[논문]도심항공교통(UAM) 운항을 위한 안전 경고 기능 구축

최상일; 남승연; 김휘양

doi:10.12673/jant.2024.28.2.163

[국내논문] 도심항공교통(UAM) 운항을 위한 안전 경고 기능 구축
Establishment of Safety Alert Systems for Urban Air Mobility Operations

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.28 no.2, 2024년, pp.163 - 171

최상일 (한국항공대학교 항공교통물류학과) , 남승연 (한국항공대학교 미래항공교통학과) , 김휘양 (한국항공대학교 항공교통물류학부)

초록
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기존 항공교통관리 (ATM; air traffic management) 체계에서는 항공기 위치 및 세부 운항 정보와 함께 항공기 운항의 안전성을 보장하기 위하여 다양한 형태의 안전 경고 기능을 항적 정보를 기반으로 함께 제공한다. 도심항공교통(UAM; urban air mobility)을 대상으로 한 도심항공교통관리(UATM; urban air traffic management) 체계에서도 UAM 운항의 안전성을 보장하기 위한 안전 경고 기능이 제공되어야 한다. UAM의 운항 환경을 고려하였을 때 기존 ATM 체계에서 준용하는 수준과 동등한 또는 더 높은 수준의 안전 경고 기능이 제공되어야 한다. 본 연구는 UAM 도입 및 상용화 단계에 앞서 기존 ATM 체계에서 제공하는 안전 경고 기능과 다른 새로운 UATM 체계의 안전 경고 기능을 제시하고자 한다. UAM의 경로 이탈 발생 시 제공되어야 하는 안전 경고 기능을 중심으로 연구를 진행하였으며 접근 단계에서 적용되는 APM (approach path monitor) 및 순항 단계에서 적용되는 RAM (route adherence monitoring) 두 가지 부분으로 나누어 안전 경고 기능 구축을 진행하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In the existing air traffic management (ATM) system, various types of safety alert features are provided based on trajectory data to ensure the safety of aircraft operations, along with aircraft position and detailed flight information. The urban air traffic management (UATM) system for urban air mobility (UAM) should also provide safety alert features to ensure the safety of UAM operations. Considering the operational environment of UAM, it is necessary that the safety alert features provided at least match or exceed those available in the existing ATM system. This study aims to present the safety alert features of the new UATM system that differ from those provided by the existing ATM system before introduction and commercialization of UAM. The study was conducted focusing on the safety alert features that should be provided in the event of a deviation from the UAM's path, and the establishment of the safety alert features was carried out in two parts: approach path monitor (APM), which is applied during the approach phase, and route adherence monitoring (RAM), which is applied during the cruise phase.

주제어

표/그림 (11)

표 표 1. APM 상방 및 하방 경사율 Table 1. Upper and lower slopes of APM.
그림 그림 1. UAM 회랑 평면도 Fig. 1. Plan view of UAM corridor.
그림 그림 2. 이탈각에 대한 히스토그램 Fig. 2. Histogram for deviation angle.
그림 그림 3. 이탈각에 대한 확률밀도함수 Fig. 3. Probability density function for deviation angle.
그림 그림 4. 반폭에 대한 충돌 위험 확률 Fig. 4. Collision risk probability for half area width.
그림 그림 5. APM 운영 알고리즘 Fig. 5. APM operational algorithm.
그림 그림 6. RAM 운영 알고리즘 Fig. 6. RAM operational algorithm.
그림 그림 9. APM의 경고 기능 Fig. 9. Alert features of APM.
그림 그림 10. RAM의 경고 기능 Fig. 10. Alert features of RAM.
그림 그림 7. APM(흰색, 빨간색)과 RAM(초록색) Fig. 7. APM (white, red) and RAM(green).
그림 그림 8. APM(흰색: 안전구역 / 빨간색: 위험구역) Fig. 8. APM (white: safety area / red: danger area).

