미국의차세대항공운송 시스템(nextgen) 소개 위원: 연방항공청장,...

미국의 차세대 항공운송시스템(NextGen) 소개미국의 차세대 항공운송시스템(NextGen) 소개

공군 비행표준단공군 비행표준단

순 서

ⅣⅣ

IIⅠⅠ N e x t G e n 의 개 관

ⅡⅡ

대 언 론 위 기 관 리ⅤⅤ N e x t G e n 의 미 래

ⅢⅢ

N e x t G e n 의 관리구조

N e x t G e n 의 주요계획

N e x t G e n Portfolio

N e x t G e n 의 개 관

NextGen은 “Next Generation Air Transportation System”의 약칭으로

『친환경․효율․안전』을 표방한 차세대 항공운송시스템을 구축하려는 미국의

국가항공 장기계획(2006~2025년)임.

개선대상 : 항법, 통신, 환경오염, 기상, 항공보안 등

활용기술 : GPS, 데이터 네트워킹, 디지털 통신 등

기대효과 : 환경개선(탄소배출/석유소비/소음 감소), 경제적 이득(단축/직행 경로,

지연의 감소 등), 항공안전향상(항공기 분리, 이착륙)

NextGen은 “Next Generation Air Transportation System”의 약칭으로

『친환경․효율․안전』을 표방한 차세대 항공운송시스템을 구축하려는 미국의

국가항공 장기계획(2006~2025년)임.

개선대상 : 항법, 통신, 환경오염, 기상, 항공보안 등

활용기술 : GPS, 데이터 네트워킹, 디지털 통신 등

기대효과 : 환경개선(탄소배출/석유소비/소음 감소), 경제적 이득(단축/직행 경로,

지연의 감소 등), 항공안전향상(항공기 분리, 이착륙)

국가 민간항공 감독위원회, 항공산업의 미래에 대한 대통령 위원회 등에서

현 항공시스템이 증가하는 항공수요와 안보, 환경, 안전사항을 충족시키지

못한다는 판단아래, 해결방안으로 차세대 항공운송시스템을 추진하기로 함.

국가 민간항공 감독위원회, 항공산업의 미래에 대한 대통령 위원회 등에서

현 항공시스템이 증가하는 항공수요와 안보, 환경, 안전사항을 충족시키지

못한다는 판단아래, 해결방안으로 차세대 항공운송시스템을 추진하기로 함.

NextGen 이란?

추진배경

추진배경 및 개념

NextGen Goals and Objectives

NextGen Goals and Objectives

국제 항공에 대한 미국의 리더십 유지

안전 보장

국방 보장

수용량 확장

환경 보호

국가 안전 보장

- 항공에 관한 미국의 주도적 위치 유지

- 비행 비용 절감

- 여행자와 선적인 요구에 대한 맞춤 서비스 가능

- 미국 상품 및 서비스를 위한 성과 위주의 조화된

국제표준 증진

- 비행을 가장 안전한 수송수단으로써 유지

- 미 항공수송시스템의 안전 개선

- 국제 항공수송시스템의 안전 증대

- 향후 수요량 증가 및 운영의 다양성 충족

- 운송 시간 감소 및 예보 능력의 향상

- 기후 또는 다른 장애요소의 최소화

- 소음, 배출 가스, 연료 소비의 절감

- 항공이 환경에 미치는 영향과 다른 사회 목표들간의

균형화

- 민간 제약의 최소화와 동시에 공동방어의 제공

- 위협에 대한 국가적 대응 마련

- 민간 공역에 대한 국제적 접근 확립

- 새로운 또는 다양한 위협의 완화

- 보안의 효율적인 수요 충족 확립

- 위협, 비용과 프라이버시의 조화 관련 맞춤 전략 수

립

- 시스템 보안에 대한 여행자와 선적인의 신뢰 확립

現항공시스템 2025년항공시스템

Ground-based navigation andSurveillanceAir Traffic Control communications by voiceDisconnected information systems

Air traffic “control”

Fragmented weather forecasts

Routine information sent digitally

Networked Information systems

Air traffic “management”

Forecasts embedded into decisions

Satellite-based navigation and Surveillance

NextGen에 따른 항공시스템 변화(1/2)

Airport operations limited by visibility conditions

Operations continue into lowervisibility conditions

VHF 음성통신에서 위성을이용한디지털통신으로전환

(음성통신은주로비상시사용 / 보통은데이터교환형태)

기능이향상된항공기탑재장비및인공위성등의발달로항공기가

원하는비행경로를비행할수있도록해주는 PBN(Performance Based

Navigation)방식으로전환

항공기에탑재된위치추적장치를통해파악한정보를불특정다수의

항공기와관제기관에정기적이고자동적으로발송하는 ADS-B(Automatic

dependent surveillance)방식으로전환

항법(Navigation)

