<C7D7B0F8BCB1C1F8C8ADBBE7BEF72DC7D7B0F8B0FCC1A6BDC3BDBAC5DB20B0B3B9DF20B1E2C8B9BAB8B0EDBCAD2E687770>

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1 항공선진화사업항공관제시스템개발기획연구보고서 R&D/ 07 항공 - 항행 -01 항공관제시스템개발 기획연구보고서 주관연구기관 / 협동연구기관 / 건국대학교 한국항공우주연구원 건설교통부 한국건설교통기술평가원

2 제출문 건설교통부장관 ( 한국건설교통기술평가원장 ) 귀하 본보고서를 항공관제시스템개발기획 의최종보고서로제출합니다 주관연구기관 : 건국대학교주관연구책임자 : 이영재 협동연구기관 : 한국항공우주연구원협동연구책임자 : 염찬홍 - i -

3 총괄연구책임자 / 교수이영재 주관연구기관참여연구원 협동연구기관참여연구원 교수 이영재 주관연구책임자 교수 강태삼 연구실효성분석 교수 성상경 기술로드맵과적정성검토 교수 곽영길 핵심요소기술의정의 교수 홍교영 연구추진전략 / 체계수립 박사과정 천세범 국내시스템분석 석사과정 윤석창 국내시스템분석 석사과정 원대희 국외시스템분석 석사과정 안종선 국외시스템분석 석사과정 장근형 국외시스템분석 석사과정 송무준 중복성검토 석사과정 이기건 중복성검토 석사과정 유관우 연구개발제안요구서작성 석사과정 사랑게렐 연구개발제안요구서작성 석사과정 양주열 핵심요소기술정의 석사과정 오태봉 핵심요소기술정의 석사과정 정정수 핵심요소기술정의 석사과정 우성철 핵심요소기술정의 책임연구원 염찬홍 협동연구책임자 책임연구원 김동민 국내외기술동향분석 선임연구원 전향식 국내외기술동향분석 선임연구원 전대근 국내외기술동향분석 - ii -

4 요약문 Ⅰ. 제목 항공관제시스템개발기획 II. 연구개발의목적및필요성 항공관제시스템은항공기운항지역에서항공기간의충돌과항공기와장애물간의충돌을사전에방지함과동시에항공기들의운항효율을촉진시키고항공교통의질서를유지하기위한시스템임 항공기의질서정연한흐름유지와항공안전을강화하기위해, 현재운용중인레이더기반의감시정보와미래형 CNS 통합기술에기반을둔차세대감시장비들에의한감시정보를동시에수용하여보다양질의관제정보를제공하는첨단항공관제시스템개발및관련기술확보가요구됨 항공관제부분의국산화시스템구축시해외도입비절감, 업그레이드자율성확보, 운영유지비대폭절감이기대되며, 국내기술에기반한효율적영공관리및항행안전보장이가능함 새롭게전개될 CNS기술을기반으로한항공교통관리 (ATM) 분야에국제적수준을유지하기위해서는항공관제장비및이를구성하는주요모듈에대한국내독자기술확보는필수적임 항공관제시스템개발연구목표달성및예산의효율적활용을위해, 본격적인연구개발사업추진에앞서, 본기획연구를통하여연구개발의구체적목표및세부연구내용등에대한검토가필요함 Ⅲ. 연구개발의내용및범위 국내외기술동향분석 항공관제시스템개발기술에대한국내외기술동향을분석하고국내기술수준에따른개발역량을분석함으로써항공관제시스템의국내개발을위한기술적수준을파악함 - iii -

5 항공관제시스템관련기술및산업의국내외시장동향, 국내인프라수준, 국제경쟁력등을종합한 SWOT 분석을수행함 본연구개발목표제시 항공관제시스템개발의범위와목표를명확히설정하여, 핵심적이고특화된시스템에대한연구개발이될수있도록함. 이과정을통해본과제의과제명을확정함 체계적이고실효성있는연구가될수있도록하기위해, 기존연구와의중복성검토를통해중복투자를배제하고차별화하도록함 세부과제별연차별및최종성과물을정의함 기술로드맵과의적정성을검토하고, 세부과제별핵심요소기술을제시함 추진계획수립을위한주요방안제시 사업추진의기본방향, 구체적일정, 사업추진방식등의마스터플랜에대해종합적으로면밀히검토하여연구개발추진여부및추진방식등을결정함 연구내용에따른세부과제별연구일정및기간을제시하고, 내용및일정에따른연차별소요예산및근거를제시함 연구목표달성여부를평가할수있는성과목표및성과지표를정의함 설정된연구목표와내용, 추진전략을바탕으로과제를공모하기위한과제제안요구서 (RFP) 를작성함 Ⅳ. 연구개발결과 국내외기술동향분석 현재국내의항공교통센터 (ACC) 용항공교통관제시스템 (ATCS) 과접근관제소용레이더자료자동처리시스템 (ARTS) 들은시설구축사업을통하여전량외국에서도입설치한것임 (Lockheed Martin( 미 ), Thales( 프 ), Tern(Iceland) 등 ) 한국공항공사와인천공항공사가시스템의운영, 유지보수를담당하고있으며이기술은상당수준에도달해있음 - iv -

6 관제사들에의해제기되는수정보완및성능확장을위한개조작업은 source code를우리가책임지고수정할수없는관계로해외제작사에의해이루어지고있음 항공관제시스템은해외의국가연구소나기업들에의해지속적으로개발되어왔으며현재는 ICAO의 CNS/ATM 기술개념등신기술이적용될때마다이에부합되도록수정개발중에있음 유럽은유럽의하늘을하나로운영할수있도록하는 SESAR 계획이진행중에있으며미국은 FAA 주도로 Free Flight와 Safe Flight program 을진행하면서항공교통흐름관리를최적화하는수준으로진행중에있음 주요연구개발목표및내용 현대의기술개발추세에근거할때, 접근관제용관제시스템기능과항로관제용관제시스템기능의핵심부분들은공통으로활용되는방향으로발전해가고있음 따라서접근 / 항로관제용항공관제시스템의핵심시스템개발을본연구개발과제의목표로설정함 개발목표 항공관제용통합정보처리시스템개발 개발내용 : 항공관제시스템의핵심기능인감시자료처리시스템, 감시자료우회처리시스템, 비행자료처리시스템, 시뮬레이션시스템, 외부인터페이스처리시스템및현시시스템시제품개발 개발된시스템을실제레이더데이터및비행계획자료와연동하여시험함으로써성능입증 항공관제용통합정보처리시스템의모듈별입출력자료표준화 개발되는항공관제시스템은개방형분산처리시스템의형태를가지고세부 시스템별로모듈화, 표준화되어향후개발될세부시스템들과의용이한접 속성을유지함 - v -

