| 연구개발개요 |
1. 연구 배경 1) 세계 항공교통량 증가에 따른 항공안전 위협 요소 증가 예상 ○ COVID-19로 인해 2020년 전 세계 항공교통 수요는 감소하였으나, COVID-19 이전까지 1988년 이후 2018년까지 약 4배 성장하였으며 2038년 까지 연평균 4.3% 증가 예상 ○ 항공교통량 증가가 예상 되는 가운데 공역과 공항 혼잡은 항공기의 지연 및 결항을 증가시켜 효율성 저하의 원인으로 작용 가능 ○ 그 중 아시아 태평양 지역의 향후 성장은 타 지역에 비해 높은 약 5.6%의 성장률로 증가 하는 항공교통 수요에 따른 항공 안전 위협 노출 확대 가능 2) 교통량 증가 문제 해결을 위해 미래 GANP/ASBU 이행 권고 ○ 국제민간항공기구 (ICAO)는 교통량 증가 문제를 해결하기 위해 미래항행계획 (Global Air Navigation Plan, GANP, Doc 9750)등을 발표하고 체약국에게 기한 내 이행 요청 - 세계 미래 항공교통시스템 환경 구축을 위한 가이드로 미래 항공교통 시스템 전환계획 (Aviation System Block Upgrades, ASBU) 마련 후 각 체약국 이행 권고 3) 증가하는 항공교통량의 효과적 관리를 위해 항공교통 분야 성능 보고서 발간 중 ○ 98년부터 미국과 유럽은 ATM의 지속적인 성능 측정 및 평가 과정 이행 ○ FAA는 성능분석사무소에서 항공교통 데이터 활용을 목적으로 운영 지표, 운영 성과 자료 등을 관리 - 미연방항공청 (FAA)에서 Operation Network (OPSNET)에 위임하였고, 과거부터 최신 자료 (하루 전의 운항 자료까지 공개)까지 데이터베이스화하여 관리 - 정시성 확보를 위한 항공교통 지원 원인 분석 및 운영의 경제적 효과 분석 실시 ○ 유럽은 CODA (Central Office for Delay Analysis)에서 유럽에서 발생하는 지연의 모든 관리를 수행하고 있으며, 지연 결과는 공개되어 모든 사람이 이용 가능 - CODA는 정기적으로 지연보고서를 발간하며, 지연보고서는 지연 건수, 지연 발생원인 등의 자료 포함 ○ 일본은 CARATS (Collaborative Actions for Renovation of Air Traffic System)를 수립하고 세부적으로 달성하기 위한 정량적 성능 목표와 주요 지표를 설정하였으며, 성능평가 방안에 대한 연구와 모니터링 수행 4) 우리나라 항공교통량 증가 ○ 우리나라 항공교통량은 2009년 이후 연평균 6.6% 성장세를 보였으며, 2019년 전년 대비 4.6% 증가 - 특히 국제선의 경우 2009년 대비 2019년 약 40%로 10년 동안 빠르게 성장 ○ 네트워크 분석에서도 우리나라 기존 네트워크 대비 2019년 네트워크 향상 5) 한중일 3국간 항공교통흐름관리 협력 체계 구축 ○ 각국의 공역을 관리하는 ATFM 시스템을 독립적으로 운영하되, 공조를 위한 데이터 교환 표준 플랫폼 구축 및 표준 운용 절차에 의한 지역적 ATFM 운영 (`21~) 협의 ○ ATFM을 위한 제한사항 발생 시, 국제선 항공기가 우리나라 공역에 진입할 시간을 산출하여 인접국에 제공해야하며, 우리나라 역시 인접국으로부터 주어진 제한사항을 수용할 수 있도록 관제 필요2. 연구개발 목적 1) 데이터기반 항공교통관리 기술 개발 ○ 증가하는 항공교통수요와 기술발전 추세에 부합하는 항공교통시스템 선진화를 목표로 성능기반 접근법 활용 권고에 맞춰 성능기반 접근법 (Performance-Based Approach, PBA)을 활용하도록 항공교통 데이터 기반으로 하는 항공교통시스템 성능평가, 수용량 및 교통량 예측·분석 기술 개발 ○ 또한 ICAO를 포함한 미국, EU, 일본 등 주요 국가들의 궤적기반 ATM 체계로의 전환에 맞춰 효율적인 운항의 실현 및 전체 경로에서의 항공교통의 성능 최적화를 위한 궤적기반 ATM 시스템 개발 ○ 향후 구축 될 외부 연계 DB와 DB센터의 DB를 활용하여 각 구성 기술간 상호 데이터 연동 및 활용 - 1단계: 필요한 데이터를 식별하여 외부연계 DB로 데이터 수집 - 2단계: 향후 구축 예정인 ATM 데이터 센터로부터 데이터 수집
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| 최종목표 |
