국내 항공기 소음평가기준 변경이 김포국제공항에 미치는 소음 영향 분석과 이·착륙 운항절차 개선방안 연구 = A Study on the Noise Impact Analysis on Gimpo International Airport of Noise Metric Change in Korea and Improvement Methods of Take-Off and Landing Operational Procedures
저자
발행사항
고양 : 한국항공대학교 일반대학원, 2023
학위논문사항
학위논문(석사)-- 한국항공대학교 일반대학원 : 항공운항관리학과 2023. 2
발행연도
2023
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
경기도
형태사항
; 26 cm
일반주기명
지도교수: 송병흠
UCI식별코드
I804:41048-200000670718
소장기관
In Korea, aircraft noise impact compensations and management plans for aircraft noise complaints and households within the airport noise-regulated areas are based on the act of airport noise impact prevention. Under the act, the noise metrics used in assessing noise-regulated areas use WECPNL in current, and noise impact areas above 75 WECPNL are designated to noise-regulated areas. However, as of January 1st, 2023, the noise metrics will be changed from WECPNL to Lden, and the noise-regulated area assessment standard will also be changed to 61 dB(A).
Since the WECPNL currently used is calculated based on the maximum noise level, it couldn’t reflect the continuity of noise, so there is a limit to calculating of actual noise Energy. On the other hand, Lden is calculated based on the equivalent noise level that measures the average of the total noise energy, so it could be possible to calculate the actual noise energy.
Due to the difference in the calculation principles of these two metrics, changes in the noise-regulated area are expected. As the number of households affected by aircraft noise changes when noise-regulated area changes, side effects such as an increase in the cost of aircraft noise impact compensations and managements and an increase in administrative work due to related complaints are expected. In particular, if noise-regulated area at Gimpo International Airport, which needs more attention to noise management due to extensive residential areas around the airport compared to other airports, changes the number of households within the airport noise-regulated areas is also expected to multiply.
Therefore, in this study, changes in noise-regulated areas at Gimpo International Airport result from changing of noise metrics were analyzed using the AEDT(Aviation Environmental Design Tool) which is noise impact prediction tool developed by the FAA(Federal Aviation Administration). Based on the analysis results, take-off and landing operational procedures which is dominant causes of aircraft noise were selected as solutions to noise abatement. As for the improvement methods, the most practical noise abatement methods were studied and proposed to the extent that it did not impede operational safety. And also, the effect of noise abatement was quantitatively verified.
Summarizing the results of the study, it was analyzed that the noise countermeasure area at Gimpo International Airport increased by about 93%, and most of the increased areas were New Town of Gimpo-si, Guro-gu and Geumcheon-gu, Seoul. To address this problem, the most effective solutions to reduce the number of households within the airport noise-regulated areas are as follows. For RWY 32 Take-Off, 2000ft thrust cutback NADP(Noise Abatement Departure Procedures) 1 procedure was the most effective in reducing the number of households affected by aircraft noise. And for RWY 14 Take-Off, 1500ft thrust cutback NADP 1 was the most effective. For landing procedures, adjusting glide slope angle to 3.2° was analyzed to be the most effective.
The results of the daily noise impact forecast at Gimpo International Airport, which applied improved take-off and landing procedures, confirmed that the 61Lden noise area was reduced by -3.1%, and densely populated areas in Gimpo, Gyeonggi-do and Guro-gu, Seoul were excluded from the noise-regulated area.
This study is meaningful in that confirming the increase in noise-regulated areas at Gimpo International Airport results from changing of noise metrics, from WECPNL to Lden, and proposed take-off and landing operations procedures that can be applied to reduce noise-regulated area.
However, due to functional limitations of AEDT and the classification limit of flight statistics data, this study was selected four representative types of aircraft which were B737-800, A321-200, A330-300 and B777-200. So, there may be a slight difference in the noise impact forecasted in this study depending on the fleet composition ratio.
Furthermore, the latent impact consideration of increasing thrust cutback altitude on engine fatigue and the environmental consideration of differential thrust cutback altitude by runway direction on the pilot's workload management were left as follow-up study tasks.
Therefore, it is considered necessary to conduct a follow-up study that supplements the above limitations. And also it is expected that this study will be used as reference for studies of other airports.
