[논문]UAM Fleet Operator 운항 관리 및 통제 절차개념 수립 연구

김정민; 이재균; 허우원; 송교원; 윤영호; 차용환

doi:10.12673/jant.2023.27.6.716

UAM Fleet Operator 운항 관리 및 통제 절차개념 수립 연구
Establishing Operational Management and Control Procedures for UAM Fleet Operators 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.27 no.6, 2023년, pp.716 - 723

김정민 (국민대학교 자동차공학전문대학원) , 이재균 (국민대학교 자동차공학전문대학원) , 허우원 (국민대학교 미래모빌리티학과) , 송교원 (국민대학교 미래모빌리티학과) , 윤영호 (대한항공 항공기술연구원) , 차용환 (대한항공 항공기술연구원)

초록
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최근 보다 혁신적인 모빌리티 산업의 패러다임을 변화시키기 위해 도심항공교통 (UAM; urban air mobility) 도입에 관한 논의가 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 한국형 UAM의 성공을 위해 공역, 버티포트, 항법, 통신 등과 관련된 연구는 관련 연구기관 주도하에 활발히 이루어지고 있으나, UAM 운항사의 운항 관리 개념 정립, 통제절차 개념 수립 등에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. UAM의 상용화를 위해서는 복수의 UAM 운항자의 개별 시스템 개발의 기준이 될 수 있는 표준화된 운항 관리 개념 정립이 필요한 시점이다. 이에 본 논문에서는 UAM 특별법 미적용 사항을 살펴본 후 이로부터 운항사가 준비해야 할 사항과 기존 민항기 및 회전익 항공기의 관련 규정에 대해서 분석하고, 국내 저밀도 운항 관리 및 통제절차 개념 수립을 위한 적합한 방안을 제시하였다. 본 논문에서 제시한 초기 저밀도 환경에서의 UAM 운항 관리 및 통제절차 개념 수립 방안을 착안하여 추후 시범 운영 및 UAM 대중화에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Global discussions are actively underway regarding the introduction of urban air mobility (UAM) to revolutionize the paradigm in the innovative mobility industry. While research related to airspace, vertiports, navigation, and communication pertinent to Korean UAM is actively pursued by relevant research institutions, there is a significant dearth in studies focusing on establishing concepts for operational management by UAM operators and formulating control procedures. The commercialization of UAM necessitates the establishment of standardized operational management concepts, pivotal as benchmarks for the individual system development among multiple UAM operators. This paper analyzes UAM exceptional law, operational readiness, existing regulations pertaining to commercial and rotary-wing aircraft, and proposes suitable approaches to formulate domestic low-density operational management and control procedures. By presenting strategies for conceptualizing operational management and control procedures in the initial low-density environment for UAM, this paper aspires to contribute to future trail operations and the wider adoption of UAM.

주제어

표/그림 (14)

표 표 1. UAM 특례법 미적용 사항 및 운항사 준비사항 Table 1. Not applicables of UAM exception law and operational readiness
표 표 2. 연료탑재 관련사항 Table 2. Fuel loading matters
표 표 3. 교체비행장 현행 기준 및 시사점 Table 3. Current standards and implications for alternate airports
표 표 4. 소음기준적합증명 현행 기준 및 시사점 Table 4. Current standard and implications for compliance certification for noise levels
표 표 5. 운항감시시스템 현행 기준 및 시사점 Table 5. Current standards and implications for flight surveillance system
표 표 6. 민항기 운항관리 주요 업무 Table 6. Key duties of civil aviation flight dispatch
표 표 7. 민항기 통제절차 (이륙 전) Table 7. Civil aviation control procedures (pre-takeoff)
표 표 8. 회전익항공기 운항관리 주요 업무 Table 8. Key duties of rotary-wing aircraft flight dispatch
표 표 9. 회전익항공기 통제절차 Table 9. Rotary-wing aircraft control procedures
그림 그림 1. UAM 비행계획 단계 Fig. 1. Planning phase of UAM flight
그림 그림 2. UAM 비행 전 단계 Fig. 2. Pre-flight phase of UAM
그림 그림 3. UAM 비행 중 단계 Fig. 3. En-route phase of UAM flight
그림 그림 4. UAM 비행 후 단계 Fig. 4. Post-flight phase of UAM
그림 그림 5. UAM 비행감시 주요 요소 Fig. 5. Key elements of UAM flight watch

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 회전익 항공기와 민항기 관련 규정들에 대한 분석을 통해 UAM의 운항에 앞서 연료탑재와 교체비행장 선정, 소음기준적합증명, 그리고 운항감시시스템 규정에서 선제적 개편의 필요성을 파악했으며, 이를 반영한 초기 저밀도 환경에서 UAM의 운항 관리 및 통제절차를 제시하였다.
이에 본 논문에서는 기존 민항기 및 회전익 항공기의 관련 규정에 대해서 분석하고, 국내 저밀도 운항 관리 및 통제절차 개념 수립을 위한 적합한 방안을 제시하고자 한다.

