KOTI-Brief Newsletter 2014 Vol6/No18

탄력적인 공역관리 기법인 FUA나 FAM에서는 제한된 공역자원을 더욱 효율적이고 유연하게 사용할 수 있다. 탄력적인 공역구조의 개념 하에서는, 국가 공역은 하나의 자원으로 관리되며, 수요에 따라 다양한 공역 사용자에 할당되고 사용 기간이 지나면 회수하면서 공역의 일시적인 사용을 허가하여 운영・관리할 수 있다. 항공교통흐름관리 기법인 ATFM은 수요가 용량을 초과하거나 초과할 것으로 예상되는 경우 최적의 항공교통 흐름을 보장하기 위한 것으로, 지연을 최소화하면서 안전하고, 질서정연하고 신속한 항공교통 흐름을 제공하고자 수립된 ATM의 기능이다. 하지만 탄력적인 공역관리 기법인 FUA나 FAM은 공역의 구조를 변경하여 공역의 용량을 증대시키는 것이므로, 현재 국내의 공역 상황이나 국내 정치적 상황을 고려해 볼 때, 적용에 대한 효과나 운영에 있어 어려움이 존재할 것으로 판단된다. 이에 효율적인 공역관리를 위하여 공역구조의 변경 측면이 아니라 항공교통흐름을 관리하여 수요와 용량의 균형을 달성하는 항공교통흐름관리(ATFM)를 중심으로 국내에 적용할 수 있는 기술적 운영방안을 정립하고, 국내 적용 방안을 위한 정책적 운영방안을 제시한다. 과학적 접근방법과 절차에 의한 용량분석(Capacity Analysis), 수요-용량 균형(Demand-Capacity Balancing), 최적 의사결정 솔루션의 도출 및 고도의 ATFM 시스템 개발과 이를 통한 과학적 협업체계 운영은 ATFM을 통한 전체 ATM 운영체계의 성공적 목표달성에 있어 가장 중요한 핵심기능이다. 그렇지만 현재의 국내 ATFM 운영은 과학적 절차에 의한 의사결정이 이루어지는 것이 아니고 경험적이나 주관적인 방법에 의해 의사결정이 이루어지는 구조이다. 이로 인해 흐름 관리의 비효율성 및 솔루션의 적절성을 보장하지 못한다. 또한 의사결정 절차도 전체 ATM 관계자가 참여하지 않고 항공관제기관(항공교통센터)에 의해 단독으로 이루어지는 구조이기 때문에 최적화된 흐름 관리를 달성하기 어려운 문제가 있고 이는 필수적으로 ATM 전체 성능의 저하를 가져오게 된다. 따라서 흐름 관리에 대한 체계적이며 과학적인 의사결정 절차의 개발과 그에 따른 고도의 의사결정시스템과 항공기 항적을 예측, 감시하는 시스템과 이의 연동 등 첨단화된 ATFM 시스템을 구축할 필요가 있다. 국내의 효율적 공역관리를 위하여 국내에 적용을 목표로 ATFM의 기술적, 정책적 운영방안을 제시하였다. ATFM의 기술적 운영방안 정립을 위하여 공역의 현재 상태를 분석해 보았다. 국내 공역의 분석 결과, 도착항공기가 집중되는 시간대의 항공기 지연은 활주로 방향, 진입방향별 도착항공기 대수 등에 따라 큰 폭의 차이를 보였으며, 도착 항공기의 지연은 공역의 운영여건에 따라 동적으로 변화하는 특성을 보이고 있으므로, 수학적인 수식이나 통계적인 방법을 이용하여 이러한 지체를 사전에 정확히 예측하는 것은 상당히 어려운 과제이다. 이에 본 연구에서는 이러한 문제에 대한 기술적 운영방안으로 Fast-time 시뮬레이션 분석을 이용하여 항공기 지연시간 및 장래 운영상황 예측하는 흐름관리 방안을 제시하였다. 또한 ATFM을 이행하기 위해서 필요한 정책적 운영방안에 대해 살펴보았다. 결과적으로 ATFM 시스템 운용에 있어 가장 중요한 것은 의사결정 환경의 정립이라고 할 수 있으며, 이에 앞으로 최적의 의사결정을 위한 모형, 고도화된 정보관리 방법 등에 대한 연구가 필요하다. 