공역수용량 산정 연구

MBB 기법은 ATC 섹터수용량을 산출하기 위하여 관제사 업무부하를 예측하는 모델로 널리 사용되고 있다. 이 기법은 지난 수십 년 동안 확립되어 Real-time 시뮬레이션뿐만 아니라 관제사 업무부하 시뮬레이션 모델 분석을 위해 아주 빈번히 사용되었다. 관제사의 업무부하를 추정하기 위해 MBB 기법은 업무부하 단위(Workload Unit)에 기반을 둔다. 업무부하는 항공기를 관제하는데 필요한 업무수행 시 가중되는 업무량을 나타내며, 섹터에 대한 MBB 총 업무부하는 섹터 내에 진입하는 각각의 항공기에 대한 MBB 업무부하의 합으로 얻을 수 있다. MBB 기법은 ICAO 문서에도 명시되어 있는 모델이지만, 모델이 만들어진지 오래되어 업무부하를 계산하기 위해 사용되는 변수가 오늘날 관제사의 절차와 상황에 일치하지 않을 수도 있다. PUMA 모형은 영국에서 개발된 것으로 인지이론(Cognitive Theory)에 기반 을 둔 관제사의 업무부하 시뮬레이션 모형이다. 이 모형은 관제사의 인지과정을 모형화하는 기법으로 다중자원이론(MRT, Multiple Resources Theory)을 기반으로 하여 관제사의 업무부하를 계산한다(Kilner et al., 1998). MRT에서 자원은 인간의 생리학적 구조와 연관된 정보처리시스템 내 희소성 있는 것들의 집합체로 정의된다. PUMA 모형은 관제사의 서로 다른 자원에 부과된 교통수요의 정도를 추정한다. 즉, 다음과 같은 상황에서 관제사의 업무 부하를 추정하는 것이다. PUMA 시뮬레이션 모형 정립의 기초가 되는 데이터 수집은 실시간 시뮬레이션(real-time simulation) 중 수행되는 관찰적 업무분석(OTA, Observational Task Analysis)을 통하여 이루어진다. 시뮬레이션 과정 중 관제사 녹화영상, 레이더 및 인터페이스 장비 및 관제사 안면 녹화분 등이 수집되며 이것은 최종적인 분석을 위한 입력 자료가 된다. Schmidt 모형에서는 관제업무별로 업무를 처리하는데 필요한 관제사의 노 력이나 업무의 난이도 정도를 반영하기 위해 업무 처리시간을 기준으로 한 가중치 값을 각 업무별 발생횟수에 곱한 관제사의 업무량을 CDI라는 지표로 나타낸다. 관제사의 업무처리 시간과 일상 관제절차 수행횟수를 산정하기 위한 사건별 평균 발생계수는 공역 구조나 관제환경 및 가용시스템의 성능에 따라 크게 영향을 받으며 그 결과도 큰 차이를 나타낸다. 따라서 관제사 업무량을 산정하기 위해서는 관제사의 교신 녹음자료 분석, 관제업무의 직접관찰, 관제사 인터뷰, 관련 규정 등의 검토를 통해 다양한 형태의 정산작업이 필요하다. 본 연구에서는 관제사 업무별 처리시간과 가중치를 구하기 위해 관련 규정인 항공처리흐름 관리 세부운영 지침에서 분석한 관제사 업무처리 시간과 Schmidt 모형의 값들을 활용하였다. Fast-time 시뮬레이션 등을 이용한 미시적 모형은 다양한 공역운영 환경 설정 등의 장점이 존재하는 데 반해, 계산 및 실행 시 시간이 비교적 많이 소요되고 시뮬레이션 기법의 특성상 입력 및 설정값과 결과치에 대한 명확한 분석이 난해하며, 상호관계에 대하여 사용자가 이해하기 어려운 단점이 있다. 반면, 수리적 모형을 이용한 거시적 모형의 적용은 공역운영 정보 및 다양한 교통환경의 설정이 난해한 단점이 있지만, 입력치와 결과치에 대한 직관성 있는 정보 제공이 가능하며 모형의 변경을 통하여 다양하게 적용이 가능하고 계산시간 또한 비교적 짧은 장점이 있다. 거시적 모형의 이러한 장점은 모형의 정산 (calibration)을 통하여 다양한 공역 구조에 대해 적용하여 구조 간 비교분석이 수월한 이점을 갖는다. Schmidt 모형은 충분한 기간에 걸쳐 검증된 모형으로 현재까지 국내에 적용된 사례가 없다. 특히 모형의 성능 및 적용성이 매우 유연하여 본 연구에서 공역수용량 산정에 적용하기 적절한 모형으로 판단되며, 본 연구에서는 공역 수용량 산정모형 중 신뢰도가 높은 Schmidt 모형을 사용하여 국내 공역 8개의 섹터에 대한 수용량을 산정하였다. 교차항공로의 잠재적 충돌에 의한 업무량을 분석하기 위해서 각 섹터별 교차로를 분석하였으며, 100대의 항적분포표를 바탕으로 각 섹터별 교차로에서 발생하는 잠재적 충돌을 산출하였다. 항공기 간에 교차에 의한 충돌 발생은 우리나라와 같이 항공로 안에서 상승과 강하가 이루어지는 경우 항로 간 교차지점이 아니더라도 하나의 항공로에서 상승 강하하는 항공기 간 교차가 발생한다. Y644의 항공로를 예로 들면 AGAVO-RKJB(무안) 항공기의 경우 FL330에서 ARIVA FIX를 통과 후 FL290로 강하를 한다. 반면 AGAVO-RKPK(김해) 항공기는 FA310로 MONSI FIX 까지 수평비행을 한다. 이 경우 그림의 3번 지점에서 두 비행경로 간 교차에 의한 충돌이 발생할 수 있다.