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Meteorogical project
30
항공기상학II 조별과제 B조
비행환경 변화와 항공기상정보 발전방향
?
Quiz?
Introduction
Answer.
Answer
미래도시
미래도시하면 떠오르는것?
건물 사이사이를
자유롭게 날아다니는 소형 항공기
불가능은 없다!
Imagine!
문제점
1. 매우 낮은 고도에서의 불규칙한 기상현상들
- 빌딩풍
- 소규모 역풍
Problem
2. 수 많은 소형 항공기가 이용할 기상 체계
- 데이터 생성 및 통신량 증가
- 기존 기상 체계를 함께 이용할 수 있을지?
Contents
Contents
목차
I. Aeronautical Meteorology's Now & How
I - 1. 현재 기상정보 생산 및 활용 체계 분석 및 비행환경 발전
I - 2. 현재 기상정보 생산 및 활용 체계의 한계
I. Aeronautical
Meteorology's
Now & How
II. History of Flight Environment
II - 1. 비행기의 발전 과정
II - 2. 미래 항공에 대한 예측
II. History of Flight
Environment
III. Future of Meteorological Information System
III - 1. 미래 기상정보 생산 및 활용 체계 제시
III. Future of
Meteorological
Information
System
Aeronautical Meteorology's
Now & How
Aeronautical
Meteorology's
Now & How
현재 기상정보 생산 및 활용체계의 한계
기상관측정보 생성 실태
기상관측정보 생성 실태
지상기상:
590개소(종관기상관측장비 ASOS 96개소,
방재기상관측장비
AWS 494개소)의
지상기상관측망 운영
고층기상:
레윈존데 6개소,
연직바람관측장비와
라디오미터 9개소 운영
전국의 기상관측망
상당히 많은 관측 시설을 운영 중
즉, 관측 정보의 생산 및 관리는
수치 모델을 통한 예측의 시작
기상예보의 과정
항공기 관측자료 생성의 한계
<항공기 관측자료 관리 지침>
장비의 특수성
02
레이더 및 통신 시설의 제공범위의 한계 존재
생성 및 공유 필요성 존재
01
03
항공기 관측자료 생성의 한계
관리 지침
생성 및 공유
생성 및 공유
공항 이외의 공역에서는 실시간 기상상태를 확인하기 어렵다.
: 전국 기상관측망 이외의
개별적인 항공기 관측자료의 생성 및 공유가 필요한
근본적 이유
장비의 특수성
장비의 특수성
일반적으로 항공기는 공대지 데이터 연결(ADS 및 SSR)을 이용하여 관측 정보를 보고한다.
: 이는 민간에서 이용하지 않는 특별한 형식
ADS-C / SSR
ADS-C / SSR
ADS-C (Automatic Dependent Surveillance - Contract)
ADS-C를 사용하는 항공기는 지상센터에서
요청이 있을 때에만 자신의 위치를 송신하는
개인별 감시시스템이며, 개별 항공기를 선택해
정보를 교류하는 시스템
SSR (Second Surveillance Radar)
지상에서의 질문 전파발사에 대응하는 항공기 트랜스폰더로부터 송출되는 응답전파로 항공기 식별 및 정보를 얻는 시스템
ADS-B
ADS-B (Automatic Dependent Surveillance - Broadcast)
GPS(Global Positioning System) 위성 항법 시스템과 1,090 MHz 전송 링크를 이용하여 항공기 감시 정보를 일정 주기마다 지상의 항공 교통 관제(ATC: Air Traffic Control) 및 다른 항공기에 자동으로 방송(broadcast)하는 항공기 감시 체계. ADS-B 시스템은 항공기의 감시 정보(항공기 식별 부호, 위치, 속도, 방향 등)를 1초 단위로 지상의 ATC(Air Traffic Control) 시스템과 다른 항공기에 방송(broadcast)한다.
http://www.atr-usa.com/sub_pages/TAPS_Video2.html
이는 TAPS로 활용되며, 항공기 상호간의 기상정보를 실시간으로 공유할 수 있는 체계임
상당히 높은 수준의 교신체계가 형성 되어 있음
시설 제공범위 부족
시설 제공 범위 부족
연결이 불가능한 곳에서는 음성통신에 의해 항공기 관측을 보고한다.