7 주요세부시스템별요구사항은본문및첨부 RFP 에설명되어있음 연구개발추진전략및체계 기존시스템운용경험및기술자료를활용하여개발추진 기술격차해소및개발위험성감소를위한해외협력추진 국제기술표준개발방향에부합되도록추진 산 학 연공동협력체계구축및효율적운영체계구축을통한성과극대화 국내의연구개발기반인관련산. 학. 연기관들에대한조사결과항공관제시스템의특성상국가적인개발의필요성은인정되지만국내기업이연구개발비를투자하여개발사업에참여하는것이현실적으로불가능하다고판단됨. 먼저전액정부예산으로항공관제시스템의핵심이되는시스템을개발하는것이선행되어야함 연구개발기간및예산 기간 : 7 년 (1 단계 4 년 ) 예산 : 310 억원 (1 단계 145 억원 ) ( 전액정부연구개발비 ) Ⅴ. 연구개발결과의활용계획 항공관제시스템개발의성공적 / 효율적수행에활용 본연구개발착수시연구개발범위및목표를확정하는데기준으로활용 연구개발사업의비전과전략을수립하여중점연구내용을도출하고전략적우선순위와개발비규모를산정하는등세부실행계획으로활용 사업수행시, 효율적인연구수행을위한국내외전문기관공동연구조직구성의기본자료로활용 효율적인연구수행및사업성과극대화에활용 연구개발사업의기술로드맵및계발계획을수립함으로사업초기에발생되는시행착오및개발일정지연을미연에방지 본기획연구에서정립된국내외기술수준조사, 국내외공동연구개발조직및개발전략은본과제초기계획수립으로활용 - vi -

8 목차 제출문 i 요약문 iii 목차 vii 표목차 xi 그림목차 xii 제 1 장서론 1 제 1 절항공관제시스템개요 2 1. 항공교통관제개요 2 2. 항공관제시스템개요 7 제 2 절연구개발의필요성 사회 문화적관점 경제 산업적관점 기술적관점 13 제 3 절항공관제시스템관련규정 ICAO 규정 FAA 규정 EUROCONTROL 규정 19 제 2 장기술적 경제적타당성분석 22 제 1 절기술성분석 국내기술수준분석 기술개발성공가능성 기존연구와의중복성검토 26 제 2 절경제성분석 경제성분석방법론 경제성분석기본전제 34 - vii -

9 3. 편익산정 비용산정 편익-비용분석 민감도분석 48 제 3 절공익성분석 국가전략적중요성 상위계획과의부합성 53 제 3 장국내외기술동향분석 55 제 1 절국내기술동향분석 항공관제시스템운용현황 항공관제시스템연구개발기술동향 56 제 2 절국내연구개발인프라 정부출연연구소 관제시스템운영자그룹 산업계 학계 연구개발인프라종합 58 제 3 절국외기술동향분석 미국의 STARS 미국의 FACET 미국 FAA의 Free Flight 21 Program 유럽의 SESAR 유럽의 NARSIM 유럽의 AT-One 프로젝트 EUROCONTROL의 MMF 일본 ENRI ATM 연구 일본 JAXA의 NOCTARN 전세계적기술동향 73 - viii -

10 제 4 절 SWOT 분석 시장 / 기술의특징 기회 / 위협요인 강점 / 약점요인 76 제 4 장연구개발목표및내용 78 제 1 절연구방향및목표선정 연구방향 연구목표 82 제 2 절연구개발내용정의 연구개발내용요약 항공관제용통합정보처리시스템개발 시범운용을통한시험평가 항공관제용통합정보처리시스템표준화 90 제 3 절연차별및최종성과물 91 제 4 절핵심요소기술정의 92 제 5 장연구추진전략및추진체계수립 93 제 1 절연구추진전략 국내기술수준요약 연구추진전략 94 제 2 절연구추진체계 96 제 6 장연구기간및예산 99 제 1 절연구기간및예산산정 개발비용산정개요 소프트웨어비용산정기법 COCOMO 분석결과 국내운용시스템도입검토 ix -

11 5. 개발기간및예산산정 109 제 2 절일정표및예산표 개발업무및기간별연구개발비 (1단계) 개발업무및기간별연구개발비 (2단계) 연차별연구개발비 (1단계) 연차별연구개발비 (2단계) 114 제 7 장성과목표및성과지표 115 제 8 장기대효과및파급효과 116 제 1 절기대효과 116 제 2 절파급효과 117 제 9 장결론 118 제 10 장참고문헌 121 부록 A. 과제공모를위한 RFP 123 부록 B. 제안서평가기준 129 부록 C. 1 차자문위원회회의록 130 부록 D. 2 차자문위원회회의록 136 부록 E. 3 차자문위원회회의록 143 부록 F. 연구개발비세부내역 x -

12 표목차 표 1 항공운송증가량 12 표 2 ICAO의 CNS/ATM 관련규정목록 16 표 3 FAA의 CNS/ATM 관련규정목록 18 표 4 EUROCONTROL의 CNS/ATM 관련규정목록 19 표 5 개략업무분해구조 (WBS) 22 표 6 항공관제시스템관련국내기술수준현황및과제종료시목표 24 표 7 기존 CNS/ATM 관련연구과제 26 표 8 경제성분석기법의비교 34 표 9 편익추정결과 39 표 10 국내운용시스템도입비용 42 표 11 비용산정근거요약 ( 억원 ) 44 표 12 비용추정결과 45 표 13 편익-비용추정결과 46 표 14 사회적할인율에따른민감도분석결과 48 표 15 시나리오별시장점유율 49 표 16 시장점유율에따른민감도분석결과 49 표 17 SESAR의주요기술력 64 표 18 SESAR의목표 64 표 19 SESAR의계획 65 표 20 NARSIM의연구주제 65 표 21 AT-ONE 연구주제 67 표 22 AT-ONE의보유장비목록 67 표 23 NOCTARN의비행궤적변경에따른두모드사이의차이점 72 표 24 항공관제시스템의 SWOT 분석 77 표 25 연구목표방안비교 79 표 26 연구개발방안비교 81 표 27 시스템요구사항 84 표 28 연차별최종성과물 91 표 29 국내기술수준요약 93 표 30 소프트웨어비용산정기법의종류 100 표 31 국내운용시스템도입검토 109 표 32 개발업무및기간별연구개발비 (1단계) 111 표 33 개발업무및기간별연구개발비 (2단계) 112 표 34 연차별연구개발비 (1단계) ( 단위 : 백만원 ) 113 표 35 연차별연구개발비 (2단계) ( 단위 : 백만원 ) xi -