1. 연구개발의 최종 목표 - 비전: 빅데이터 기반 안전하고 효율적인 미래 항공교통체계 구현 - 사업목표: 항공교통시스템 고도화를 위한 성능평가, 수용량 예측, 흐름관리 기술 개발2. 구성기술별 최종 목표 1) 구성기술 1: ATM 성능평가 및 목표관리 시작품 개발, ATM 의사결정 지원 프로그램 개발 ○ ATM 성능평가 및 목표관리 시스템 (ATPMS) 개발 * ATPMS: Air Traffic Performance Management System ○ ATM 의사결정 지원 프로그램 개발 ○ 미래 ATM 정책 운용효과 예측 기술 2) 구성기술 2: 수용량 예측 핵심기술 개발 및 ISAAC* 시작품 개발 ○ 관제기관 별 전술/전략 및 통합 수용량 예측 핵심 소프트웨어 개발 ○ ISAAC* 시작품 개발 및 통합시험 ○ SLOT 운영 최적화 원천기술 및 전략적 SLOT 배정 최적화 소프트웨어 개발 * ISAAC: Integrated System for Airport & Airspace Capacities 3) 구성기술 3: 항공교통 흐름관리 핵심기술 개발 및 CTFMS* 시작품 개발 ○ 4D 궤적기반 항공교통 흐름관리 핵심 소프트웨어 개발 ○ CTFMS 시작품 개발 및 통합 시험 ○ 전공역 일괄 스케줄링 기술 및 인공지능 기반 항공교통 흐름 예측 기술 연구 * CTFMS: Collaborative Tactical Flow Management System
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| 연구내용 및 범위 |
1. 구성기술 1: 데이터 기반 ATM 성능평가 및 운용효과 분석 기술 개발 및 의사결정 지원 프로그램 개발 1) 연구개발 내용 ○ ICAO SARPs, PANS, GANP, ASBU 등에서 제시된 ATM 성능평가 요소 분석 및 목표 수준 검토 - ATM 성능 지표 해외 적용 현황, 연구 동향 조사 ○ 국내 항공교통 환경 분석을 통한 핵심성능영역과, 핵심성능지표 적용 가능성 확인 ○ 항공교통시스템의 국내 적용 가능성 검토를 통한 성능평가지표 등의 개발 지원 ○ ATM 성능평가 및 목표 관리 시스템 개발 - 항공교통 성능 평가를 위한 데이터 전처리 기술 개발 - 항공교통 성능평가 모델 프로그램 구현 및 검증 - 항공교통 성능 지표 평가 시스템 구축 및 시험 운용 ○ 국내 ATM 시스템의 구성요소 간 인과관계 연구를 통한 항공교통관리 의사결정 지원 프로그램 개발 - 국내외 정책효과 예측 사례와 방법론의 조사 - ATM 의사결정 지원 프로그램 구축 및 시험운용 ○ 미래의 ATM 운영과 관련된 정책 도입 또는 변경 시, 정책효과를 예측하기 위한 방법론 연구 2) 주요 연구개발 성과물 ○ ATM 성능평가 요구사항 명세서 ○ KPI별 성능평가 분석 처리 설계기술서 ○ KPI별 성능평가 모델 프로그램 ○ ATM 성능평가 및 목표관리 시스템 (시작품) ○ ATM 성능평가 및 목표관리 시스템 시험운용 보고서 ○ ATM 의사결정 지원 시나리오 (핵심이슈) 연구보고서 및 ATM 의사결정 분석·평가 모형 요구사항 명세서 ○ 미래 ATM 운영 정책효과 예측 모형 (ATM 시스템 구현 모형 설계) ○ ATM 의사결정 지원 프로그램 요구사항 명세서 ○ ATM 의사결정 지원 모형 설계서 ○ ATM 의사결정 지원 프로그램 ○ 항공교통 정책효과 분석 결과보고서2. 구성기술 2: 수용량 예측 핵심기술 개발 및 ISAAC 시작품 개발 1) 연구개발 내용 ○ 공항, 공역, 항행시설, 항공교통 수요패턴 등을 반영한 관제기관별 전략적 공시 수용량 예측 기술 개발 ○ 공항 및 관제시설, 관제인력, 기상 등을 고려한 관제기관별 전술적 운용 수용량 예측 기술 개발 ○ 관제기관 통합 수용량 예측기술 개발 ○ 공항 수용량 활용 최적 운용 기술 개발 (SLOT 운영 최적화 원천기술 및 소프트웨어 (알고리즘) 개발) 2) 연구개발 성과물 ○ ISAAC 요구사항 명세서, 외부 인터페이스 요구사항 명세서 ○ ISAAC 시스템/서브시스템 설계서, ISAAC 내외부 인터페이스 설계서 ○ 관제기관별 (전략/전술) 예측 소프트웨어 ○ 관제기관별 통합 예측 소프트웨어3. 구성기술 3: 항공교통 흐름관리 핵심기술 개발 및 CTFMS 시작품 개발 1) 연구개발 내용 ○ 항공기 운항정보, 성능, 기상 등의 정보를 기반으로 한, 4D 항공기 궤적 및 항공 교통량 예측 기술 개발 ○ 항공교통 환경 및 관제운용 절차를 고려한 수용량-교통량 밸런싱 및 흐름관리 제한사항 모델링 기술 개발 ○ 국내 항공교통 특수성을 고려한 항공교통 통합 스케줄링 기술 연구 ○ 항적, 비행계획 자료 처리 및 흐름 관리 모니터링 기술 개발 ○ 전공역 일괄 스케줄링 기술 및 인공지능 기반 항공교통흐름 예측 기술 연구 2) 연구개발 성과물 ○ CTFMS 요구사항 명세서, CTFMS 외부 인터페이스 요구사항 명세서 ○ CTFMS 시스템/서브시스템 설계서, CTFMS 데이터베이스 설계서, CTFMS 소프트웨어 설계서 ○ 4D 궤적 및 항공교통량 예측 소프트웨어 (모듈), 흐름관리 제한사항 모델링 소프트웨어 (모듈), 항공교통 통합 스케줄링 소프트웨어 (모듈), 항공교통 및 흐름관리 모니터링 소프트웨어 ○ CTFMS 시작품 ○ CTFMS 시험보고서
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