항공교통량 증가에 따른 공역 과밀화 문제를 해결하기 위해 수요 조절을 위한 항공교통흐름관리(ATFM)와 용량 증대를 위한 탄력적 공역관리(DAC/FAM) 등 효율적인 항공교통관리(ATM) 방안 및 우리나라의 공역 운영 개선 필요성 doc_id PCY_201707070300206501_1

최근 지속적으로 증가하는 항공교통량으로 인해 공역의 과밀화가 급속하게 진행되고 있다. 이렇게 증가하는 항공교통량의 효과적 관리를 위해 최근 많은 선진국이 제시한 항공교통관리(ATM)는 과거 항공관제분야에 국한된 범위를 뛰어넘어 항행시설, 공항, 운항, 항공정보, 관제 등 항공교통의 전 분야를 유기적으로 연결하여 운영의 시너지를 극대화하는 개념으로 발전하고 있으며, 위성 등 신기술과 항공전자공학 등 진일보한 항공관련 기술들을 반영하여 미래 항공교통 환경을 구축해 가고 있다. 효율적 공역운영과 항공교통흐름관리(ATFM, Air Traffic Flow Management)는 공역 수용량을 최대화하고 지연을 최소화하는 항공교통관리를 위한 상호보완적인 존재로서 이에 관한 이론적이고 정책적인 연구가 필요한 시점이다. 항공교통관리는 항공교통수요와 용량의 불균형을 예측하고 감소시키는 역할을 수행한다. 즉, 특정 공역이나 공항에 진입하고자 하는 수요와 그 공역, 또는 공항용량의 균형을 유지하도록 하는 것이다. 수요가 용량을 초과하는 경우 항공기의 궤적 또는 공역구조의 변경 등을 통하여 관리가 이루어진다. 수요가 용량을 초과하거나 초과할 것으로 예상될 때, 항공기의 궤적을 변경하여 진입하는 항공교통을 제한하는 것을 ATFM이라고 하며, 이는 수요를 조절하는 방법으로 볼 수 있다. 반대로, 공역구조의 변경 등을 통해 해당 공역이나 공항의 용량 을 일시적으로 증대시켜 수요와 용량을 관리하는 방법을 탄력적 공역관리(DAC, Dynamic Airspace Capacity)라 부르며, 이는 용량을 관리하여 수요와 용량의 불균형을 해소하는 방법으로 볼 수 있다. 탄력적 공역관리 기법인 FUA는 공역을 전적으로 민간 혹은 군 공역으로 구분하여 배정하지 않고, 하나의 연속체로서 사용자의 요구사항을 최대한 수용하는 원칙에 기반을 두는 공역관리 개념이다. FUA에서는 조건부항로(CDR), 임시유보지역(TRA), 임시분리지역(TSA) 및 국경지역(CBA)의 개념을 활용하여 공역의 일시적 할당 및 활용에 적합한 유연한 공역구조와 절차를 제공한다. 미국이나 유럽에서는 이미 성공적인 민・군 협력체계를 수립하여 공역관리와 ATM 시스템 운영에 있어 많은 효과를 보았다. FAM은 공역의 혼잡을 발생시키는 수요나 기상 등의 변화에 대해 센터나 섹터의 경계를 동적으로 조정하여 용량을 재할당하여 섹터 간 수요의 균형을 이루게 하는 개념이다. FAM은 항공교통 자원을 더욱 효율적으로 활용하게 함으로써 공역의 처리량을 높이고. 결과적으로 수요 불균형으로 인한 지연이나 노선 변경 횟수를 줄임으로써 경제적 효과를 발생시킨다. 공역의 구조를 변경시키지 않고, 항공교통 흐름을 제어함으로써 항공교통수요를 조절하여 신속한 흐름을 제공하는 것이 ATFM이다. ATFM은 전략계획단계, 사전전술단계, 전술운영단계 3단계를 거쳐 시행된다. FAM은 공역의 혼잡을 발생시키는 수요나 기상 등의 변화에 대해 센터나 섹터의 경계를 동적으로 조정하여 용량을 재할당하여 섹터 간 수요 균형을 이루게 하는 개념으로, 현재 항공교통관리 방법보다 상대적으로 교통흐름에 대한 제한을 감소시키는 기법이다. 즉, FAM은 공역의 경계를 현재보다 더욱 신축적인 방법으로 조정하여, 수요변화에 즉각적이고 빈번하게 공역을 변경할 수 있도록 선택의 폭을 넓혀줌으로써 항공기가 더욱 효율적으로 이동할 수 있게 한다. 