13 그림목차 그림 1 항공관제개요 3 그림 2 항공교통관제업무및업무의단계 5 그림 3 항공관제시스템의내부모습 7 그림 4 항공관제시스템의구조 8 그림 5 서울접근관제소 ARTS의네트워크구조 9 그림 6 서울접근관제소 ARTS의구조 10 그림 7 ICAO의 CNS/ATM 개념 14 그림 8 유럽의미래항공정체예상 14 그림 9 항공교통관제관련중장기로드맵 15 그림 10 기존연구와의중복성검토 30 그림 11 누적편익현가 40 그림 12 공항관련사업의생애주기비용 41 그림 13 누적비용현가 46 그림 14 사회적할인율에따른민감도분석결과 48 그림 15 시장점유율에따른민감도분석결 50 그림 16 항공관제시스템의과거, 현재, 미래모습 52 그림 17 항공관제시스템개발의중요성 53 그림 18 인천 ACC 구조 55 그림 19 국내연구개발인프라 59 그림 20 STARS 시스템의구성도 60 그림 21 FACET의구조 62 그림 17 비행단계별활용시스템 63 그림 23 SESAR의유럽형 ATM의개발성능별구조도 64 그림 24 NARSIM의구성도 66 그림 25 AT-One 프로그램을통한시뮬레이터공동활용계획 68 그림 26 지중해연안의 Core Area 68 그림 22 MFF 시뮬레이션시스템구축개요 69 그림 23 일본 ATM 시뮬레이터 71 그림 29 NOCTARN 시스템구성도 73 그림 30 항공관제시스템개념도 80 그림 31 충돌경보개념도 86 그림 32 최저안전고도경보개념도 86 그림 33 접근비행로감시정보 87 그림 34 위험공역침범경보 87 - xii -

14 그림 35 항로감시경보개념도 88 그림 36 허가고도이탈경보개념도 88 그림 37 핵심요소기술의정의 92 그림 38 연구추진체계 96 그림 39 업무분해구조예측 107 그림 40 개발단계별자원분배예측 107 그림 41 개발일정예측 108 그림 42 성과목표및성과지표 xiii -

15 제 1 장서론 항공관제시스템은관제사가항공교통관제업무를수행하는것을지원하기위한정보를관제사에게제공하는시스템으로서, 항공기식별및전시, 비행안전경고, 비행계획자료전시및분배, 관제사요구자료처리등의기능을제공한다. 항공관제관련정보처리를자동화한항공관제시스템은 1950년대말부터미국에서개발되기시작하였다. 현재미국의경우에는, 21개항로관제소를비롯하여접근관제소, 관제탑, 그리고다양한항공사운항정보센터들사이의무수하고다양한정보들이이자동화시스템을통하여처리되고있다. 그렇지만악천후등에의한항로비행의지연때문에상당히많은비행기들이연발착을하고있는것이현실이며, 아직도개선, 개발해야할기술은여전히많은부분상존하고있다. 또한전세계적으로급증하고있는항공교통량에대비하여신개념의항공관제시스템이항공선진국을중심으로지속적으로연구개발되고있다. 우리나라의항공교통량도지속적으로증가하면서항공관제사들의업무량이증가하고있어항공교통을안전하게관리하기위한, 우수한성능의관제시스템개발을필요로하고있다. 또한항공교통은그특성상한나라가독자적으로운영하는것뿐만아니라인접국의항공교통관제소와정보를공유또는교류하기위해서는비슷한기술수준을유지해나가야할필요성이있다. 이러한필요성들을고려하여건설교통부에서는항공관제시스템국내연구개발의수요를제기하였다. 본기획연구는이와같은요구에부합하고자우리나라실정에맞는합리적인항공관제시스템개발방안을도출하고자하였다. 먼저 1장에서항공관제시스템의특성및그필요성을알아보았으며, 2장에서는항공관제시스템개발의기술적, 경제적타당성을분석하였고, 3장에서는국내외항공관제시스템관련기술동향을파악하였다. 이를통하여 4장에서는개발사업의목표및내용을도출하였고이를성공적으로수행하기위한개발추진체계에대하여 5장에서검토하였다. 6장에서는개발에필요한연구기간및예산을산정하였으며 7장에서는본개발사업수행시평가를위한지표들을설정하였다. 그리고검토된내용을바탕으로본개발사업에필요한개발사업과제제안요구서와그평가기준을작성하여부록에수록하였으며, 마지막으로본기획연구를수행하면서여러전문가들과함께 3회에걸쳐수행한자문회의의결과를부록에수록하였다

16 제 1 절항공관제시스템개요 1. 항공교통관제개요 가. 항공교통관제의역사 항공교통은 1903년 12월미국의라이트형제가최초로동력비행에성공한이래 1919년런던과파리구간에최초의정기편항공운송사업으로시작됨 항공기가교통수단으로이용되면서부터항공교통관제업무의필요성이대두되었으며, 초창기에는깃발, 횃불등을이용하여지상에서조종사에게항공운항정보를제공하였으나제2차세계대전을계기로하여초단파 (VHF) 무선통신장비, 레이더장비, 컴퓨터등의첨단장비를이용하여항공교통관제업무를수행하게됨 최근전세계적으로항공교통량이빠른속도로증가하고이용범위가확대됨에따라관제업무의규칙, 절차의표준화, 전담시설등이요구됨 1944년 11월미국제의로세계항공회의가시카고에서개최되었으며국제민간항공조약이성림됨. 1947년 4월국제민간항공기구 (ICAO, International Civil Aviation Organization) 가정식으로출범하였으며, 우리나라는 1952년 12월 11일 ICAO 회원국으로가입 미국의경우에는 1930년대말에항행중인항공기의위치정보를항공사에서전화로알려주는정보에의존하여항공기운항감시업무를수행하였으나 1950년대초기에는항행중인항공기와항공교통관제소간에공지통신을할수있는 Radio System을도입하였고또한미해군에서는 Radar 자료를처리할수있는항공기위치식별시스템을설치하였음 1957년인디애나폴리스 ARTCC에 Flight Strip Printing System을설치한것이자동화의초기단계가됨 1965년과 1968년사이에는항공교통량이 2배로증가되면서미연방항공국 (FAA) 는전국적으로항공교통관제시설의현대화사업을추진하면서컴퓨터를이용한자동화레이더관제시스템을설치하였고그후전 ARTCC 간 Interface로정보교환이가능한시스템이구축되었으며, 급증하는항공교통량처리및비행제한요소들을줄여편의를제공할수있는새로운시스템을 - 2 -

17 도입하기위한 NAS(National Airspace System) 현대화계획이추진중에있음 우리나라의경우, 1952년 7월미공군이항공관제업무를처음으로운영개시하였으며 1958년 1월에는한국공군이미공군으로부터항로관제업무를인수받아운영하기시작하였음 1968년 11월미공군은팔공산에 고고도항로관제소 를설치운영함으로서고도 24,000피트이상을비행하는항공기에대한레이더관제를시작함. 1973년 7월, 한국공군이미공군으로부터고고도항로관제업무를추가인수받아운영함 1984년 4월부터 1986년 8월까지한국공군에서는전산화된자동화항로교통관제시스템구축을위해현대화사업을추진. 1995년 3월에는증가하는민간항공기의교통관제업무를원활히수행하기위해국방부 ( 공군 ) 운영시설이건설교통부로이관되어대구 ACC로명명하여운영됨 인수이후 2001년 8월, 건설교통부에서인천지역에현대화시설로개량된항공교통관제시스템을도입, 설치운영함 나. 항공교통관제의정의 항공교통관제는항공교통업무의한요소이며, 항공교통업무는그림에서보는 바와같이항공교통관리의일부인항공교통업무의한요소임 그림 1 항공관제개요 항공교통업무 (Air Traffic Service) : 국제민간항공기구 (ICAO) 에서항공교 통관제업무 (Air Traffic Control Service), 비행정보업무 (Flight Information - 3 -