감시(Surveillance)

통신(Communicaton)

NextGen이적용된통신, 항법, 탐지분야는항공교통관리에안전향상과

수용량의증가, 지연의감소, 연료소비및오염물질배출감소, 효율적인

공역이용, 탄력적인비행운영의이점을제공

항공교통관리(ATM)

NextGen에 따른 항공시스템 변화(2/2)

NextGen의 기대효과

전자통신을통한 조종사/관제사간음성통신의실수요소 개선

NextGen Network Enabled Weather를통해실시간 기상정보(이미지형태) 획득으로신속정확한의사결정가능

항공기의입출항시간단축을통한시스템의효율성증가가능

PBN 및 ADS-B등을통해 전체시스템의운영효율증진가능(비레이다지역감시업무및공역에서의분리기준축소가능)

항공기에게최적의비행경로를제공하고, 이착륙단계에서환경적으로민감한지역을회피한절차와비행방식을적용

항공기기체및엔진기술개선과무공해연료등의사용을통해항공기배기가스배출감소및소음 감소가능

운영효율성

증대

환경개선

안전증진

조종사/관제사에게향상된상황인지력을제공

N e x t G e n 의 관 리 구 조

과학기술정책실(OSTP)

항공우주국(NASA)

국토안보부(DHS) 상무부(DOC)

교통부(DOT)

국방부(DOD)

연방항공청(FAA)

SPCSPC JPDO BoardJPDO Board JPDOJPDO

JPDO 계획및결정사항에대한검토위원회

위원장 : 교통부장관

일반사항

Senior Policy CommitteeNextGen 정책지침제공

Joint Planning and Development Office

주요기능

위원 : 연방항공청장, 항공우주국장, 국방부장관, 국토안보부장관, 상무부장관, 과학기술정책실장

NextGen을위한국가목표와전략적목표에관해교통부장관에게조언

NextGen의통합계획에대한정책지침제공

NextGen의현적용지침에대한재검토

JPDO의업무전반에대한감독

Vision 100 – Century of Aviation Reauthorization ACT, PUBLIC LAW 108-706 Section 709

NextGen 추진기구

계획/연구/개발활동을위한필요재원식별및관련부서에재원마련을권고



Senior Policy CommitteeJoint Planning and Development Office

일반사항

주요기능

구성 : 교통부, 연방항공청, 항공우주국, 국방부, 상무부, 국토안보부, 국가과학기술정책실

SPC에서 논의될 자료에 대한 사전 검토

NextGen 계획 문서들에 대한 검토

JPDO의 연간 운영 계획에 대한 검토

JPDO Board의위원장은 JPDO Director이며, 위원은각기관을대표해서의사결정을할수있는각참여기관의대표로구성된다.


NextGen 계획 추진을 위한 각 참여기관의 역할 조정



Senior Policy Committee Joint Planning and Development Office

일반사항 (JPDO : Joint Planning and Development Office)

주요기능

Vision 100 – Century of Aviation Reauthorization ACT, PUBLIC LAW 108-706 Section 710

JPDO의설립목적 : 6개정부기관과민간부문의재원과역량을결합하여 NextGen을추진하기위함

NextGen에 대한 통합계획의 수립 및 수행

미국 정부와 항공업체간 수행하는 연구활동의 조정

NextGen 연구개발에 대한 감독

연구된 기술의 연방정부 및 민간으로의 이전 촉진


Working Groups

Aircraft Airport Environment

Air Navigation Services Weather

Global Harmonization Safety

Net-Centric Operations Security

JPDO Director는 연방항공청장이 각 기관의 추천후보 중에서 선정하며, JPDO의 연간 목표, 목표를달성하기 위한 계획, 계획의 이행을 위한 소요재원 등을 포함하는 운영계획의 수립 및 발전을 담당

협력기구협력기구 주요협정주요협정 국제적인협력국제적인협력

RTCA는 차세대 시스템 운영 계획에 대한 업계의 요구를 대변

RTCA (Radio Technical Commission for Aeronautics)

RTCA, PARC AIRE, ASPIRE

PARC(Performance-Based Operations Aviation Rulemaking Committee)

FAA는 RTCA의항공교통관리자문위를통해항공업계와함께중기(Mid-Term)운영능력을조율

미국항공관계자들이사업우선순위를정하고, 문제를해결하는협의체

미국의항공기운항기준을제시하고세계적인조화를위한미국의입장을조율

통신, 항행감시와 ATM(Air Traffic Management) 등의문제에관하여권고사항을개발

NextGen 파트너십

구성 : 국가항공산업협회, 지역항로연합, 항공기사업자및조종사협회, 항공사및항공기제작업체

ADS-B, SWIM 등

ADS-B, SWIM등



ADS-B 적용관련협정

기타협정및협력사항

탄소 및 소음을 낮추기 위한 협정(Alliance for Sustainable Air Transportation)

NextGen을 구축할 인력의 교육을 위해 여러 대학 들과 협력 중.