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 UAM 도입 및 상용화 단계에 앞서 기존 ATM 체계에서 제공하는 안전 경고 기능과 다른 UATM 체계의 안전 경고 기능을 제시하고자 한다. UAM의 경로 이탈 발생 시 제공되어야 하는 안전 경고 기능을 중심으로 연구를 진행하였으며 접근 단계에서 적용되는 APM (approach path monitor) 및 순항 단계에서 적용되는 RAM (route adherence monitoring) 두 가지 부분으로 나누어 안전 경고 기능 구축을 수행하였다.
본 연구는 UAM 도입 및 상용화 단계에 앞서서 새로운 UATM 체계에서 적용할 수 있는 안전 경고 기능을 구축하고자 하는 목적으로 진행되었다. 안전 경고 기능은 접근 단계에서 장애물과의 충돌을 유발할 수 있는 경로 이탈 발생 시 경보를 제공하여야 하며 순항 단계에서 회랑의 수평 및 수직 이탈 발생 시 경보를 제공하여야 한다.
본 연구는 UAM 운항의 안전성을 보장하기 위한 안전 경고 기능을 구축하였으며 UAM의 경로 이탈 발생 시 제공되어야 하는 기능을 중심으로 연구를 진행하였다. 접근 단계에서 적용되는 APM 및 순항 단계에서 적용되는 RAM 두 가지 부분으로 나누어 안전 경고 기능 구축을 수행하였으며 유용한 결과를 제시하였다.
본 연구는 운영 알고리즘 개발 및 수평ㆍ수직 기능 범위 결정을 통하여 UAM 운항의 안전성을 보장하기 위한 안전 경고 기능을 구축하였으며 유용한 결과를 제시하였다.
본 연구에서는 UAM의 경로 이탈 발생 시 요구되는 안전 경고 기능을 중심으로 연구를 수행하였으며 접근 단계에서 활용되는 APM 및 순항 단계에서 활용되는 RAM 두 가지 부문으로 나누어 안전 경고 기능 구축을 시행하였다. 효율적인 안전 경고 기능 구축을 위하여 APM 및 RAM에 관한 구축 계산식을 산출하여 수평 및 수직 기능 범위를 결정하였다.
순항 단계에서는 회랑의 수평 및 수직 이탈에 경보가 안전 경고 기능으로써 제공되어야 한다. 본 연구에서는 UAM의 경로 이탈 발생 시 제공되어야 하는 안전 경고 기능을 중심으로 연구를 진행하였으며 접근 단계에서 활용되는 APM 및 순항 단계에서 활용되는 RAM 두 가지 부분으로 나누어 안전 경고 기능 구축을 수행하였다. 효율적인 안전 경고 기능 구축을 위하여 APM 및 RAM에 관한 운영 알고리즘을 개발하였으며 구축 계산식을 산출하여 수평 및 수직 기능 범위를 결정하였다.
본 연구에서는 UAM의 경로 이탈 발생 시 제공되어야 하는 안전 경고 기능을 중심으로 연구를 진행하였으며 접근 단계에서 활용되는 APM 및 순항 단계에서 활용되는 RAM 두 가지 부분으로 나누어 안전 경고 기능 구축을 진행하였다. 효과적인 안전 경고 기능 구축을 위하여 APM 및 RAM에 관한 운영 알고리즘을 개발하였으며 구축 계산식을 도출하여 수평 및 수직 기능 범위를 산정하였다.
수평 및 수직 차원으로 정의된 영역에서 장애물과의 충돌로 이어질 수 있는 경로 이탈이 발생하는 경우 APM은 이탈 인지 후 사전 경보를 PSU에게 제공한다. 본 연구에서는 기능적 규정 사항을 토대로 APM 기능 제공을 위한 일련의 단계적 절차로서 APM 운영 알고리즘을 다음과 같이 개발하였다.

가설 설정

본 연구에서는 UAM 회랑이 횡적 방향으로 ±754m, 수직 방향으로 순항고도±150m의 기준으로 설계된다고 가정하였으며 RAM을 구축하기 위한 계산식을 다음과 같이 도출하였다

