• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권3호
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• pp.45-56
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• 2021

세계 각국은 도심지역 교통체증으로 인해 UAM (Urban Air Mobility) 항공기에 대한 수요가 급부상하고 있다. 전기추진 수직이착륙기(e-VTOL) 개념의 다양한 항공기가 연구개발을 통해 상용화 준비 중이며, 사람이 탑승하는 유인운송수단이므로 감항인증이 요구된다. UAM 항공기의 안전 운항에 치명적인 위협을 가하는 요소는 구조물 손상과 항법 장치 교란을 유발하는 낙뢰와 비행 안정성을 저해하는 결빙이다. 현재 UAM 항공기 관련 낙뢰 및 결빙 인증기술 개발이 미비한 실정이므로, 적절한 감항인증 지침을 개발할 필요가 있다. 본 연구에서 미연방항공청(FAA), 유럽항공안전청(EASA)의 항공기 관련 법령 및 규정을 분석한 후, 낙뢰 및 결빙 인증지침을 UAM 항공기에 접목하고자 하였다. UAM 항공기에 대한 낙뢰 및 결빙의 영향성을 전산 시뮬레이션을 통해 분석하였고, 향후 운용될 UAM 항공기의 인증을 위한 실무지침 수립의 근거를 제시하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권3호
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• pp.23-34
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• 2022

UAM (Urban Air Mobility) 항공기에 대한 수요가 세계 각 도시들은 인구집중으로 인한 교통체증 문제로 늘어나고 있다. 세계 각국에서 고정익 날개의 유무와 추진 시스템에 따라 다양한 형태를 가진 항공기가 연구개발을 통해 상용화 준비 중이며, 도심을 비행하고 사람이 탑승하는 유인운송수단이므로 감항증명이 요구된다. UAM 항공기는 복합재 사용 비중 증가, 전기모터 사용, 다양한 전자 장비 탑재 등 낙뢰 및 HIRF 환경에 취약하다. 현재 UAM 항공기에 대한 낙뢰 및 HIRF 환경에서의 인증기술과 지침 및 요건 개발은 미비한 상태이다. 본 연구에서는 미연방항공청(FAA)에서 발행한 AC 20-136B와 AC 20-158A에 나타난 회전익 항공기의 낙뢰 및 HIRF 간접 영향에 대한 적합성 인증 절차를 확인하고 UAM 항공기 전자기 전산 시뮬레이션에 적용하였다. 덕티드 팬 형 UAM 항공기에 대한 낙뢰 및 HIRF 영향성을 전산 시뮬레이션을 통해 분석하였고, 향후 운용될 UAM 항공기의 인증을 위한 실무지침 수립의 근거를 제시하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.330-336
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• 2023

급격한 도시화는 전 세계적으로 도시화가 빠르게 진행되면서 교통 혼잡 및 환경오염, 소음 공해 등의 도시문제가 대두하고 있으며, 이러한 도시 집중화 현상으로 시간 낭비와 이로 인한 경제적 손실이 발생하고 있다. 이를 해결하기 위한 도심 항공 모빌리티(UAM; Urban Air Mobility)는 3차원 미래형 도시 교통수단으로, 도로·철도·개인교통수단과 연계한(Seamless) 교통서비스(MaaS; Mobility as a Service)로 스마트시티의 중요한 교통축으로 자리 잡을 전망이다. 그러나 2023년 7월 현재, UAM 운용을 위한 공역체계, 버티포트 설계, 항법, 통신 등과 관련된 연구는 활발히 이루어지고 있으나, 조종사 교육·훈련에 대한 개념 정립, 교육·훈련 프로그램에 대한 연구는 거의 이루어지고 있지 않은 것이 현실이다. 이에 본 논문에서는 미국과 유럽의 수직이·착륙(VTOL) 조종사 교육·훈련 프로그램을 SWOT 분석 방법을 통해, 국내 조종사 양성체계에 적합한 방안을 제시하고자 한다.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권6호
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• pp.690-698
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• 2023

