연료탑재량 절감을 위한 운항관리 개선방안에 관한 연구 = A Study on Fuel Cut for Safe and Economical Flight

국문 초록 (Abstract)

燃料搭載量 節減을 위한 運航管理 改善方案에 관한 硏究

논문 요약

항공기 운항은 안전성, 정시성, 쾌적성, 경제성 등을 고려하여 한 지점에서 다른 한 지점으로 운송하게 된다. 근래 들어 150불에 육박하는 고유가 하에서는 안전에 위해가 되지 않는다면 연료를 가능한 적게 싣고 운항함은 환경보호와 함께 항공사의 사활이 걸린 문제이다. 또한 유류비가 항공사의 원가에서 차지하는 비중이 유가상승 영향으로 화물기는 50%에 이르고 여객기는 40%를 향하고 있는 시점에서 연료탑재량을 줄이면서 항공기를 운항하는 것은 운항관리의 중요부분으로 확대되었다.

본 연구는 여러 연료절감 방안 중에서 운항관리와 관련 있는 부분에 한정하여 적은 양의 연료를 탑재하고, 회항 등의 비정상 운항을 발생치 않으면서 목적지에 안전하게 도착하는 과정에서 행해지고 있는, 각 단계에서의 절감방안을 살펴본 후 향후 추진되어야 할 방안도 함께 연구, 경제성분석까지 기록하였다. 연료량 관련 운항승무원과 지상의 운항관리사간의 갈등이 야기되는 부분을 조심스럽게 언급, 그에 관한 해결책도 함께 제시하였다.

본 논문의 핵심부분을 보면

첫째, 탑재량을 줄이기 위해 제 3장에서 항법 및 항법보조시설을 활용한 비행방식을 다뤄 비행계획과 관련성을 확인하였고, 항공기 중량 관리 및 합리적 예비연료 산정을 통하여 연료를 절감하는 여러 사례를 기술하였다. 특히 2006년 12월에 인가받아 시행하고 있는 법정보정연료(LCF) 10%에서 5% 조정부분을 심도 있게 다뤄 LCF 조정에 따른 연료절감량의 효용가치를 따져 항공사의 이익을 개략적인 수치로 나타내었다.

둘째, 주기 및 TAXI 중 연료절감 개선 사례를 간단히 기술하여 비운항 분야에서도 절감 가능함을 언급하였다.

셋째, 운송현장과 협력으로 정확한 Payload를 예측하여 비행계획 대비 실제 Payload의 편차를 줄여 불필요한 연료탑재량을 축소 가능토록 하는 사례와 문제점을 연구하였다.

넷째, 북극항로로의 운항에 있어 연료 결빙온도 확인은 운항 전 필수 체크사항이다. PLAN 상 외기 온도가 -65°C 이하이면 출발지에 AFFP (Actual Fuel Freezing Point) 측정을 요청하고, FTPP 를 구동하여 연료 온도 변화를 예측하여 낮으면 고도, 속도, 항로변경 등의 추가 검토하는 절차를 거쳐 비행계획을 하는 내용을 자세히 설명하였다.

다섯째, 학생들의 영어연수의 폭발적인 증가는 항공사의 예약숫자에서 소아승객이 차지하는 비율이 높아짐을 의미한다. 예약상황을 기초로 여객기의 Payload를 예측할 때 소아 승객수를 예측할 수 없어 일괄 성인기준으로 배행계획을 함에 항공기 무게 예측이 부정확하다. 소아승객의 중량반영을 위해 운송시스템과 APIS(Advanced Passenger Information System) 활용 생년월일(DOB) Data와 연계하여, 성인-소아-유아의 표준 중량을 Payload 예측 단계에 반영하는 Payload 산출 Process 개선을 통한 연료 절감 방안을 자세하게 다루었다.

여섯째, 구름 한 점 없이 화창하고 일정거리 이상의 가시거리가 확보되는 기상 조건하에서도 교체공항을 선정하고 그곳까지 가는 연료를 탑재 후 운항하는 것은 연료낭비일 것이다. Diversion 및 ATC 지연으로 인한 추가 연료 소모의 가능성이 없는 단거리 노선과 평행활주로를 갖춰 한 개의 활주로에 문제가 생겨 운용 못하는 사례가 발생하더라도 다른 활주로로 착륙 가능한 공항에 한하여 제한적으로 교체공항 지정없이 비행계획 수립함으로써 연료소모 효율성 향상을 가져오는 비행계획 분야를 제 3장의 마지막 부분으로 기술하였다.