이러한 수요 불균형에 따른 섹터의 경계 변경은 항공교통 자원을 더욱 효율적으로 활용하게 함으로써 공역의 처리량을 높이고, 결과적으로는 수요불균형으로 인한 지연이나 노선을 변경하는 횟수를 줄게 하여 경제적 효과를 거두게 한다. NASA(2011) 연구 결과에 따르면, FAM 운영으로 발생되는 효과는 다음과 같다. 첫째, FAM은 항공기가 계획된 원래 항공로를 더욱 잘 유지할 수 있도록 하고, 이용자가 선호하는 항공로 이용률을 높인다. 둘째, FAM 운영 결과 항공기가 우회하는 경우 더 짧은 거리를 운항하게 한다. 셋째, FAM 운영 결과 공역용량 및 공역의 활용성이 매우 증가한다. 탄력적 공역관리 기법처럼 공역의 구조를 변경시키지 않고, 항공교통 흐름을 제어함으로써 항공교통수요를 조절하여 신속한 흐름을 제공하는 것이 ATFM이다. ATFM은 전략계획단계, 사전전술단계, 전술운영단계 3단계를 거쳐 시행된다. 전략계획단계는 ATC와 공항운영자가 다가오는 계절에 대한 수요를 산정하고 수요가 ATC 용량을 초과하는 곳과 시기를 평가하여 수요 불균형을 해결하는 단계이며, 사전전술단계는 최신 수요 자료를 고려한 전략계획의 조정을 수반한다. 전술 운영단계에서는 수요가 용량을 초과하여 발생하는 곳에서 축소 혹은 동일한 교통흐름을 제공하기 위한 합의된 전술 방법을 실행한다. 이후 적용되는 ATFM 대책이 제대로 효과를 발휘하고, 장시간 지연이 보고될 때 ATC 용량을 최대로 활용하기 위하여 항로의 재배정, 비행고도 할당 등의 개선조치를 위해 항공교통상황의 변화를 감시한다. 최근 지속적으로 증가하는 항공교통량으로 인하여 매우 빠른 속도로 공역의 과밀화가 진행되고 있는 가운데, 한정된 공역에서 공역 수용량을 최대화 하고 지연을 최소화 할 수 있는 방안을 마련하고자 본 연구를 수행하게 되었다. 그동안 수행된 연구는 우리나라의 미래 ATM 시스템 구축을 위한 마스터플랜 수립에 집중돼 있고 실질적인 항공교통흐름을 처리하기 위한 연구는 개론적으로만 다루어져 왔다. 이에 본 연구에서는 효율적인 공역활용을 위한 여러 가지 기법들을 살펴보고, 우리나라에 적합한 항공교통흐름관리 적용을 위한 기술적, 정책적 운영방안을 제시하였다. 다양한 공역활용 기법들을 살펴보기 이전에, 국내 공역 체계 및 운영 현황을 살펴보았다. 검토 결과, 우리나라 공역은 매우 면적이 협소함에도 불구하고 공역이 너무 세분화되어 있으며, 이렇게 세분화된 공역들도 서로 중첩되어 있어 매우 복잡한 형태를 띠고 있다. 또한 항공로를 제외하고는 대부분 특수사용공역이 차지하고 있으며, 운용되지 않을 때에도 민간 항공기의 이용이 제한되고 있어 비효율성이 나타나고 있다. 공역이 매우 고정적인 형태로 운영되고 있는 것도 비효율성을 가중시키고 있다. 우리나라는 공역이 좁고 그 구조가 복잡하게 얽혀있을 뿐 아니라 사용주체와 관리주체가 혼재되어 있어 공역의 효율적 사용이 어려운 상황이다. 우리나라 167개의 특수사용공역 중 16개 공역을 제외한 모든 특수사용공역들이 인천 ACC 관제 공역에 포함되어 있어 항공교통업무 수행에 직・간접적인 영향을 미치고 있다. 그럼에도 불구하고 특수사용공역의 통제 기관은 항공교통센터가 아니라는 사실이 우리나라 공역관리 현실을 단적으로 보여준다. 공역의 사용주체와 관리주체의 혼재는 특히 서로 긴밀한 협조 및 정보공유가 요구되므로, 효율적인 공역관리를 위하여 민・군이 공역을 통합적으로 관리 할 수 있는 방안의 모색이 필요하다. 결과적으로, 현재 항공교통관리시스템에서 공역구조는 항공기의 운항에 앞서 미리 설계된 이후 고정적인 형태로 매우 제한적으로 운영함에 따라 공역자원의 활용성 감소, 항공기 운항의 비효율성 증가, 더 나아가 비행연착 및 항공기 온실가스 배출량 증가 등의 문제로 이어지게 된다. 향후 항공교통관리시스템은 국가공역시스템 사용자 모두에게 필요한 공역자원 및 서비스를 최대한 제공해야 한다.