18 Service), 경보업무 (Alerting Service), 항공교통정보조언업무 (Air Traffic Advisory Service) 로나누고있으며, 우리나라도이를운용중임 항공관제또는항공교통관제 (Air Traffic Control, ATC) : 항공기간의충돌방지, 항공기와장애물간의충돌방지, 항공교통흐름의조절및촉진을위해관제탑 (Control Tower), 접근관제 (Approach Control), 지역관제소 (Area Control) 에의해행해지는항공기간의분리 (Separation), 레이더유도 (Radar Vectoring), 항공교통관제허가발부 (Air Traffic Control Clearance Issuance) 등의업무를말하며, 국내는대부분정부기관에서수행함 다. 항공교통관제의종류 (1) 접근관제업무 (Approach Control Service) 접근관제공역내를비행하는항공기에게제공하는관제업무로서, 항공기를관할하고있는책임구역까지순서를정하여유도하는업무 ( 인천공항의경우거리 108km, 높이 6.6Km) 를말함 (2) 지역관제업무 (Area Control Service) 항공로또는관할관제공역 (Controlled Airspace) 에서운항하는항공기에게관제업무를제공하는업무로서, 우리나라는인천에소재한항공교통관제소 (ACC) 에서수행함 (3) 비행장관제업무 (Aerodrome Control Service) 비행장 ( 공항 ) 을중심으로일정범위의공역 ( 통상관제권이라함 ) 및공항지상이동지역내에서관제탑관제사에의해제공되는관제업무임 공항이동지역 (Airport Movement Area) 의감시 (Surveillance) 및통제, 이 착륙및관제권통과항공기에대한비행허가발부, 항공교통관제허가의중계 (ATC Clearance Delivery) 등을포함함 비행장관제업무의종류로는계류장관제 (Ramp Control), 비행자료업무 (Flight Data), 지상관제 (Ground Control), 국지관제 (Local Control) 등의 4단계가있음 - 4 -

19 계류장관제업무 (Ramp Control) 는비행장관제업무중지상계류장구역내에서이동하는항공기에게제공되는관제업무로서통상비행장관제업무를수행하는관제탑에서계류장관제업무를함께수행함. 다만, 인천국제공항의경우계류장관제업무를관제탑의비행장관제업무와분리하여인천국제공항공사에서별도로수행하고있음 라. 항공교통관제업무단계 그림 2 항공교통관제업무및업무의단계 (1) 비행전 (PREFLIGHT) 이륙에앞서조종사는관제기관이나비행정보기관에비행계획서를제출하고항공교통관제허가 (Air Traffic Control Clearance) 를받은후, 관제탑의지상관제사 (Ground Controller) 에게지상이동 ( 일명푸시백이라함 ) 을요구함 지상이동허가를받은후, 이륙을위하여관제사가지정한활주로까지이동 (Taxi Out) 함 - 5 -

20 (2) 이륙 (TAKEOFF) 조종사는관제탑의국지관제사 (Local Controller) 로부터이륙허가를받은후, 활주로를이륙함 (3) 출발 (DEPARTURE) 이륙직후조종사는새로운지시를받기위해주파수를변경하여야하며, 관제권을벗어나접근관제구역으로비행하게되는데접근관제구역의관제기관인접근관제소 (Approach Control) 와교신을하며접근관제소의출발관제사로부터출발공항을벗어나서배정받은항공로로진입하기위한지시를받게됨 조종사는고도와항공로허가 (Routing Clearance) 를발부받게되며, 관제사는항공기타깃과진로를감시함 항공기의관제를인수받게되는인수관제사 (Receiving Controller) 의공역에항공기가진입전에관제권을이양함 (4) 항공로 (ENROUTE) 조종사는지역관제소로부터조정하여야할무선주파수뿐만아니라고도 (Altitude) 와기수방향 (Heading) 을유지하도록지시를받음 항공로비행은몇분에서몇시간이소요되기도하며항공기가목적지공항에가까워질때, 조종사는무선주파수를변경하고, 강하를위한기수방향과고도변경지시를받게됨 (5) 강하 (DESCENT) 기수방향또는고도변경지시를받은후, 항공기는강하 (Descent) 를시작하고 공항을향하게됨 (6) 접근 (APPROACH) 조종사는접근관제소로부터목적지공항까지접근허가를받고, 동일공항에착 륙을준비하는다른항공기와순서를조정받음 - 6 -

21 (7) 착륙 (LANDING) 조종사는관제탑으로부터착륙허가를발부받고지정받은활주로에착륙을하게되며, 항공기는유도로를통해계류장지역에배정받은게이트 (Gate) 까지지상이동 2. 항공관제시스템개요가. 항공관제시스템정의 항공관제시스템은관제사가항공교통관제업무를수행하는것을지원하기위한정보를관제사에게제공하는시스템으로서, 항공기식별및전시, 비행안전경고, 비행계획자료전시및분배, 관제사요구자료처리등을제공함 국내에서항공관제시스템은일반적으로접근관제용관제시스템과항로관제용관제시스템을통틀어일컬음. 또한대부분의항공관제시스템이레이더데이터를기반으로한시스템이므로, 레이더자료자동처리시스템 (Automated Radar Terminal System) 으로불려지기도함 그림 3 항공관제시스템의내부모습 나. 국내운용항공관제시스템사례 (1) 항공교통센터 ATCS (Air Traffic Control System) 항공교통센터 ATCS는국내유일의항로관제시스템으로서전국에분산되어있는 16개의항공로및공항레이더로부터수신되는항적자료와전공항의관제탑, 비행정보실 ( 운항실 ), 접근관제소에설치되어있는 61개의비행자료 - 7 -

22 단말기및항공고정통신망 (AFTN) 을통하여수신되는비행자료를처리하여항공교통관제업무를지원하기위한정보를관제사에게제공하는시스템으로서항공기식별및전시, 비행안전경고, 비행계획자료전시및분배, 관제사요구자료처리등의기능을제공함 인천항로관제시스템은아래그림과같이 3개의시스템분야 (Segment), 즉운영시스템 (Operation Segment), 모의훈련시스템 (Simulation Segment), 지원시스템 (Support Segment) 로구분되고, 각 Segment는상용 (COTS : Commercial Off The Shelf) 하드웨어와항공교통관제업무를수행할수있도록개발된소프트웨어로구성되어있는서브시스템으로이루어짐 서브시스템은종류에따라시스템안전성유지를위해서버를 2중화또는 3 중화로구성되어있음 그림 4 항공관제시스템의구조 - 8 -

23 (2) 서울접근관제소 ARTS (Automated Radar Terminal System) 서울접근관제소 ARTS는인천, 김포공항에입출항하는항공기의관제정보를제공하고있음 ( 서울접근관제소, 인천관제탑, 김포관제탑 ) 항로관제시스템과동일하게 1차레이더및 2차레이더신호를바탕으로비행계획과일치된항공기의공역상의위치를시각적으로현시하며, 항공교통관제사에게필요한관제정보를제공함 그림 5 서울접근관제소 ARTS 의네트워크구조 서울접근관제소 ARTS 는아래그림에서보는바와같이 1 차 /2 차레이더, AFTN 뿐만아니라, ACC, 비행정보실등을비롯한외부시스템 / 시설과관제 관련데이터를연동하고있음 - 9 -