제안 방법

UAM의 경로 이탈 발생 시 제공되어야 하는 안전 경고 기능을 중심으로 연구를 수행하였으며 접근 단계에서 활용되는 APM 및 순항 단계에서 활용되는 RAM 두 가지 부문으로 나누어 안전 경고 기능 구축을 수행하였다. 효율적인 안전 경고 기능 구축을 위하여 APM 및 RAM에 관한 운영 알고리즘을 개발하였으며 구축 계산식을 산출하여 수평 및 수직 기능 범위를 결정하였다.
본 연구는 UAM 도입 및 상용화 단계에 앞서 기존 ATM 체계에서 제공하는 안전 경고 기능과 다른 UATM 체계의 안전 경고 기능을 제시하고자 한다. UAM의 경로 이탈 발생 시 제공되어야 하는 안전 경고 기능을 중심으로 연구를 진행하였으며 접근 단계에서 적용되는 APM (approach path monitor) 및 순항 단계에서 적용되는 RAM (route adherence monitoring) 두 가지 부분으로 나누어 안전 경고 기능 구축을 수행하였다. 효과적인 안전 경고 기능 구축을 위하여 APM 및 RAM에 대한 운영 알고리즘을 개발하였으며 구축 계산식을 도출하여 수평 및 수직 기능 범위를 산정하였다.
UATM 체계에서의 APM을 접근 중인 UAM과 자연ㆍ인공 장애물의 접근을 사전에 감지할 수 있도록 설계된 안전망으로 규정하였다. 수평 및 수직 차원으로 정의된 영역에서 장애물과의 충돌로 이어질 수 있는 경로 이탈이 발생하는 경우 APM은 이탈 인지 후 사전 경보를 PSU에게 제공한다.
UATM 체계에서의 RAM을 수평 및 수직 차원에서 UAM의 회랑 이탈 발생 시 이탈 사실을 사전에 감지할 수 있도록 설계된 안전망으로 규정하였다. 기능적 규정 사항을 토대로 RAM 제공을 위한 일련의 단계적 절차로서 RAM 운영 알고리즘을 다음과 같이 개발하였다.
수평 및 수직 차원에서 정의된 범위에 대하여 장애물과의 충돌로 이어질 수 있는 경로 이탈이 발생하는 경우 APM은 이탈 인지 후 사전 경고를 PSU에 제공한다. 기능적 정의 사항을 토대로 APM 제공을 위한 일련의 단계적 절차로서 APM 운영 알고리즘을 개발하였다.
본 연구에서는 새로운 UATM 체계에서의 RAM을 수평 및 수직 차원에서 UAM의 회랑 이탈 발생 시 이탈 사실을 사전에 식별할 수 있도록 설계된 안전망으로 정의하였다. 기능적 정의 사항을 토대로 RAM 제공을 위한 일련의 단계적 절차로서 RAM 운영 알고리즘을 개발하였다.
본 연구에서는 APM을 구축하기 위한 계산식을 PinS 이후 간과 이전 구간으로 나누어 다음과 같이 산출하였다. APM은 UAM의 접근 단계를 위한 안전 경고 기능으로 접근 단계 시작 지점에서 SA까지 구축되어 안전 경고 기능을 제공하게 된다.
본 연구에서는 새로운 UATM 체계에서의 APM을 접근 중인 UAM과 자연ㆍ인공 장애물에 사이의 근접을 사전에 식별할 수 있도록 설계된 안전망으로 규정하였다. 수평 및 수직 차원에서 정의된 범위에 대하여 장애물과의 충돌로 이어질 수 있는 경로 이탈이 발생하는 경우 APM은 이탈 인지 후 사전 경고를 PSU에 제공한다.
본 연구는 UAM 운항의 안전성을 보장하기 위한 안전 경고 기능을 구축하였으며 UAM의 경로 이탈 발생 시 제공되어야 하는 기능을 중심으로 연구를 진행하였다. 접근 단계에서 적용되는 APM 및 순항 단계에서 적용되는 RAM 두 가지 부분으로 나누어 안전 경고 기능 구축을 수행하였으며 유용한 결과를 제시하였다.
본 연구에서는 UAM의 경로 이탈 발생 시 제공되어야 하는 안전 경고 기능을 중심으로 연구를 진행하였으며 접근 단계에서 활용되는 APM 및 순항 단계에서 활용되는 RAM 두 가지 부분으로 나누어 안전 경고 기능 구축을 진행하였다. 효과적인 안전 경고 기능 구축을 위하여 APM 및 RAM에 관한 운영 알고리즘을 개발하였으며 구축 계산식을 도출하여 수평 및 수직 기능 범위를 산정하였다.
UAM의 경로 이탈 발생 시 제공되어야 하는 안전 경고 기능을 중심으로 연구를 진행하였으며 접근 단계에서 적용되는 APM (approach path monitor) 및 순항 단계에서 적용되는 RAM (route adherence monitoring) 두 가지 부분으로 나누어 안전 경고 기능 구축을 수행하였다. 효과적인 안전 경고 기능 구축을 위하여 APM 및 RAM에 대한 운영 알고리즘을 개발하였으며 구축 계산식을 도출하여 수평 및 수직 기능 범위를 산정하였다.
본 연구에서는 UAM의 경로 이탈 발생 시 요구되는 안전 경고 기능을 중심으로 연구를 수행하였으며 접근 단계에서 활용되는 APM 및 순항 단계에서 활용되는 RAM 두 가지 부문으로 나누어 안전 경고 기능 구축을 시행하였다. 효율적인 안전 경고 기능 구축을 위하여 APM 및 RAM에 관한 구축 계산식을 산출하여 수평 및 수직 기능 범위를 결정하였다.
본 연구에서는 UAM의 경로 이탈 발생 시 제공되어야 하는 안전 경고 기능을 중심으로 연구를 진행하였으며 접근 단계에서 활용되는 APM 및 순항 단계에서 활용되는 RAM 두 가지 부분으로 나누어 안전 경고 기능 구축을 수행하였다. 효율적인 안전 경고 기능 구축을 위하여 APM 및 RAM에 관한 운영 알고리즘을 개발하였으며 구축 계산식을 산출하여 수평 및 수직 기능 범위를 결정하였다.
본 연구에서는 UAM의 경로 이탈 발생 시 제공되어야 하는 안전 경고 기능을 중심으로 연구를 진행하였으며 접근 단계에서 활용되는 APM 및 순항 단계에서 활용되는 RAM 두 가지 부분으로 나누어 안전 경고 기능 구축을 수행하였다. 효율적인 안전 경고 기능 구축을 위하여 APM 및 RAM에 관한 운영 알고리즘을 개발하였으며 구축 계산식을 산출하여 수평 및 수직 기능 범위를 결정하였다.

