어방식을 준용하여 약어의 첫 번째 문자로 분류기준을 수립하였다 [8].
본 연구에서는 공항에서의 항공기 출도착 최적화를 위해 운용 중인 A-CDM을 기반으로 하여 버티포트 및 UAM 운용환경에 맞게 V-CDM 체계를 정의하였고 각 시간정보에 대한 중요도와 산출근거의 적합성을 식별하기 위하여 공항운영자와 연구수행기관 등 관계자들을 대상으로 설문조사를 수행하였다. 설문조사 결과를 활용하여 기준시간정보의 시간을 산정하고, 주요 마일스톤 시간정보를 도출하였으나 초기 검증 및 실증 기초값으로 차후에는 좀 더 체계적으로 구축된 V-CDM을 토대로 정확한 ETOT의 수립을 위해 각 기체 및 버티포트에 적합한 VTT, VDAT, SDT 등과 같은 기준시간정보의 산출 데이터를 확보하고 이를 실용화 할 수 있어야 한다.
본 연구에서는 버티포트에서의 효율적인 UAM 출도착 운용을 위해 V-CDM (vertiport collaborative decision making)이라는 개념을 도출하고, 기체가 FATO (final approach and take-off)에 착륙 및 지상활주를 통해 주기장에 접현하고, 지상조업 후 다시 FATO로 지상활주를 거쳐 이륙하는 전반적인 비행절차를 마일스톤 단위로 분류하여 시간 단위로 공유할 수 있는 방안을 제시하였다. V-CDM은 기존 공항에서 운용 중인 A-CDM 운영 체계에 기반하되, UAM 운용환경 및 관리 필요성을 고려하여 버티포트 상의 시간정보를 공유함으로써 최적의 의사결정을 지원할 수 있는 CDM 운영방안을 제시하고자 한다.
각 V-CDM 마일스톤 시간정보 산출 시 기준정보로써 활용되는 마일스톤 기준시간정보는 기체 및 버티포트 실 운용 가능한 데이터 확보 시에 보완 가능한 형태로 산정하였다. 현행 법령상 UAM 버티포트 공역설정의 관련 근거가 부재하나, 현재 검토되고 있는 UAM 운용형태 고려 시, 회전익 및 경항공기 비행장에 설정 및 운용 중인 비행장교통구역을 참조하여 검증 및 보완기준을 수립하는 방향으로 적용하였다 [9].

대상 데이터

정의한 V-CDM 마일스톤 시간정보 중 주요 마일스톤을 산출하고, V-CDM 마일스톤 기준시간정보의 적합성을 검증하기 위해 아래 표 3과 같이 항공 관련 종사자 및 연구기관을 대상으로 설문조사를 수행하였다.

성능/효과

이러한 정보 공유체계를 통해 공유되어야 하는 정보로는 실시간 비행정보(예상도착, 출발시간 등), 비행계획 정보, UAM 감시정보, 운항안전정보(기상, 공역 등), UAM 기체 운용상태, 버티포트의 자원배정 및 운용상황을 포함하는 실시간 수용량 변화정보, 버티포트 권역 감시현황과 운영 정보 등이 있다. 버티포트 운영과 UAM 교통관리 서비스 제공에 필수적인 정보들을 원활하게 공유하는 버티포트 협력적 의사결정지원 체계를 구축함으로써 각 업무별 이해관계자들의 의사결정을 지원하고, 버티포트 내 발생 가능한 특이사항 및 UAM 기체 지연사항을 공유하여 안전하면서도 효율적인 UAM 운용이 가능해질 것이다.

후속연구

이는 UAM 교통량의 과밀로 이어질 것이고, 지상의 교통체계와 마찬가지로 지연을 초래할 가능성이 존재한다. 이를 해결하기 위해서는 확실한 V-CDM 체계를 구축하여 고밀도의 UAM 운용체계까지의 검토를 통해 보완함으로써 버티포트 내 지상흐름의 최적화를 도모하고 지연을 최소화할 수 있을 것이다.

참고문헌 (9)

IIAC, A-CDM Model Report, Incheon International Airport,？Incheon, Phase 3rd Integrated Information System Design？Vol. 4, pp. 20-23, pp. 160-164, Oct. 2015.
D. W. Park and K. M. Lee, "A Study of Efficiency of Aircraft？Handling Time using A-CDM at Incheon Int'l Airport,"？Journal of Aviation Development of Korea, Vol. 64, pp.？115-124, Dec. 2016.
M. S. Jeong, Y. J. Eun, E. M. Oh, and D. K Jeon, "Research？and Development Trend on Departure Management," Current？Industrial and Technological Trends in Aerospace, Vol.？13, No. 2 , pp. 220-229, Dec. 2015.
ICAO, "Aeronautical Information Publication ENR 2.2 Other？Regulated Airspace," Nov. 2015. [Online]. Available:？https://www.icao.int/airnavigation/information-management？/Documents/Specimen%20AIP.pdf
UAM Team Korea, "K-UAM Concept of Operations,"？MOLIT, Korea, v1.0, pp. 14-47, Sep. 2021.
UAM Team Korea, "K-UAM Roadmap," MOLIT, Korea, pp.？9-31, Jun. 2020.
A. P. Micheal and P. E. Meyers, Engineering Brief: Vertiport？Design, FAA, Washington DC: DC, EB No.105, pp. 20-36, Sep. 2022.
W. C. Moon and Y. M. Sim, "A study on the implementation？of the CDM system for the efficient operation of the Urban？Air Mobility (UAM) Vertiport," in Proceeding of 2022？KSAS Fall Conference, The Korean Society for Aeronautical？and Space Science, Jeju: Korea, pp. 673-676, Apr. 2022.
K. S. Yu, "UAM Vertiport Operation Model," The Journal of？The Korean Institute of Communication Sciences, Vol. 39,？pp. 69-75, Feb. 2022.

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].

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