국내 항공기 소음 민원 및 소음피해 가구에 대한 피해보상과 관리방안은 ‘공항소음 방지 및 소음대책지역 지원에 관한 법률’에 근거하고 있다. 해당 법률의 소음대책 지역 산정에 사용되는 소음평가기준은 현재 WECPNL을 사용하고 있으며, 75WECPNL 이상의 소음피해 지역을 소음대책 지역으로 지정하고 있다. 그러나, 2023년 1월 1일부로 소음평가기준이 Lden으로 변경되며, 소음대책지역 산정기준 또한 61dB(A)로 변경된다.
현재 사용하는 WECPNL은 최고소음도를 기준으로 산정되기에 소음의 지속성을 반영하지 못하여 실질적인 소음물리량 측정이 제한되는 한계가 있다. 반면, Lden은 전체 소음물리량의 평균을 측정하는 등가소음도를 기준으로 산정하기 때문에 실질적인 소음물리량 측정이 가능하다.
이러한 두 평가기준의 평가원리 차이로 인해 소음대책지역의 변화가 예상된다. 소음대책지역이 변화되면 소음피해 가구수 또한 변동되므로, 소음대책사업 비용 증가 및 관련 민원에 의한 행정업무 증가 등의 부작용이 있을 것으로 예상된다. 특히 공항 주변 주거지역이 타 공항대비 많아 소음관리에 더욱 관심이 필요한 김포국제공항의 소음대책지역이 변화된다면, 소음피해 가구수 또한 변동이 클 것으로 예상된다.
그러므로, 본 연구에서는 소음평가기준 변경에 따른 김포국제공항 인근 소음대책지역의 변화를 FAA(Federal Aviation Administration)에서 개발한 소음영향도 예측프로그램인 AEDT(Aviation Environmental Design Tool)를 활용하여 분석하였다. 분석 결과를 토대로 소음영향도가 높은 이·착륙 운항절차를 개선하는 것을 선정하였다. 개선방안은 운항안전을 저해하지 않는 범위 내에서 실질적인 소음감소 방안을 연구·제시하고 소음영향도 감소 효과를 정량적으로 검증하였다.
연구 결과를 요약하면, 김포국제공항의 소음대책지역은 약 93% 증가하고 증가 지역의 대부분이 김포신도시와 서울특별시 구로구, 금천구 일대인 것으로 분석되었다. 이를 개선하기 위한 김포국제공항 이·착륙 운항절차 개선방안은 RWY 32 이륙 시에는 2000ft 추력감소 고도 적용 NADP(Noise Abatement Departure Procedures)1 절차 및 RWY 14 이륙 시에는 1500ft 추력감소 고도 적용 NADP1 절차가 소음피해 가구수 감소에 가장 효과적인 것으로 분석되었다. 착륙 시에는 ILS 접근각을 3.2°로 상향하는 절차가 가장 효과적인 것으로 분석되었다.
이·착륙 운항절차 개선방안을 적용한 김포국제공항의 일일 소음영향도 예측 결과는 61Lden 소음대책지역 면적이 –3.1% 감소하고, 경기도 김포시 및 서울특별시 구로구의 인구 밀집 거주지역이 소음대책지역에서 제외되는 것을 확인하였다.
본 연구는 WECPNL에서 Lden 단위로 변경 시, 김포국제공항 소음대책지역의 증가를 확인하고 소음대책지역 감소를 위해 적용 가능한 이·착륙 운항절차 개선방안을 연구·제시한 점에 의의가 있다.
그러나, AEDT의 기능적 한계와 운항통계 데이터의 기종 분류 한계로 대표 기종 4종을 선정하여 연구하였기 때문에 기단구성 비율에 따라 본 연구에서 예측한 소음도와 약간의 차이가 발생할 수 있다.
또한, 개선방안의 NADP1 추력감소고도 상향이 엔진 피로도에 미치는 영향과 활주로 방향 별로 상이한 추력감소고도가 조종사 업무 환경에 미치는 영향 검토는 후속 연구과제로 남겨두었다.
그러므로, 위 한계점을 보완한 후속 연구 수행이 필요할 것으로 사료되며, 본 연구가 향후 타 공항의 소음대책지역 변화 분석 및 대책수립에 대한 기초자료로도 활용되길 기대한다.
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