성능/효과

본 연구는 일부 한계에도 불구하고 UAM 도입 및 상용화 단계에 앞서서 새로운 UATM 체계에 대한 안전 경고 기능 구축을 진행하여 유용한 결과를 도출하였다는데 중요한 의의가 있다고 할 수 있다.

후속연구

본 연구는 UAM의 경로 이탈 발생 시 제공되어야 하는 안전 경고 기능으로 한정하여 연구를 진행하였다는 점에서 한계가 있으나 이는 향후 연구를 통하여 개선될 여지가 있다.
UAM 운항의 안전성을 보장하기 위하여 경로 이탈뿐만 아니라 UAM 사이의 근접 및 UAM과 자연ㆍ인공 장애물에 사이의 근접까지 고려하는 안전 경고 기능 구축이 수행되어야 한다. 향후 연구에서는 UAM 간 및 UAM과 장애물 사이의 근접을 사전에 식별할 수 있는 지상 기반 안전망 구축에 관한 연구를 진행하고자 한다.

참고문헌 (18)

UAM Team Korea, K-UAM Concept of Operations 1.0, Ministry of Land, Infrastructure and Transport, pp. 10, 14-16, 27, 2021.
Korea Agency for Infrastructure Technology Advancement, K-UAM Technology Roadmap, Ministry of Land, Infrastructure and Transport, pp.10, 33, 2021.
S. Choi, H. Jang and H. Kim, "A study on the determination of urban air mobility(UAM) corridor width based on EPU bound," in Proceeding of the Korean Society for Aeronautical and Space Sciences 2023 Fall Conference, Hongcheon: Korea, pp. 557, 558, 2023.
EUROCONTROL, Safety Nets: A guide for ensuring effectiveness, pp. 4, 6, 2017.
EUROCONTROL, EUROCONTROL Guidelines for Approach Path Monitor - Part I, EUROCONTROL-GUID-162, Edition 1.0, pp. 1-27, 2017.
EUROCONTROL, EUROCONTROL Guidelines for Approach Path Monitor - Part II, EUROCONTROL-GUID-162, Edition 1.0, pp. 1-43, 2017.
EUROCONTROL, EUROCONTROL Guidelines for Approach Path Monitor - Part III, EUROCONTROL-GUID-162, Edition 1.0, pp. 1-46, 2017.
EUROCONTROL, EUROCONTROL Guidelines for Area Proximity Warning - Part I, EUROCONTROL-GUID-161, Edition 1.0, pp. 1-26, 2017.
EUROCONTROL, EUROCONTROL Guidelines for Area Proximity Warning - Part II, EUROCONTROL-GUID-161, Edition 1.0, pp. 1-42, 2017.
EUROCONTROL, EUROCONTROL Guidelines for Area Proximity Warning - Part III, EUROCONTROL-GUID-161, Edition 1.0, pp. 1-56, 2017.
EUROCONTROL, EUROCONTROL Guidelines for Minimum Safe Altitude Warning - Part I, EUROCONTROL-GUID-160, Edition 1.0, pp. 1-27, 2017.
EUROCONTROL, EUROCONTROL Guidelines for Minimum Safe Altitude Warning - Part II, EUROCONTROL-GUID-160, Edition 1.0, pp. 1-27, 2017.
EUROCONTROL, EUROCONTROL Guidelines for Minimum Safe Altitude Warning - Part III, Edition 1.0, EUROCONTROL-GUID-160, Edition 1.0, pp. 1-27, 2017.
EUROCONTROL, EUROCONTROL Guidelines for Short Term Conflict Alert - Part I, EUROCONTROL-GUID-159, Edition 1.0, pp. 1-28, 2017.
EUROCONTROL, EUROCONTROL Guidelines for Short Term Conflict Alert - Part II, EUROCONTROL-GUID-159, Edition 1.0, pp. 1-46, 2017
EUROCONTROL, EUROCONTROL Guidelines for Short Term Conflict Alert - Part III, EUROCONTROL-GUID-159, Edition 1.0, pp. 1-96, 2017.
EUROCONTROL, EUROCONTROL Specification for Surveillance Data Exchange ASTERIX: Part 17 Category 004 Safety Net Messages, EUROCONTROL-SPEC-0149-17, Edition 1.12, pp. 1-98, 2020.
International Civil Aviation Organization, Construction of Visual and Instrument Flight Procedures, Doc 8168(PANS-OPS), Volume II, Seventh Edition, pp. 1-974, 2020.

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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