공항접근영역의 Dispatching 기법 기반 항공교통 스케줄링 연구

Abstract

항공교통에 대한 수요 증가에 따른 혼잡한 상황과 부족한 공항 운항 능력을 해결하고자 항공교통관제(ATM : Air Traffic Management)의 다양한 분야에서 연구가 진행 되고 있으며, 본 논문에서는 공항 관제 영역에서 공항으로 접근하는 항공기 교통 스케줄링에 대해 연구를 진행하였다. 항공교통통제의 목적은 항공기간의 충돌방지, 항공 교통 질서 유지 등의 안전에 주 목적이 있으며 효과적인 교통흐름을 조절하고 촉진 시키는데도 목적이 있다. 본 연구에서 접근하고자 하는 ATM 문제(problem)에서는 안전을 위한 운용 제한 조건인 항공기간의 박리 구간(separation space)과 추월(overtaking)을 고려하여 접근하였으며, 특정 공항의 문제가 아닌 일반적인 공항의 항공경로(air route)와 경로 결합 지점(merge point)를 정의하여 접근하였다. 또한, 항공교통관제 문제를 스케줄링(scheduling)문제로 정의하였으며, 이를 dispatching 휴리스틱(heuristic)기법들을 통해 해결하고자 하였다. 항공교통 스케줄링을 휴리스틱 기법으로 접근하기 위해 시뮬레이션 환경을 모사하였으며, 항공 교통 흐름을 정적인 상황과 동적인 상황으로 정의하여 각 스케줄링 기법들에 대해 Monte Carlo Simulation을 수행하였다. 목적함수로는 항공기 예상도착시간(ETA)을 기반으로 최종항공기들의 도착 시간(Completion time)과 항공기들의 지연정도(delay)로 정의하였다. 항공기 경로와 경로 결합 지점을 정의하여 스케줄링 시점을 정의 하였으며, 동일 환경에서의 스케줄링 주기 변화를 통한 항공기 순서 재배치의 효율성을 판단하고자 하였다. 동일 시나리오에 대해 스케줄링 기법들을 비교o분석하였으며, 적절한 성능의 휴리스틱 기법을 확인 하였다.