24 그림 6 서울접근관제소 ARTS 의구조

25 제 2 절연구개발의필요성 항공관제시스템은항공기운항지역에서항공기간의충돌과항공기와장애물간의충돌을사전에방지함과동시에항공기들의운항효율을촉진시키고항공교통의질서를유지하기위한시스템임 항공기의질서정연한흐름유지와항공안전을강화하기위해, 현재운용중인레이더기반의감시정보와미래형 CNS 통합기술에기반을둔차세대감시장비들에의한감시정보를동시에수용하여보다양질의관제정보를제공하는첨단항공관제시스템개발및관련기술확보가요구됨 항공관제부분의국산화시스템구축시해외도입비절감, 업그레이드자율성확보, 운영유지비대폭절감이기대되며, 국내기술에기반한효율적영공관리및항행안전보장이가능함 새롭게전개될 CNS기술을기반으로한항공교통관리 (ATM) 분야에국제적수준을유지하기위해서는항공관제장비및이를구성하는주요모듈에대한국내독자기술확보는필수적임 1. 사회 문화적관점 생산효율중심에서운송및서비스효율중심으로의경제적변화가이루어지고있음. 항공기개발산업에서운송시장서비스의중요성에더큰가치를두는방향으로의산업적변화로항공운송시장이꾸준히증가하는추세임. 미래수요충족을위한다양한항공기출현및이에적합한운송시스템소요도출이필요함 지역중심에서글로벌중심인프라로의사회적변화가일어나고있음. 위성통신을이용한전세계실시간네트워크화및 IT기술에기반을둔항공운송관리수단의변화로다양한정보공유및대용량정보처리에기반을둔항공운항관리체계가구축이가능해짐. 위성항법을통한전세계동일규격화된인프라및운영체계적용등글로벌표준에적합한항공운항서비스필요함 아시아태평양지역에서항공교통관리의주도권경쟁이나타남. 아시아태평양지역은중국의급성장과동남아국가들의발전으로인해타지역에비해항공교통량의증대가상대적으로높으며, 한중일인접국의영공방어및정치

26 적논리에의해자국의항공운송편의성을극대화하는정책을추구하려함. 전세계적인연계시스템으로운영되므로신속한정보전달및공유를위한통합시스템차원에서선도필요함 현재우리나라가 ICAO 상임이사국임에도불구하고, 기술력부족으로항공선진국이주도하고있는국제표준제정등각종국제회의에주체가되지못하였으나, 차세대항공관제시스템의기술확보를계기로선도적인국가로성장할수있음 2. 경제 산업적관점 항공교통수요가지속적으로증가하고있음. 국제선여객 ( 부정기포함 ) 은 1994년 13,076천명, 2004년도 26,931천명으로연평균 7.49% 증가하였으며, 2014년은 2004년도여객수송량의 2배를초과할것으로예상됨. 국내및국제선총화물수송은 1994년도 1,419천톤, 2004년도 2,978천톤으로연평균 7.69% 증가하였으며, 2014년도는 2004년도화물량의 2.5배를초과할것으로예상됨 중대형항공기의운송은국내선의증가보다는국제선의증가추세에대처하는전략수립이필요하며, 국내선의경우는소득증대에따른고급화, 레저스포츠로서의욕구증대에따른초경량및소형항공기의증가에대처할전략수립이필요할것으로예상됨. 항공회수의실적을근거로평가하면, 국제선운항회수는 1994년 77,332편에서 2004년 170,217편으로연평균 8.21% 증가했고국내선의경우는 1994년 137,092편에서 2004년 150,230편으로연평균 0.46% 증가함표 1 항공운송증가량 여객수송량화물수송량국제선운항회수 1994년 2004년 2014년 13,076천명 26,931천명 2004년대비 2배 ( 연평균 7.49% 증가 ) 증가예상 1,419천톤 2,978천톤 2004년대비 2.5배 ( 연평균 7.69% 증가 ) 증가예상 77,332편 170,217편 ( 연평균 8.21% 증가 )

27 국내공항의결항률을최소화하여효율을증대필요함. 결항의가장큰원인은기상이 64.78% 로가장높고, 항공기접속문제 22.88%, 기타 10.37% 및정비가 0.99% 로분석됨. 특히지방공항의경우시설수준문제로인해기상영향이 76.96% 로더욱문제시되는것으로분석됨. 공항의 ILS시설과병행사용이예상되는 CNS/ATM 기술의적용으로자율비행 (Free-flight) 이구현될경우일정부분의기상영향및관제문제로발생되는결항및지연의최소화가능함 항공관제부분의국산화시스템구축시해외도입비절감, 업그레이드자율성확보, 운영유지비대폭절감이기대되며, 국내기술에기반한효율적영공관리및항행안전보장이가능함 국내운용되고있는항공관제시스템은모두외국에서도입된것으로서, 해외구매에따른기술종속, 시스템도입비과다지출, 운용 / 유지비증가등의문제가있음. 또한국제기준변경에따른수정 / 보완, 차세대항공통신및감시시스템의통합필요발생시, 해외에전적으로의존하여야하는현실임. 이를극복하기위해, 항공관제시스템의국산화에대한국가적필요가제기되고있음 3. 기술적관점 국제민간항공기구 (ICAO) 는 1980년대초부터기존항행안전시설의구조적인문제점을해결하기위한연구를진행해온결과 91년 9월제 10차 ICAO 항행회의에서인공위성과첨단디지털기술을이용하는새로운개념의차세대항행시스템 (CNS/ATM) 개념정립후전환계획승인함 항공관제시스템은차세대항행시스템 (CNS/ATM) 의핵심요소로서, 기존레이더뿐만아니라차세대항공통신및감시시스템 (CPDLC, ADS-B, Mode-S, ATN, AIDC 등 ) 을통합하는방향으로발전해가고있음 (ATN의적용가능성에대해서는불투명한점이많아회의적의견을제시하는견해가많음 ) 위성항법기술과 IT 기술이접목된차세대항행시스템 (CNS/ATM) 의도입은항공운항분야에획기적인기술혁신을가져올것으로전망됨. 이에따라향후

28 항공물류시장은 CNS/ATM 기술의채용정도에따라재편될가능성이매우큼. 동북아시아항공물류시장에서선도국가 (leading country) 의위치를공고히하기위해서는차세대항행시스템에대한국가적인 R&D 투자가시급한실정임 그림 7 ICAO 의 CNS/ATM 개념 항공교통량의지속적증가로 ATM기술의중요성부각됨. 아시아지역증가추세가서구선진국을능가하며, 한국의경우휴가성수기인 1월~4월의경우 07년전년동기대비교통량 15.7% 급증추세임 항공기안전에위협을주는척도로볼수있는 ACAS 회피기동회수가급증함. 06년전반기 3회, 후반기 7회에서 07년 1월~4월은 8회발생되었음. 향후항공체증으로인한이착륙지연증가가예상되므로기술적및제도적대처방안수립필요함 그림 8 유럽의미래항공정체예상