: 레이더 및 통신 시설 제공 범위의 부족
그렇다면?
현재 기상정보체계 & 활용의 한계가 존재
그렇다면?
즉, 기상 정보 체계의 진단을 위해서는
앞서 살펴본 현 체계의 문제점을 극복해야 하고,
이는 비행환경의 변화와 항공기술의 발전과 함께
미래 항공산업에서 크게 활용될 전망이 있다.
그렇다면 비행환경은 어떻게 발전되어 왔으며,
앞으로 어떤 모습을 갖추고 있을까?
History of Flight Environment
History of Flight
Environment
비행환경의 발전과정
항공기의 발전과정
라이트형제에서 B747까지
Just 100 years
항공기 부품의 소형화
항공기 탑재 자이로스코프는 휴대전화에 탑재될 정도로
소형화.
Glass Cockpit
747-300에서 400version이 나올 당시 아날로그에서 computer based 계기로 전환됨
이로 인해 계기하나가 600개의 아날로그를 대체함. 업무효율 증가 및 조종사 감축
(구체적으로 일반계기 107->34개, 엔진화재 15->4개,
연료 11->7개, 여압 20->3개, 카고화재 16->2개로 감소)
Analog Cockpit
이 외에도 수 많은 부품이 소형화
GPS의 발전과정
GPS?
Global Positioning System
B737 Antenna Location
GPS의 상용화
1. 군사 분야에 이용
미사일의 정확한 타겟 지점 계산
2. 민간으로 내려와 항공기와 선박 항행에 이용
(대한항공 007기 격추사건 이후)
3. 차량용 네비게이션 및 핸드폰에 이용
=> 제약된 기술이 대중화된 좋은 사례
소형화·상용화
소형화·상용화... 항공기 역시?
https://v.kakao.com/v/20201111165657200
자율비행
자율비행
[출처: 중앙일보] ‘자율주행’ 넘어 ‘자율비행’ 시대 열린다
인공지능 로봇 엘리어스(ALIASㆍAircrew Labor In-Cockpit Automation System)가
부조종사 좌석에 배치되 비행기 조종을 돕는 모습.
Urban Air Mobility
UAM 개념의 도입으로
자율화된 소형 항공기가
실용적 이동수단이 되는 것은
더이상 먼 미래가 아니다.
이온바람 항공기 VTOL
이온항공기와 VTOL
VTOL(Vertical Takeoff and Landing)
이온바람을 이용한 항공기
소형화된 도심항공기와 함께 공항 역시 도심 속에 소형화 되고 다분화되어 녹아들 것으로 예상할 수 있으며,
VTOL과 같은 기술을 통해 이륙활주거리의 제약을 해결할 수 있을 것으로 기대됨.
이러한 기술이 발전된다면 엔진 소음 문제의 획기적인 해결방안이 될 것으로 예상됨.
Future of Meteorological Information System
미래 기상정보 생산 및 활용 체계 제시
Future of
Meteorological
Information
System
사물인터넷과 5G
Open Source
02
01
항공기의 소형화 및 상용화
미래 기상정보 생산 및 활용 체계
1.Open Source
1.Open Source
오픈 소스(open source) 제품에는 소스 코드,디자인 문서, 또는 제품의 내용을 사용할 권한이 포함된다.
대체적으로 오픈 소스 모델이라고 부르며,
오픈 소스 소프트웨어나 기타 제품들이 오픈 소스 소프트웨어 운동의 일부로서 오픈 소스 사용권으로 출시된다.
이 용어의 사용은 소프트웨어와 함께 기원되었으나 소프트웨어 부문을 넘어서 다른 오픈 콘텐츠 및 개방형 협업의 형태로 확장되어가고 있다.