현재 수많은 공항에서는 공항 협력적 의사결정지원체계 (A-CDM; airport cooperative decision making system) 도입 후 이를 기반으로 공항 이해관계자들의 정보 공유 및 결정이 가능해졌다. 이는 곧 항공기 처리시간을 최적화하고 공항 운영의 효율성을 증가시켰다. 버티포트 또한 이러한 효율성 증대를 위한 방안이 필요하다. 기존 공항의 항공기에 비해 UAM 기체는 도심 속을 비행하는 새로운 항공교통체계로써 도심 내 교통체증을 겪지 않으면서 빠르게 이동하고 싶은 사용자의 수요가 큰 비중을 차지할 것이다. 그렇기에 지연이나 뜻하지 않은 결항은 사용자의 만족도를 크게 낮추게 된다. 이러한 점을 보완하기 위해 버티포트와 UAM의 특성에 맞게 의사결정지원체계의 기준을 수립하여 V-CDM을 도입한다면 버티포트에서의 UAM에 대한 효율적인 운영이 가능해질 것이다. 본 논문에서는 버티포트의 이해관계자를 정의하고 A-CDM을 기반으로 V-CDM이 어떤 방식으로 운영되어야 하는가에 대한 방안을 제시하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.8-16
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• 2021

본 논문에서는 도심항공 모빌리티(UAM)를 우리나라 수도권에서 운용하기 위해 필요한 수직이착륙장의 위치를 선정하고 평가하였다. 통근통학 인구수 조사 데이터를 이용해 수요 데이터를 분석하였으며, MATLAB을 이용해 지도상에 표현하였다. 또한 데이터들을 군집화하기 위해 MATLAB에 내장되어있는 K 평균 알고리즘 함수를 이용해 수직이착륙장의 위치로 선정할 군집의 중심을 파악하였으며, 실루엣 기법을 이용해 군집화의 정확도와 신뢰도를 평가하였다. 또한 선정된 수직이착륙장의 위치가 실제 수직이착륙장 설치에 적합한지 위성 지도를 이용해 확인하였으며, 그 위치가 설치 불가능한 위치에 있는 경우 위치 조정 과정을 통해 최종 수직이착륙장의 위치를 선정하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.374-381
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• 2023

본 연구는 기존 UAM에서 주로 사용하는GNSS 항법과 협동 운용할 수 있도록 지상기반 C밴드 주파수(5.03~5.15GHz)를 이용한 전파항법 VOR/DME 구현에 관한 것이다. 이것은 항공우주를 감독하는 미연방항공국 규칙 Title 14 CFR- Aeronautics and Space 135.165에서 제시한 '2개 이상의 독립적인 항법소스를 비행체에 적용' 규정사항을 충분히 만족할 수 있는 항법기술 중 하나이다. 본 연구에서는 무인항공기용 주파수 5.03~5.15 GHz를 사용하였으며, 무인항공기에서 도착 버티포트까지의 방위각과 거리정보를 획득에 필요한 VOR/DME 시스템 구현을 수행하였다. 이를 위하여, 전파 전파경로 손실분석에 의한 링크버짓 도출, 소형화된 도플러 VOR용 안테나 형상설계 및 기존 항공기용 보다 측위거리 해상도가 향상된 DME 설계 등을 수반하였다. 본 연구 결과물은 지상기지국과 UAM에 장착할 수 있는 단말기로 구성되며, 각각 시제품 제작 및 주요 성능검증을 수행하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권6호
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• pp.710-715
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• 2023

도시화가 가속화되면서 교통 혼잡, 주거 및 환경 문제 등의 사회적 이슈가 도출되고 있다. 이를 해결하기 위해 도심항공교통 (UAM; urban air mobility)과 같은 혁신적인 교통시스템 개발에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 초기 저밀도 운항 환경에서 기존의 항공교통시스템에 부담을 주지 않으면서도 안전하게 비행이 이루어져야 하고, 공역을 효율적으로 관리하고 운영하는 능력이 요구된다. 따라서 UAM은 회랑을 통한 경로의 운영으로 예측 가능성을 높여 초기 운영단계에서는 저밀도 상황에서의 운항에 대한 데이터를 축적해 나가는 것이 중요하다. 이를 위해서는 운영하기 전 각종 시뮬레이션을 활용한 시나리오를 생성하여 UAM 기체 간의 잠재적인 충돌 가능성을 예측하고 항공기 간격 즉 분리에 대한 손실 (LoS; loss of separation), 그리고 근접 공중충돌 (NMAC; near mid air collision) 위험에 대한 검토가 필요하다. 항적 난기류는 항공기 간의 안전한 분리를 보장하는 중요한 요소로, 기존 항공교통에서는 활주로와 항로의 분리에 필수적으로 사용되었다. UAM 비행체는 저고도에서 밀집된 공간에서 운영되기 때문에, 항적 난기류에 관한 추가적인 연구가 필요하며, 이를 위해 다양한 데이터를 활용하여 기체의 성능을 정밀하게 분석하고 있다. 본 논문에서는 국내외 연구 결과를 바탕으로 UAM의 분리 기준 설정에 필요한 요구사항과 고려해야 할 사항들을 확인하는 데 초점을 맞추고자 한다.