29 항공관제시스템개발이 Free Flight 시대를대비한연구개발이될수있도록 동분야에대한중장기로드맵을고려한연구개발필요 ( 아래그림참조 ) 그림 9 항공교통관제관련중장기로드맵

30 제 3 절항공관제시스템관련규정 항공관제시스템개발을함에있어서국제표준및규약을준수하여야, 개발되는시스템간의상호호환성유지및개발시스템의세계시장의진출이용이함 항공관제시스템과관련하여규정을제정하여운영하는기관으로는 ICAO, FAA, EUROCONTROL이대표적인기관임 본연구팀에서조사한항공관제관련규정은아래의표와같음 1. ICAO 규정 표 2 ICAO의 CNS/ATM 관련규정목록 문서번호 문서제목 Annex 2 Rules of the Air Annex 10 (Vol. 1) Radio Navigation Aids Annex 10 (Vol. 2) Communication Procedures including those with PANS status Annex 10 Communication Systems -Digital Data Communication (Vol. 3 - Part 1) Systems Annex 10 Communication Systems-Voice Communication Systems (Vol. 3 - Part 2) Annex 10 (Vol. 4) Surveillance Radar and Collision Avoidance Systems Annex 10 Aeronautical Radio Frequency Spectrum (Vol. 5) Utilization Annex 11 Air Traffic Services Annex 12 Search and Rescue Doc Procedures for Air Navigation Services - Air Traffic Management Doc 8071 Manuals and Circulars Manual on Testing of Radio Navigation Aids Doc 8259 Manual on the Planning and Engineering of the Aeronautical Fixed Telecommunication Network Doc 9828, AN CONF/11 Report of the Eleventh Air Navigation Conference (2003) Doc 9684 Manual of the Secondary Surveillance Radar (SSR) Systems

31 Doc 9688 Manual on Mode S Specific Services Handbook on Radio Frequency Spectrum Requirements Doc 9718 for Civil Aviation including Statement of Approved ICAO Policies Handbook on Radio Frequency Spectrum Requirements Doc 9718 for Civil Aviation including Statement of Approved ICAO Policies Doc 9739 Comprehensive Aeronautical Telecommunication Network (ATN) Manual Doc 9741 Manual on HF Data Link Doc 9776 Manual on VHF Digital link (VDL) Mode 2 Doc 9804 Manual on ATS Ground-Ground Voice Switching and Signalling Doc 9805 Manual on VHF Digital Link (VDL) Mode 3 Doc 9816 Manual on VHF Digital Link (VDL) Mode 4 Doc 9849 Global Navigation Satellite System (GNSS) Manual Doc 9855 Manual on Guidelines for the Use of the Public Internet for Aeronautical Applications (in preparation) Doc 9863 Airborne Collision Avoidance System (ACAS) Manual Doc 9861 Manual on Universal Access Transceiver (UAT) Doc 9426 Air Traffic Services Planning Manual Doc 9432 Manual of Radiotelephony Doc 9433 Manual concerning Interception of Civil Aircraft Manual Concerning Safety Measures Relating to Military Doc 9554 Activities Potentially Hazardous to Civil Aircraft Operations Manual on Implementation of a 300 m (1000 ft) Doc 9574 Vertical Separation Minimum Between FL 290 and FL 410 Inclusive Doc 9613 Manual on Required Navigation Performance (RNP) Doc 9689 Manual on Airspace Planning Methodology for the Determination of Separation Minima Doc 9694 Manual of Air Traffic Services Data Link Applications International Aeronautical and Maritime Search and Doc 9731 Rescue (IAMSAR) Manual, Volume I - Organization and Management, Volume II - Mission Coordination and Volume III - Mobile Facilities ) Doc 9750 Global Air Navigation Plan for CNS/ATM Systems Circular 185 Satellite-aided Search and Rescue - The COSPAS-SARSAT System Circular 207 Simultaneous Operations on Parallel or Near-parallel Instrument Runways (new manual in preparation)

32 Circular 213 Pilot Skills to make "Look-out" more effective in Visual Collision Avoidance 2. FAA 규정 표 3 FAA의 CNS/ATM 관련규정목록문서번호문서제목 AC Approval Guidance for RNP Procedures with SAAAR AC A IP-04 Order L Order S Order S Order R Order U Order C Order F Order Order N JO N JO Criteria for Approval of Category 1 and Category 2 Wether minimal for Approach RCP and PARC V1 Air Traffic Technical Training Air Traffic Control Safety Evaluations and Audits Flight Services Air Traffic Control Facility Operation and Administration Operational Data Reporting Requirements Procedures for Handling Airspace Matters Area Navigation(RNAV) Approach Construction Criteria Required Navigation Performance(RNP) Instrument Approach Procedure Construction Air Traffic Organization Policy : Operational Error Severity and Proximity Events Air Traffic Organization Policy : Terminal/TRACON Audit Process for Operational Errors & Operational Deviations

33 N JO Order JO N Air Traffic Organization Policy : Operational Error Reporting, Investigation and Severity Polices Special Use Airspace 3. EUROCONTROL 규정 표 4 EUROCONTROL의 CNS/ATM 관련규정목록 문서번호 문서제목 ED-23B MOPS for airborne VHF Rx-Tx operating in the frequency range MHz ED-73B MOPS for Secondary Surveillance Radar Mode S Transponders ED-78A Guidelines for approval of the provision and use of ATS supported by data communications ED-92A MOPS for Airborne VDL Mode-2 Transceiver operating in the frequency range MHz ED-85A DLASD for the "Departure Clearance" Data-Link Service ED-100A Interoperability Requirements for ATS Applications using Arinc 622 Data Communications ED-108A MOPS for the Very High Frequency (VHF) Digital Link (VDL) Mode 4 Aircraft Transceiver ED-110A Interoperability Requirements Standard for ATN Baseline 1 (Interop ATN B1) ED-89A DLASD for the "ATIS" data-link service" ED-72A MOPS for Airborne GPS Receiving Equipment used for Supplemental Means of Navigation ED-75B MASPS Required Navigation Performance for Area Navigation ED-88 MOPS for MMR including ILS, MLS and GPS used for Supplemental Means of Navigation ED-95 MASPS for a Global Navigation Satellite System GBAS to support CAT1 Operations ED-97 Interim Technical Performance Statement for EGNOS / WAAS Airborne Equipment ED-114 MOPS for a GBAS ground facility to support CAT I approach and landing ED-43 MOPR for SSR transponder and alticoder ED-102 MOPS for 1090 MHz Automatic Dependant Surveillance - Broadcast (ADS-B)

