항공기 강하성능을 고려한 인천국제공항의 연속강하접근(CDO) 운영 효율화 연구
저자
발행사항
고양 : 한국항공대학교 일반대학원, 2023
학위논문사항
학위논문(박사)-- 한국항공대학교 일반대학원 : 항공교통물류학과 항공교통 2023. 2
발행연도
2023
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
경기도
형태사항
; 26 cm
일반주기명
지도교수: 백호종
UCI식별코드
I804:41048-200000671211
소장기관
전 세계적인 항공산업의 비약적인 발전으로 주요 공항을 중심으로 효율적인 관제 절차의 개발과 운영에 많은 관심과 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 항공기 운항성능의 눈부신 발전으로 운항 효율성이 개선되고 있다. 특히, 현대적인 항공기에 장착되어 운영되고 있는 비행관리시스템(Flight Management System:FMS)의 적극적인 활용을 통한 운항 경제성 향상을 위해 항공사의 다양한 노력이 이루어지고 있다. 국내 항공산업 역시 여러 가지 대외 환경적인 어려운 여건 속에서도 괄목한 성장을 이어가고 있다. 하지만, 협소한 공역 여건, 지속적인 교통량 증가로 효과적인 항공교통 관리와 운항 경제성 확보가 중요한 과제로 대두되고 있다.
접근관제구역(Terminal Maneuvering Area:TMA)에 도착하는 항공기의 비행경로를 결정하는 표준계기도착절차(Standard Terminal Arrival Route: STAR)는 항공기 운항 효율성뿐만 아니라 안전 및 환경적 관점에서도 중요한 요소라 할 수 있다. 현재 인천국제공항은 수용량 증대와 관제량 감소에 효과적인 방법으로 알려진 포인트 머지(Point Merge) 및 트롬본(Trombone) 기법에 기반한 표준계기도착절차(STAR)를 수립하여 교통량의 효율적 관리를 위해 운영하고 있다. 하지만, 일반적으로 표준계기도착절차(STAR)는 교통량이 증가함에 따라 그 활용도가 저하되는 현상이 나타나며, 이와 더불어 운항 경제성 관점에서 경제성 있는 강하에 가장 이상적인 연속강하접근(Continuous Descent Operation:CDO)절차의 적용이 어려운 것으로 알려져 있다 https://www.fabec.eu/advancing-aviation/vertical-perspective/continuous-descent-operations
.
본 논문은 절차 활용의 확대를 이룰 수 있도록 표준계기도착절차(STAR)와 계기접근절차(Instrument Approach Procedure:IAP)의 운영을 수정, 개선하여 국내 현실에 적합한 절차 설계를 위한 대안을 제시하였다. 아울러 대표적인 공역 및 공항 시뮬레이션 모델인 TAAM(Total Airspace and Airport Modeler) Simulation Program을 이용, 현재 설치된 절차와 제시된 절차를 비교하여 설정한 효율성에 대한 지표로 비교를 수행하였다. 사용한 평가 지표는 항공기의 비행시간, 연료 소모량이다.
제시된 대안 절차를 적용한 시뮬레이션 분석 결과, 실험 대상 항공기들은 비행시간과 연료 소모량 측면에서 기존의 표준계기도착절차(STAR)와 계기접근절차(IAP)를 이용한 항공기들에 비해 비행시간의 단축과 연료 소모량의 감소 효과가 있는 것으로 연구되었다. 비록 변형된 운영 절차와 제한된 형태의 절차 변경을 통한 연구의 결과이지만 경제적인 운항의 대표적인 해결책으로 제시되고 있는 연속강하접근(CDO)의 효율성을 계량적 분석을 통해 증명한 것이 연구의 큰 의미라고 할 수 있다.
본 연구의 분석 결과는 운항 항공기의 강하 및 접근 경로상에서 체공시간을 최소화하고 실질적이고 효율적인 운항 절차 수립을 통한 항공기 운항의 경제성, 안전성 확보 및 공역의 합리적 활용에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 향후 표준계기도착절차(STAR) 활용성 확대, 연속강하접근(CDO) 개념의 확대 적용, 그리고 좁은 공역을 좀 더 효율적으로 활용할 수 있고 항공기 운항성능을 고려한 효율적인 비행 절차의 개선에 대한 보다 정밀하고 체계적인 향후 연구가 필요하다고 판단된다.
Due to the rapid growth of the global aviation industry, major airports pay more attention to the research and development for efficient traffic control procedures with growing interest. In addition, airline industry is making various efforts for economic aircraft operation especially through the expansion of FMS utilization on the top of the newly designed efficient aircraft. The domestic aviation industry continues to grow even in the narrow domestic spaces and difficult management circumstances. Along with these continuous growth, effective traffic control and economic efficiency of airlines are becoming important challenges. As a result, the utilization of Point Merge and Trombone procedures which are adopted in the Standard Terminal Arrival Route(STAR) of Incheon International Airport to expand airspace capacity and efficient Air Traffic Control are receiving much attention. In addition, Continuous Descent Operation procedure and descent from the TOD by FMS calculation are also more empathized in terms of efficient aircraft operation.
This study was focused on the analysis of efficiency evaluation between the present procedure and the newly proposed procedure of the STAR and IAP in the Incheon International Airport through the TAAM simulation progrm. The newly proposed procedure is mainly for the optimized procedure design for the domestic airspce and efficient operation. The evaluation indicator is the flight time and fuel consumption of the aircraft. The simulated result of the newly proposed procedure showed shorter flight time and reduced fuel consumption compared to aircraft using the present STAR and IAP. Although it is a theoretical basis analysis result of the limited modified application of operating procedures, it is believed to be meaningful to enlarge the theoretical rationale which eventually can be presented as a alternative solution for the economic and efficient aircraft operation.
These analysis results are expected to contribute to the economic efficiency of aircraft operation and the rational use of airspace by minimizing flight time and efficient procedure design in the domestic airspace. Further complex and systematic research on the STAR and IAP design is anticipated to utilize narrower airspace more efficiently considering aircraft operating performance.
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