실전적 연구 및 정책 방향
대규모 이미지와 동영상을 수집하여 그 내용을 이해하여 도심공간의 다차원·시계열 변화를 이해하고 재난·재해·위험 예측을 실시간으로 수행하는 시각 빅데이터 분석 및 예측 소프트웨어를 개발하는
「딥뷰(DeepView) 프로젝트」에는 2014년부터 10년간 연간 80억이 투자된다. 이 프로젝트에는 한국전자통신연구원, 광주과기원, 포항공대 등을 비롯하여 SK 텔레콤 등 29개 기관이 참여하고 있다.
인공신경망, Deep learning 기법 이용
Deep Learning
다량의 데이터나 복잡한 자료들 속에서 핵심적인 내용 또는 기능을 요약하는 작업
인공신경망
생명체의 신경계에서 영감을 받은 통계학적 학습 알고리즘으로 인공 뉴런이 학습을 통해 시냅스의 결합 세기를 변화시켜 문제해결능력을 가지는 비선형 모델
인공신경망, Deep learning 기법 이용
이러한 기법을 적용하기 위해서는 기술의
민간 개방이 필수적이다.
민간에서 이용하지 않는
기상 통신망의 한계 극복
앞서 살펴본 바 ADS-B, TAPS 등은 첨단 기술임이 분명하다.
그러나 SSR을 바탕으로 통신하기 때문에 정보의 이용은
권한당국에 한정되어있다.
이는 다가올 수많은 항공기가 독립적인 기상정보를 생산하고 공유하기에는 폐쇄적 환경이라고 사료된다.
2.사물인터넷과 5G를 이용한 TAPS 활용
사물인터넷(Internet of Things, IoT)
각종 사물에 센서와 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 기술. 즉, 무선 통신을 통해 각종 사물을 연결하는 기술을 의미. 인터넷으로 연결된 사물들이 데이터를 주고받아 스스로 분석하고 학습한 정보를 사용자에게 제공하거나 사용자가 이를 원격 조정할 수 있는 인공지능 기술.
2.사물인터넷과 5G를 이용한 TAPS 활용
5G(5세대 이동통신)
-초광대역 서비스: 대용량 전송이 필요한 서비스를 훨씬 빠른 데이터 전송속도 제공을 목표. 한 장소에 수 만 명이 오가는 번화가나, 주요 경기가 열리는 경기장 같이 사용자가 밀집된 장소에서도 끊김 없는 고화질 스트리밍서비스 가능.
-고신뢰/초저지연 통신: 로봇 원격 제어, 주변 교통 상황을 통신을 통해 공유하는 자율주행차량, 실시간 interactive 게임 등 실시간 반응 속도가 필요한 서비스를대비하기 위한 것으로서, 기존 수십 밀리 세컨드 (1ms = 1/1000 초) 걸리던 지연 시간을 1ms 수준으로 최소화.
-대량연결: 수 많은 각종 가정용, 산업용 IoT 기기 들이 상호 연결되어 1 km2 면적 당 1백만개의 연결을 지원.
미래 기상 시스템
-기상 관측 초소형 드론 (비가시성, 무수히 많음)
-범지구적
-초단위 실시간 관측
미래 기상 시스템
지구 전 지역에 퍼져있는 초소형의 수많은 기상 관측 드론들과 공중에 있는 항공기들이 많은 양의 기상정보를 실시간으로 빠르게 생산하고 자유롭게 교류한다.
이를 통해 예보의 오차값을 현저히 줄일 수 있고, 빌딩사이 등 초저고도의 기상정보를 수집하여 예측 불가능한 기상이란 존재하지 않을 수 있다.
TAPS의 활용
기존의 TAPS에서는 항로상에서 발생하는 터뷸런스의 위치만 알려주었다면,
5G와 사물인터넷을 이용할 경우 터뷸런스외에도 항공기주변의 기상현상 및 변화과정과 같은
더 많은 정보를 현재보다 빠르고 정확하게
그리고 자유롭게 항공기 간 전송이 가능하다.
사물인터넷과 5G
Open Source
02
01
항공기의 소형화 및 상용화