NextGen을 위해 일하는 학계, 산업계, 타국 및 연방정부 기관 등 파트너들을 위해 뉴저지 주아틀란트 시티의 FAA 기술센터 근처에 항공 연구 및 기술 공원을 설립 중.

Commercial Alternative Aviation Fuels Initiative(CAAFI)를 설립, 이 기관은 민간항공의 대체연료 사용을 촉진시키기 위해 항공사, 제조업자, 공항, 석유회사, 및 그 밖의 기관들과 제휴

2009년 11월멕시코만을적용범위로하는최초위성감시체계를도입하기위해헬기회사, 석유굴착플랫폼소유자와체결한협정


SWIM 개발및시험관련협정

SWIM 개발 및 시험적용을 위해 Embry-Riddle Aeronautical University, NetJets사와 체결한 협정



AIRE (the Atlantic Interoperability Initiative to Reduce Emissions)

ASPIRE (the Asia and South Pacific Initiative to Reduce Emissions)

FAA와 유럽연합간 대서양 횡단 비행을 위한 항공교통관제 기준 및 절차를 개선하는 과학연구사업으로 배출가스와 소음 저감과 같은 친환경적인 해양절차를 발전시키고 이행하는 것임.

2008년 4-D Trajectory 시범 비행을 통해 330 갤런의 연료 절약과 6700 파운드의 탄소 배출 감소효과를 도출

2008년 초 형식이 만들어진 ASPIRE는 태평양 연안 환경에서의 연료 절감과 이산화탄소 배출억제를 위한 새로운 항행 기술과 절차를 지원할 예정


ADS-B, SWIM 등

N e x t G e n 의 주 요 계 획

ConOpsConOps IWPIWP Implementation PlanImplementation Plan

Integrated Work Plan

ConOps(Concept of Operations)

Concept of Operations Implementation Plan

ConOps는 Version 0.1('06.5.9)을시작으로지속개념을보완발전시켜나가고있으며, 현재Version 3.0까지검토단계에있으며확정되어일반에공개된것은 Version 2.0('07.5.9)까지임.

ConOps는 JPDO에서담당하고있으며, ConOp의최종버전은 2025년 NextGen 운영의전반적이고통합된계획을제공할것이며주요운영상의변화사항들또한포함할것임.

JPDO는 ConOps의진화로부터얻어지는통찰력들은다양한미래를결정하는주요요소가될것으로평가.

ConOps는항공운송시스템의국가목표를달성하기위한주요연구및정책문제들을다루고있고,

아직비준되진않았지만 NextGen 사용자들에게최대의이익과유연성을제공할것으로기대되는

다소 “공격적(Aggressive)”개념도포함하고있음.

NextGen 주요계획


Integrated Work PlanConcept of Operations Implementation Plan

IWP(Integrated Work Plan )

IWP Version 1.0은 NextGen 계획능력을한발나아가게만드는중요한시도였고, 이것은광범위한

민간부문이참여하는다자간의계획으로서정부역사상전례가없는일이라는평가를받고있음.

IWP는 NextGen ConOps 및 전사적 아키텍처와 함께 NextGen을 주도하는 중요한 계획이며,

NextGen 참여자들에게 NextGen의 계획과 추진방향 수정의 지침을 제공하여 IWP를 통해

NextGen을 배치하고 그 피드백을 받아 계획을 수정하는 메카니즘을 형성.

IWP는 NextGen의이정표, 시한, 그리고책임사항들을담고있는계획으로 FAA, NASA, 기상청,

국방부, 항공기 소유주 및 조종사 협회, 항공운송협회와 기타 항공기관 및 단체를 포함하는 정부

기관과 산업계 파트너들로 부터 3,000건 이상의 의견서를 수렴해서 수년간 만들어낸 결과물임.