일곱째, 본론의 마지막 장에서는 운항승무원과 운항관리사간 연료량 불일치에 따른 갈등(Conflict), Minimum Fuel과 힘의 균형(Balanced Power), 비행감시(Flight Watch)을 통한 운항품질 향상부분을 운항통제와 항공종사자간 협력(Collaboration)으로 해소해 보고자 노력하였다. 공항의 혼잡에 따른 체공회수의 증대, 항로 내 교통량 증가 및 악기상 조우로 탑재된 연료량에 대한 운항관리사와 조종사의 갈등은 필연적이다. 양자간의 관계에서 한쪽에 의존적일수록 다른 한쪽이 힘을 갖게 되며, 힘의 행사자가 자원(또는 정보)을 많이 가지고 있을수록 힘이 커진다. 이는 전문지식이나 경험을 갖추었다고 지각할 때 갖게 되는 힘으로 양자간에 상호신뢰(Mutual Trust)를 바탕으로 그 갈등은 해소 될 것이다.

비행계획 당시의 자료와 실제 비행시의 자료를 모니터링하는 비행감시는 차이가 나는 부분을 Alerting하여 지상과 운항중인 항공기간 상호 보완작용으로 연료부족 등의 비정상 운항을 사전 예방하고, 운항 관련 각종 제한사항을 실시간 제공하는 역할을 한다. 이는 통제센타의 운항관리사와 비행중인 운항승무원간의 협력(Collaboration)을 통한 운항품질의 향상으로 연결되어 목적지에 안전하면서 경제적으로 수송이라는 고유업무를 종료하는 것으로 논문을 마무리하였다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 1.1 연구 배경 및 목적 1
• 1.2 연구 방법 및 내용 2
• 제 2 장 항공기 운항과 항공유 4
• 2.1. 항공사 비용구조와 연료 4
• 2.2. 항공기 운항의 구성 요건 10
• 2.2.1 항공법상 항공기 정의 11
• 2.2.2 조종사의 정의와 책임 13
• 2.2.3 공항의 정의와 기능 14
• 2.2.4 항공교통관제의 정의 및 관제사의 역할 15
• 2.2.5 비행계획과 운항관리사 17
• 2.2.6 항로와 항공 기상 18
• 2.2.7 연료보급과 정비사 19
• 2.3 항공기 연료의 이론적 고찰 20
• 2.3.1 각종 연료(Fuel)의 종류 및 특성 20
• 2.3.2 항공유의 종류와 특성 23
• 2.4 연료 탑재 기준 26
• 2.4.1 국제민간항공기구(ICAO) 연료요구량 26
• 2.4.2 미국연방항공청(FAA) 연료요구량 27
• 2.4.3 유럽통합항공청(JAA) 연료요구량 30
• 2.4.4 국내법상의 항공기 연료요구량 31
• 제 3 장 연료탑재량 절감 방안 33
• 3.1 항법 및 항법보조시설을 활용한 비행과 연료소모 33
• 3.1.1 경제적인 항공기 운항조건 33
• 3.1.2 R-NAV 항행 시스템 34
• 3.1.3 RVSM 항행 시스템 34
• 3.2 항공기 중량 관리 및 합리적 예비연료 산정을 통한 연료절감 36
• 3.2.1 최근 항공기 중량관리 경향 36
• 3.2.2 항공기 탑재물의 감소 사례 36
• 3.2.3 항공기 무게중심 관리 기법 38
• 3.2.4 항공기 예비연료산정 39
• 3.2.5 법정보정연료(LCF) 조정 40
• 3.2.6 LCF 조정에 따른 연료절감량 효과분석 42
• 3.3 주기 및 TAXI 중 연료절감 개선 방안 46
• 3.3.1 보조동력장치(APU) 대체를 통한 연료절감 46
• 3.3.2 TAXI 절차 개선을 통한 연료절감 47
• 3.4 연료절감을 위한 항공사의 비행계획 개선 방안 47
• 3.4.1 Payload 편차 축소와 연료량 47
• 3.4.2 항로선정에 따른 연료절감과 경제성 분석(북극항로 사용 사례) 50
• 3.4.3 Payload 산출 Process 개선을 통한 연료 절감(소아승객 반영) 55
• 3.4.4 교체공항 선정이 필요치 않은 조건의 비행계획과 연료량 57
• 제 4 장 탑재연료량 관련 운항통제와 항공종사자간 협력방안 61
• 4.1 비행계획서와 연료탑재량 61
• 4.2 비행계획서의 신뢰도 검증 63
• 4.3 연료량 불일치에 따른 갈등(Conflict)과 JCRM 65
• 4.4 Minimum Fuel과 힘의 균형(Balanced Power) 68
• 4.5 비행감시(Flight Watch)와 항공종사자간 협력(Collaboration)을 통한 운항품질 향상 71
• 제 5장 결 론 77
• 참고문헌 79
• 부 록 82
• SUMMARY 98