모형을 정립하기 이전에 공역의 현재 상태를 분석해 보았으며, 우리나라 공역 분석 결과, 도착항공기가 집중되는 시간대의 항공기 지연은 활주로 방향, 진입방향별 도착항공기 대수 등에 따라 큰 폭의 차이를 보였으며, 도착 항공기의 지연은 공역의 운영여건에 따라 동적으로 변화하는 특성을 보이고 있어, 수학적인 수식이나 통계적인 방법을 이용하여 지체를 사전 예측할 경우 다양한 요소들에 대한 종합적인 고려가 필요하며, 이와 같은 경우 시뮬레이션이 활용될 수 있다. 이에 본 연구에서는 이러한 문제에 대한 대안으로 Fast-time 시뮬레이션 분석을 이용하여 항공기 지연시간 및 장래 운영상황을 예측하는 흐름관리 방안을 제시하였다. 본 연구에서 제안하는 흐름 관리의 효율화를 위한 지상지연(Ground Delay) 적용을 위한 접근방법이다. 여러 가지 형태의 스케줄링 방법이 적용될 수 있지만 최적화를 도출하는데 상당한 시간이 소요되는 정수계획법에 의한 최적화모형보다는 Rios and Ross(2007)가 적용한 FCFS(FirstCome, First-Served) 기반의 Greedy 스케줄 알고리즘을 적용하는 방법을 채택하였다. 새롭게 조정된 항공기 운항스케줄에 따른 항공로 비행시간의 변화는 다음의 시뮬레이션 모듈에서 추정하게 된다. T2시점에서 시작하는 시뮬레이션 분석은, i) T2시점 이전에 출발 공항을 이륙하여 T2시점에 특정섹터 상공을 비행중인 항공기와, ii) T2시점 이후 이륙을 위해 지상에서 출발공항 지상에 대기하는 항공기를 포함하여 분석을 수행한다. 시뮬레이션 분석의 주요기능은 T2시간 이후에 비행, 또는 이착륙하는 항공기의 공역에서의 운항 상황을 반영하여 각 항공로의 비행시간을 T2+1×Δt, T2+2×Δt, T2+3×Δt,…시점에서 시간대별로 예측하는 것이다. 추정된 비행시간 결과는 다시 스케줄러의 입력 자료로 활용된다. 우리나라의 공역은 인접 비행정보구역에 비해 협소하며 매우 복잡한 공역구조를 가지고 있다. 또한 미래에 증가하는 항공교통 수요에 대비하여 보다 근본적이고 실효성 있는 정책이 필요한 시점이다. 현재 우리나라의 실정을 감안할 때 공역구조의 개편은 현실적으로 매우 어려운 상황이다. 따라서 본 연구에서 제안된 ATFM의 적용이 가장 현실적인 대안으로 판단된다. 성공적인 ATFM 적용을 위한 정부의 역할은 다음과 같다. 첫째, 아태지역의 다른 비행정보구역 및 ATFM 네트워크와의 긴밀한 협조와 고도의 CDM 절차를 사용하여 ATFM 지역모델을 정립하는 것이다. 둘째, 교통량 수요와 수용력 데이터의 지속적인 모니터링을 통하여 문제점을 적시에 파악하고 효과적인 ATFM의 수행에 노력하여야 한다. 셋째, 고도의 ATFM 시뮬레이터의 구축을 통하여 ATFM 절차와 기술 관련 인력의 교육과 훈련을 수행하여야 한다. ATFM 서비스 제공 전략은 가용한 수용력의 이용률과 모든 이해관계자들의 각 분야에서의 충분한 운영경험 혹은 능력의 최대화를 목적으로 수립되어야 한다. 또한 ATFM 시스템 운용을 위한 인력자원, 장비, 시설, 자동화 시스템 등 가용한 자원 사용의 최대화를 고려하여 ATFM 서비스가 계획되고 이행되어야 한다. ATFM 서비스 제공에 있어 이해관계자 혹은 인접 ATFM 조직 간 협조를 통한 조화된 운영절차를 수립하는 것은 매우 중요한 문제로서 이를 통하여 전체 ATM시스템의 안전과 효율성을 확보하게 된다. 결국, 성공적인 ATFM 서비스 제공을 위해 가장 근간이 되는 것은 각 구성원 간 ‘협조적 의사결정 수행과정’이 어떻게 구성이 되어야 하는 지의 문제이다. ATFM 초기 구성단계에서는 복잡한 절차 구성이나 정교한 시스템의 구성에 집중하기 보다는 시스템 안에서 구성원 간 정보교환을 어떠한 방식으로 할 것인가에 초점을 맞추게 된다. 정보교환 과정에서 가장 유념해 두어야 할 사항은 각 구성원들의 운영정보 취득시점으로 모든 구성원들은 적시에 정보를 취득하여야 협력적 의사결정이나 운영 효율성 극대화를 이룰 수 있다는 점이다.