IWP Version 1.0은지속적으로수정되고보완될기능적인툴로써그것은 NextGen의비용과이익을

예상하고, 우선순위를설정하며, 대안들을평가하는토대로서작용



Concept of Operations Implementation Plan

NextGen Implementation Plan

2009 NextGen Implementation Plan

NextGen Implementation Plan은 FAA가 NextGen의주요목표와운영개념을현실화하기위한

계획으로서 NextGen구축을위한일련의중요투자와정책결정의판단기준으로작용

‘09 이행계획의 발간목적은 국가공역 시스템 전사적 아키텍처(Enterprise Architecture)의 발표 및

예산배정 주기와 이행계획을 밀접하게 조정하고, NextGen에 항공분야의참여확대를 도모하기 위함.


Integrated Work Plan

2008 NextGen Implementation Plan

주요내용은 NextGen의주요특성, 관리조직, 협력기관과의파트너십, 2008년 NextGen 성과,

NextGen의조기이행사항, NextGen 개념의검증, 계획의조직화등임.

주요내용은 중기에 배치될 항공전자 장비들(RNAV와 RNP, ADS-B, 데이터 통신)의 탑재에 집중하는

통합 전략 및 관련된 주요원칙과 2018년에 NextGen이 적용된 비행환경에 대한 묘사 등임.

N e x t G e n P o r t f o l i o

NextGen Portfolio

TBOTF

SSE

RWI

CATM FLEX

HD

Trajectory Based Operations란비행운영이허가기반(Clearance-based) 에서경로기반(Trajectory Based) 통제개념으로전환되어조종사관제사간책임사항과이행사항들이 TBO에의해자동화되어지원되고통합될것임.

NextGen Portfolio

HD

TF

SSE

RWI

CATM FLEX

TBO

High Density Airport 공역및활주로수용량대비수요가많은공항으로공역입출항이나지상활주시에지연및충돌위험이높은공항을말하며,유연한터미널및공항운영을위한통합된흐름파악능력및향상된항행및통신능력을필요로한다.

NextGen Portfolio

FLEX

TF

SSE

RWI

CATM

HD

TBO

Flexible Terminal and Airports 조성의궁극적인목표는어떠한기상조건하에서도 개별활주로를최대한활용할수있는분리능력을제공하는것이다. 이를위해지상기반보정시스템및항공기에장착된시각향상보조장치들이활용될것이다.

NextGen Portfolio

CATM

TF

SSE

RWIFLEX

HD

TBO

Collaborative Air Traffic Management는협력적항공교통관리의개선을위해비행운영계획과비행흐름관리를계획할새로운툴을도입하는데초점을두고있다.

NextGen Portfolio

RWI

TF

SSE

CATM FLEX

HD

TBO

Reduced Weather Impact는데이터통신및네트워크기능을활용하여정확한기상정보를 전항공종사자들이적시적소에사용할수있도록통합제공하는등비행에있어기상영향을최소화하는것이목표임.

NextGen Portfolio

SSE

TF

RWI

CATM FLEX

HD

TBO

Safety, Security and Environment의문제들을해결하기위한세트.안전과보안및환경이행관련사항의개선을위한것으로 SMS의실행과ASIAS(항공안전및정보분석과공유)의실행등에역점을두고있음.

NextGen Portfolio

TF

SSE

RWI

CATM FLEX

HD

TBO

Transform Facilities는공역과공항에서의미래수요를충족시키고교통정체를피하기위해서새로운과학기술, 정책, 절차및운영방법등을통해서확대되고향상된서비스를수립함으로써시스템을변화하고자함.

Transformation Program


Today : Point to Point Information Management

Business as Usual(NextGen without SWIM)

NextGen : System Wide Information Management


DATA Communicatios의제공사항

관제사/조종사간 양방향 자료 공유

ATC 메시지의 생성과 교환의 자동화 개선

항공기와 항공 교통 관리자 사이의 통신 링크를 통해 자료 전달

항공교통관제 승인(ATC Clearances), 지시, 교통흐름관리 및 비행승무원의 요청과 보고

를

전자통신으로 제공

NextGen Data Communications는 관제사들과 비행 승무원들에게 운항상 결정적인

정보와(예, 항공 교통 허가와 지시 사항) 일상적인 정보(조언 등)를 교환하는 방법을

제시할 것임.

음성만 사용하는 현재의 의사소통 체계는 NextGen의 네트워크가 가능한 정보의 접근과

교환, 그리고 경로 기반 항공기 운항의 비전을 지원하지 못함.


UsersThe

Atmosphere

Sensors

Data

협력이필요하고가변적인국가공역시스템의의사결정능력을향상시키기위해

기상정보의네트워크를통한배포

가상의 데이터베이스는 지상기반, 공중기반, 공간기반의 기상관측과 예보의 방대한 양을

통합할 것이며, 이는 단일한 전세계적인 대기도를 제공할 것이다

4차원 기상정보 큐브란 다수 기관의 기상정보 소스로 부터 정보를 추출하여 시스템상의

가상 데이터 큐브에 정보를 통합하여 항공종사자에게 제공하는 시스템임.