34 ED-109 Guidelines for CNS/ATM Systems Software Integrity Assurance ED-117 MOPS for Mode S Multilateration Systems for Use in A-SMGCS ED-115 MOPS for Light Aviation Secondary Surveillance Radar Transponders MPS for airborne secondary surveillance radar transponder 1/WG9/71 apparatus ED-130 Guidance for the Use of Portable Electronic Devices (PEDs) on Board Aircraft ED-14E Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment ED-12B Software Considerations in Airborne Systems and Equipment Certification ED-53A MOPS for MLS ground ED-120 Safety and Performance Requirements Standard For Initial Air Traffic DLS In Continental Airspace ED-126 Safety, Performance and Interoperability Requirements Document for ADS-B-NRA Application 1/WG7/70 MPS for 75 Mhz marker beacon receiving equipment 1/WG7C/74 MPS for doppler radar (airborne computer) 2/WG7C/74 MPS for dead reckoning computer equipment ED-22B MPS for Airborne VOR Receiving Equipment ED-26 ED-27 ED-30 ED-38 ED-18 ED-39 ED-42 ED-52 ED-40 ED-51 MPS for airborne altitude measurements and coding systems MOPR for airborne area navigation systems based on VOR and DME as sensors MPS for airborne low range radio (radar) altimeter equipment MPS for airborne weather, ground mapping and assisted approach radars Audio systems characteristics and MPS covering microphones (except carbon), headsets, handset MOPR for airborne area navigation systems based on two DME as sensors MPS for fuel flowmeter systems to aircraft standards MPS for Conventional and Doppler VOR ground equipment MPS for airborne computing equipment for area navigation system using two DME as sensors MPS for Airborne ADF equipment

35 ED-28 ED-54 ED-57 MPS for airborne area navigation computing equipment based on VOR and DME as sensors MPS for (DME/N and DME/P) interrogators (airborne equipment) MPS for distance measuring equipment (DME/N and DME/P) (ground equipment) ED-67 MOPS for devices that prevent unintentional or continuous transmissions ED-76 Standards for Processing Aeronautical Data ED-77 Standards for Aeronautical information ED-80 Design Assurance Guidance for Airborne Electronic hardware ED-84 Aircraft Lightning Environment and Related Test Waveforms Standard ED-79 Certification Considerations for Highly Integrated or Complex Aircraft Systems MASPS for Advanced Surface Movement Guidance and Control ED-87A Systems ED-98A User Requirements for Terrain and Obstacle Data ED-96 Requirements Specification for an Avionics Computer Resource ED-90A Radio Frequency Susceptibility Test Procedures ED-103 MOPS for Inflight Icing Detection Systems ED-99A User Requirements for Aerodrome Mapping Information ED-104A MOPS for Ground ice Detection Systems ED-106A DLASD for "Oceanic Clearance" (OCL) Datalink service ED-105 Aircraft Lightning Test Method ED-112 MOPS for Crash Protected Airborne Recorder Systems ED-107 Guide for the Certification of Aircraft in a High Intensity Radiated Field (HIRF) Environment ED-113 Aircraft Lightning Direct Effects Certification ED-116 MOPS for Surface Movement Radar Sensor Systems for Use in A-SMGCS ED-118 Report on electromagnetic compatibility between passenger carried PEDs and aircraft systems ED-119 Interchange Standards for Terrain, Obstacle, and Aerodrome Mapping Data ED-121 MOPS for Trolleys, Containers and associated equipment components ED-123 MOPS for Flight Deck Door Monitoring System

36 제 2 장기술적 경제적타당성분석 제 1 절기술성분석 1. 국내기술수준분석 국내기술수준분석을위해국내운용되고있는항공관제시스템을기준으로개발시필요한업무에대해개략업무분해구조 (WBS, Work Breakdown Structure) 를정의함 업무분해구조를근간으로항공관제시스템에필요한핵심기술을분류하고이에대한국내기술수준을정의함 가. 개략업무분해구조 (WBS) 표 5 개략업무분해구조 (WBS) 업무분해구조 (WBS) 항공관제시스템체계종합요구도분석및규격서작성시스템설계소프트웨어개발 / 시험관리시험평가계획수립형상 / 품질관리시스템통합시험평가개발시험평가운용시험평가환경구축운용시험평가구성품개발다중화시스템구성외부입력데이터전처리외부인터페이스데이터분석 비고

37 레이더데이터전처리 ADS-B, Mode-S 데이터전처리기상데이터전처리비행계획데이터전처리모노레이더트랙데이터생성다중레이더자료및비행데이터처리다중레이더트랙데이터생성고도트랙데이터생성항공기위치예측관제관련각종경보 ( 충돌, 안전고도등 ) 비행계획정보생성및갱신비행계획에의거한충돌가능성정보레이더트랙및비행계획통합사용자-기계인터페이스 (HMI) 트랙정보시현지도시현관제사입출력처리비행계획입출력처리자료녹화 / 재생시스템파라미터설정개발시험용시뮬레이션도구확장성기반기술및차세대 ATM 알고리듬 나. 국내기술수준 업무분해구조를근간으로항공관제시스템에필요한핵심기술을분류하고이에대한국내기술수준을정의함 항공관제시스템의핵심기술은크게시스템설계기술, 소프트웨어개발기술, 시험평가기술로분류됨 시스템설계 시스템요구규격개발기술 다중분산형시스템설계기술

38 다중네트워크기반데이터통신기술 고신뢰성실시간시스템설계기술 고장분리및처리기술 소프트웨어개발 소프트웨어공학 (S/W 규격, 설계, 코딩, 시험 ) 다중센서추적및퓨전기술 감시 / 비행정보에의거한경보 / 경고생성기술 휴먼머신인터페이스기술 시험평가 시스템시험평가기술 각항목에대해 1~3차자문위원회를거쳐전문가의의견을반영하였으며, 그결과를기준으로정리된국내기술수준 ( 현재및과제종료시선진국대비기술수준 (%)) 은아래와같음 표 6 항공관제시스템관련국내기술수준현황및과제종료시목표 구 분 선진국대비기술수준 (%) 현재과제종료시 시스템요구규격개발기술 시스템설계 다중분산형시스템설계기술다중네트워크기반데이터통신기술고신뢰성실시간시스템설계기술 고장분리및처리기술 소프트웨어공학 (S/W 규격, 설계, 코딩, 시험 ) 소프트웨어개발 다중센서추적및퓨전기술감시 / 비행정보에의거한경보 / 경고생성기술 휴먼머신인터페이스기술 시험평가 시스템시험평가기술

39 2. 기술개발성공가능성가. 기술개발현황 항공관제시스템은선진국에서는 1950년대말부터개발운용되어온시스템으로서, 이미완성되고안정된기술을기반으로발전되어가고있으며, 차세대항행장비의통합, 효율적인관제를위한새로운알고리듬개발등의필요에따라끊임없이진화해가고있음 국내에서는미공군으로부터항로관제업무를인수받아운영하기시작한 1950년대말부터현재까지, 전량해외에서시스템을도입운영해오고있으며, 국산항공관제시스템개발시도는현재까지파악되고있지않음 항공관제시스템을해외직도입하는과정에서일부정비분야에대한기술이전은있었으나, 시스템개발에요구되는기술에대한이전은거의전무하였음 나. 개발소요기술 항공관제시스템에소요되는기술은앞서기술한바와같이시스템설계, 소프트웨어개발기술, 시험평가기술등으로서, 성공적인항공관제시스템개발을위해서는항공, 운항, 관제, 전기 / 전자 / 통신, 컴퓨터소프트웨어등의요소기술과이들을시스템으로통합하는기술이필수적임 항공기술선진국과비교할때, IT 기술을기반으로한항공관제시스템개발에필요한요소기술은우수하며, 관제시스템운용기술또한세계적인수준임 단, 항공관제시스템과같이고도의신뢰성, 가용성, 안전성이담보되어야하는복잡한시스템을설계, 개발, 시험한경험이없음 다. 기술위험요소및대응방안 항공관제시스템을국내에서개발한사례가없고, 동등수준의복잡하고안전성이담보되어야하는소프트웨어중심시스템을개발한경험역시부족하므로, 개발위험성감소및시행착오에따른손실방지를위해, 시스템 / 소프트웨어요구규격개발단계및시험평가단계에서항공기술선진국의경험을