성능/효과

이는 UAM 참여 기업들이 기존의 항공 관련 법안인 항공안전법, 항공보안법, 항공사업법, 공항시설법 등 ‘항공 4법’ 규제에 얽매이지 않고 UAM 관련 신기술과 서비스를 개발·검증할 수 있는 법적 근거를 마련한 규제 특례 입법이다. UAM 실증 사업 및 시범 운용 사업 참여자들은 본 규제 특례를 통해 UAM 관련 신기술과 서비스를 신속하고 자유롭게 개발 및 검증할 수 있다.
초기 UAM의 운항은 저밀도 시계비행이 주를 이룰 것으로 예상되며 UAM의 운항 거리 및 속도, 비행환경 등이 지금의 회전익항공기와 유사할 것으로 예상된다. 따라서 장거리 노선의 국제선을 주로 운영하는 민항기의 운항관리 개념 및 통제절차보다는 비교적으로 비슷한 헬기의 운항관리 주요 사항을 초기 저밀도 UAM 운항관리 및 통제 절차에 반영하는 것이 바람직할 것으로 보인다. 회전익항공기가 통제센터의 관리를 거의 받지 않는다는 것과 비행 감시 측면에서 다소 민항기 대비 시스템 및 절차 등이 간소화되어 있기 때문에 이런 부분은 민항기의 운항관리 개념 등과의 접목이 필요할 것으로 보인다.

후속연구

UAM 실증사업 및 시범 운용이 이루어지고 나서의 후속 연구에서는 본 논문 내용을 토대로 UAM 회랑, 배터리 탑재 관련 사항 및 이와 연계한 교체비행장 그리고 정밀 항법 기술을 활용한 비행방식 등의 키워드를 주제로 발전시킬 수 있을 것으로 기대한다.
항공기 운항감시시스템의 경우 현행 규정상 5,700 kg 미만의 고정익 항공기와 회전익 항공기에 대해 비행 계획서가 제출되면 운항추적시스템이 필요하지 않으며, 최대이륙중량 27,000 kg 및 승객좌석 19석을 초과하는 고정익 항공기에 대하여만 매 15분 간격으로 위치 보고 의무를 지정하고 있다. 그러나 향후 UAM의 비행편이 증가하게 되고 성숙단계에 접어들어 자율비행까지 활성화된다면 분 단위의 정밀한 운항추적은 필수적일 것이다. 아울러 현재 항공기의 자동 위치 추적 불능시 사용하는 음성통신(SATCOM, VHF, HF)에 대해서도 향후 UAM의 완전 자율비행에 대비하여 음성통신 시스템을 대체할 수 있는 시스템의 개발 및 관련 규정 수립이 필요하다.
UAM의 비행감시 주요 요소로는 운항상태 모니터링, 항공기 및 기내상태 모니터링, 위험상황 및 정보수집 모니터링이 있으며, 가장 중요한 부분은 감시의 실시간성이다. 도심 내 저고도 영역에서 단거리 운항을 위주로 이루어지는 만큼 UAM의 위치 정보, 항공기 세부 데이터(배터리 소모량, 통신상태, 기체/장비 결함 여부 등), 공중 장애물 및 기상상황, 그리고 비상 상황 등 다양한 요소들에 대해 실시간 감시와 대응이 이루어져야 할 것이다.
본 논문에서 제시한 초기 저밀도 환경에서의 UAM 운항 관리 및 통제절차 개념 수립 방안을 착안하여 추후 시범 운영 및 UAM 대중화에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.
그러나 향후 UAM의 비행편이 증가하게 되고 성숙단계에 접어들어 자율비행까지 활성화된다면 분 단위의 정밀한 운항추적은 필수적일 것이다. 아울러 현재 항공기의 자동 위치 추적 불능시 사용하는 음성통신(SATCOM, VHF, HF)에 대해서도 향후 UAM의 완전 자율비행에 대비하여 음성통신 시스템을 대체할 수 있는 시스템의 개발 및 관련 규정 수립이 필요하다.
초기 저밀도 운항환경에서 UAM 운항 통제의 가장 중요한 부분은 바로 운항의 안전성 확보이다. 이를 위해서는 첫 번째, 주요 이해관계자들의 안정적이고 효율적인 운항통제 업무체계를 구축하여야 할 것이며 두 번째, 기존의 항공기와는 다른 UAM만의 특성을 운항 통제 업무절차에 적극 반영하여 운항의 안전성을 확보하여야 할 것이다.
초기 UAM 운항 단계에서는 각 이해관계자들이 담당하는 업무의 상호 연계성이 높기 때문에 각 이해관계자들의 업무 범위가 명확하지 않을 수도 있다. 하지만 향후 고밀도 운항 환경에서는 고도화된 기체 간 전략적 분리와 운항 모니터링 시스템 등 업무의 다양화와 고도화가 이루어지는 만큼, 초기 저밀도 운항환경에서 다수의 운항을 거치며 주요 이해관계자들 간의 피드백과 운항 데이터 등의 분석을 바탕으로 명확한 업무체계를 구축하여야 할 것이다. 초기 UAM 운항 단계에서 이루어져야 할 UAM 통제 업무절차를 아래의 그림과 같이 제시하였다.
현재 UAM의 실증사업이 이루어지고 있고 상용화까지 수년이 남아있기 때문에 기존 관련 법과 UAM 특별법 그리고 항공업계에서 활용 중인 시스템 및 업무규정을 토대로 제시하였으나, 향후 실제 운항 데이터가 확보된다면 보다 최적화된 운항 관리 절차를 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

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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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