• 한국항행학회논문지
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• 제28권4호
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• pp.408-419
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• 2024

현재 공항에서는 이해관계자들의 정보공유 체계를 토대로 상호 협업 기반을 제공하는 A-CDM(공항 협력적 의사결정체계) 구축 후 운항 정시성 및 운영 효율성 향상을 기대할 수 있게 되었다. A-CDM 체계의 중요한 요소는 공항 운영에 있어서 중요한 항공기도착부터 지상조업을 거쳐 항공기 출발까지 이해관계자별로 생성되는 시간정보를 공유함으로써 적시에 항공기의 출도착 및 조업을지원하여 공항운영의 효율성과 목표시간 대비 정시성 향상을 도모하는데 있다. UAM 체계에서 공항과 같은 역할을 하는 버티포트또한 한정된 자원의 효율적 운영을 위해 이해관계자별 생성되는 시간정보를 상호 공유하는체계의 구축이 필요하며, 이러한 측면에서 이해관계자별 공유가 필요한 시간정보를 식별하고 이를 공유하는 기술을 적용하는 방안이 필요하다. 본 논문에서는 버티포트 운영 관련 이해관계자별 생성되는 시간정보를 데이터 특성에 따라 구분하고, 상호 공유하는 시스템 기술에 대한 적용 방안을 제시하고자 한다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권4호
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• pp.45-52
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• 2022

최근 차세대 운송시스템으로 주목받고 있는 UAM 분야에서 무인항공기 활용을 위한 기술 개발이 활발히 진행되고 있다. 이러한 기술이 적용된 무인항공기는 주로 도심에서 운용되기 때문에 추락사고를 예방하는 것이 중요하다. 그러나 충돌이 발생되는 무인항공기는 비선형성이 강하기 때문에 비정상 비행상태를 예측하는 것은 쉽지 않은 일이다. 본 논문에서는 CNN-LSTM 혼합모델을 이용하여 무인항공기의 비행상태를 예측하는 방법을 제안한다. 제안 모델은 비행 데이터간의 시간적, 공간적 특징을 추출하는 CNN 모델과 추출된 특징의 장단기 시간 의존성을 추출하는 LSTM 모델을 결합하여 미래의 특정 시점에서 비행 상태변수를 예측한다. 모의 실험은 제안하는 방법이 기존 인공신경망 모델에 기반한 예측 방법보다 우수한 성능을 보인다.

• 한국항행학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.77-86
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• 2024

'UAS 비행 기록 시스템'은 다양한 구성 요소로 이루어진 무인항공기 시스템에 장착되어 비행 관련 데이터를 기록하는 시스템이다. 이 시스템이 기록한 데이터는 유사사고 예방을 위하여 항공사고 및 준사고 조사에 활용되어야 한다. 특히, 운용 위험도가 높은 무인항공기 시스템의 범주에 대해서는 유인항공기의 안전장치 수준에 근접하게, 감항성 확보를 위하여 무인항공기 시스템 특성을 반영한 비행 기록 시스템의 개발이 시급하다. 본 논문은 항공사고 및 준사고 조사를 위해 UAS 비행 기록 시스템의 필요성을 부각하고, 운용 위험도가 큰 'Certified Category'를 대상으로 비행 기록 시스템 파라미터 도출 방안을 모색하였다. 이를 위해 Inter-City UAM을 구체적인 사용 사례로 지정하고, 임무 프로파일 및 시나리오로부터 사고 발생과 위해요인을 상정하여 시스템 파라미터 도출에 접근하는 프로세스를 고안하였다. 연구 결과, 이 프로세스를 통해 파라미터 도출이 가능함을 확인하였다.