CommunicationsInfrastructure in Air Traffic Facilities

DATA VOICEVOICE

High Performance Airspace

Universal High Altitude Airspace

Traditional Airspace

UAS Pilots

현 음성통신 시스템은 제한적이고, 유연성이 없으며 시설 경계 안밖의 통신 공유 지원이

불가

NVS는 En Route, Terminal 단계에서 기존의 음성 시스템을 대체하고, 네트워크 가능한

시스템으로 유연성 있는 음성 통신을 지원

N e x t G e n 의 미 래

NextGen 2018

NextGen 2018지상 교통 관리 순항

단일의 신뢰할 정보소스 출발 관리 도착 관리

지상 교통 관리

강화된 지상 교통 운영 환경

운영자와 교통 관리자가 단일한 정보 소스를통해 신속하게 동일한기상 정보를 활용

ADS-B와 ASDE-X 체계는 지상활주 경로를 최적화시키고, 관제사와 조종사에게 공항에 있는 항공기와 차량의 위치 등을모니터에 실시간으로 제공하며, 지상이동관리가 출발과 도착간격분리와 연계되어 처리될 수 있도록 하여 지상활주 시간들을 감소시키고 안전을 강화함.

RNAV와 RNP 정밀도가 각각의 활주로로부터 복수의출발 경로가 가능토록하여출발능력을 증가시킴.

데이터통신환경이 구축되어 조종사와관제사간 음성통신은 감소되고 그에따른통신애러 감소로 신속/정확한 허가 발부가 이루어지며, 조종사와 관제사의 업무부담이 감소됨.

접근중인 항공기에게 활주로 출구지점, 할당된 게이트와 지상활주경로가 항공기 착륙전에 조종사들에게 데이터 통신을 통해 전송되어 조종사와 관제사의 업무부담이감소되고 안전이 향상됨.

RNAV,RNP와 RVSM 적용으로 분리기준의 감소가가능하여 공역 수용량이 증가됨. 항공기는 바람, 목적지, 기상, 교통량 요소를 고려한 경로기반 운영(trajectory-basd operations)을 사용한 가장 최적의경로를 비행하고, 데이터 통신은 주파수 혼잡과 실수를 감소시킴.

도착 간격은 항공기가 도착하기전 이미 수백 마일이전에 계획되며, RNAV와 RNP는 활주로를 향한다수의 정밀 루트가 가능하도록 해줌. RNP 성능을 가진 항공기는 감소된 파워를 가지고 정밀하게수평과 수직 루트로 강하 지점에서 마지막 착륙까지 거의 모든 종류의 기상상황에서 비행이 가능함. 시간/연료가 절약되며, 소음, 배출, 지연이 감소됨.

Trajectory Based Operations(TBO)

Continuous Decent Arrivals 착륙항공기가순항고도에서추력을낮추면서

효율적으로강하하고선회하는방식

Tailored Arrivals 각항공기의수평및수직경로를최적화자동화된장치와데이터통신을통해적절한경로가제시되고, FMS에의해비행이관리

3D Path Arrival Management

Automatic Decision Support Tool, Traffic Management Advisors 를통합하여관제사에게최적의비행경로를제시(충돌회피, 연료효율고려)

4D Trajectory Based Management 항공기를출발에서도착까지정시정위치에비행토록

하기위한 4차원연속경로기반관리개념

Required NavigationPerformance (RNP)

탑재성능모니터링과경보능력을가미한 RNAV주어진공역내에서운항에필요한항행성능의 정밀도


Boeing 747 및 777 항공기 20대의 비행을 측정한 결과,

Tailored Arrivals을 적용한 우측 소음지역이 현저하게 축소.

Boeing 747 및 777 항공기 20대의 비행을 측정한 결과,

Tailored Arrivals을 적용한 우측 소음지역이 현저하게 축소.

Tailored Arrivals을 적용한 항공소음도 비교


'07.12월 ~'09.12월, SFO 시험비행에 참가한 항공기는 약 1,100,000파운드의

연료를 절감하였고, 약 3,600,000파운드의 이산화탄소 배출을 감소시켰음.

'07.12월 ~'09.12월, SFO 시험비행에 참가한 항공기는 약 1,100,000파운드의

연료를 절감하였고, 약 3,600,000파운드의 이산화탄소 배출을 감소시켰음.

SFO 시험적용 결과(연료, 이산화탄소)

미국의차세대항공운송 시스템(nextgen) 소개 위원: 연방항공청장,...

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