40 활용하는것이필수적임 우리나라의다른항공산업과마찬가지로항공관제시스템역시단기간에선진국수준에도달하기위해서는정부의전폭적인개발의지가요구되며, 이에따른산학연관련기관의집중적인자원투입이요구됨 즉, 항공관제시스템의수요자인정부의적극적인의지, 정부출연연구소의대형체계개발수행경험, 정부 / 공항공사의운용 / 정비경험, 기업의 IT 기술, 학계의기반기술등을효율적으로활용하여만선진국과의기술격차를좁힐수있음 다중분산복합시스템개발사업성격상, 체계종합의중요성이매우높으므로, 체계개발수행경험이풍부한기관을중심으로연구개발추진체계를구축하여, 연구개발성과가극대화될수있도록함 결론적으로우리나라가항공기술선진국대비후발주자이기는하나, 정부의개발의지가있고, 국내유관기관의역량이효율적으로결집된다면, 시스템개발위험도가상존함에도불구하고, 성공가능성높음 3. 기존연구와의중복성검토 가. 기존 CNS/ATM 연구과제검토 표 7 기존 CNS/ATM 관련연구과제

41 (1) C (Communication, 통신 ) 항공관제무선통신장비개발 과제와 차세대항공데이터통신시스템개발 은 CNS/ATM에서 Communication의한부분에속하며항공통신장비인 VHF, UHF와관련된과제임 ( 가 ) 항공관제무선통신장비개발 민간항공용 VHF 송신기설계, 제작및평가 민간항공 VHF 수신기설계, 제작및평가 군용 UHF 송신기설계, 제작및평가 군용 UHF 수신기설계, 제작및평가 한국형 VHF, UHF 송 수신기사양도출 ( 나 ) 차세대항공데이터통신시스템개발 VHF 에사용되는데이터통신시스템 (VHF Data Link) 개발 (2) N(Navigation, 항법 ) ' 위성항법시스템 (GNSS) 개발 ', 'NDGPS 전파감시시스템구축을위한조사분석 ', ' 항공용위성항법시스템기반기술개발 ', ' 전공역위성보정시스템구축방안 ' 과제는 CNS/ATM 분야에서 N(Naviagation : 항법 ) 을연구하는과제로서향후위성항행시스템형태인 GBAS, SBAS의구축을위한개발과성능향상을위한연구임 ( 가 ) 위성항법시스템 (GNSS) 개발 GPS 항법위성을이용한항공기이착륙시스템개발 DGPS(Differential GPS) 를이용한 CAT-I 의정확성의성능으로제작 ( 나 ) NDGPS 전파감시시스템구축을위한조사분석 GPS를이용한해양용선박의항법을위한시스템개발 지상원자시계를이용한시계오차제거 GPS 전파의고장판단기법연구

42 ( 다 ) 항공용위성항법시스템기반기술개발 GPS 항법위성을이용한 GBAS (Ground Based Augmentation System) Test-Bed 개발 해외의관련규정에준하는항공항법용보정시스템개발 GPS신호의고장검출및제거를통한시스템무결성향상방안연구 갈릴레오위성의신호분석및향후적용방안연구 전리층폭풍에의한항법위성신호영향연구 ( 라 ) 전공역위성보정시스템구축방안 SBAS (Satellite Based Augmentation System) 인 WAAS (Wide Area Augmentation System) 의구축방안을위한연구 (3) S(Surveillance, 감시 ) 차세대항공데이터통신시스템핵심기술개발 과제는 CNS/ATM 분야에서 S (Surveillance) 에해당. ADS-B 및 ADS-B와관련된데이터링크 (VDL M4, UAT, 1090E) 를통해차세대항공감시시스템연구를목표로함 비행기탑재형다목적레이더개발 과제는항행안전에취약한헬기, 소형항공기및무인항공기등의항행안전을증대시킬수있도록충돌물체를탐지하는레이더개발을목표로함 ( 가 ) 차세대위성항행시스템핵심기술개발 ADS-B 후보데이터링크기술표준분석 ADS-B 후보데이터링크소요요소기술정의 각데이터링크프로토콜구조연구 ADS-B 연구동향분석및응용기술정의충돌감시, 유도기술연구동향분석 국내외 CNS/ATM 산업및시장분석 ( 나 ) 비행기탑재형다목적레이더개발 소형 / 경량충돌회피레이더개발

43 mm 파렌즈형안테나개발 충돌탐지레이더신호처리기개발 고출력 mm 파펄스레이더송수신기개발 (4) ATM (Air Traffic Management, 항공교통관리 ) 항공사고예방을위한시뮬레이션연구 는동적개체모델링을통해가상의공항내의지상운행체 ( 차량, 항공기 ) 에대한충돌감시시뮬레이터를개발함 한서대학교에서비행장및레이더관제교육용시뮬레이터개발 ( 가 ) 항공사고예방을위한시뮬레이션연구 공항지상에서움직이는항공기및차량관제시뮬레이터 공항내동적개체의모델링을통한충돌및침투감시시스템 김포공항의실제 ATC 콘솔장비에시현되는 GUI 환경기반 ( 나 ) 한서대학교비행장및레이더관제시뮬레이터개발 실제항공관제운영시스템이아닌순수항공관제사교육을위한시뮬레이터 가상시뮬레이션정보를통한데이터생성및처리 나. 기존연구와의연계성및중복성검토 (1) 기존 CNS/ATM 과제와의연계성및중복성 C( 통신 ), N( 항법 ), S( 감시 ) 기반기술관련다수국내연구개발사례있음 CNS 장비는궁극적으로항공관제를위한정보를제공하는역할을수행하고, 반대로항공관제시스템은 CNS 장비로부터의정보가항공관제로현실화될수있도록역할을수행하는기본인프라임 연구개발측면에서항공관제시스템의범위는 CNS 장비와의인터페이스이후부터이므로, CNS 장비개발범위와는전혀다름 국내운용항공관제시스템은전량해외에서직도입하였으며, 항공관제시뮬레이션을제외한항공관제시스템연구개발관련국내사례는없음 항공관제시뮬레이터개발기존사례는순수훈련용시뮬레이터이거나, 특정

44 목적 ( 항공기사고예방 ) 용연구시뮬레이션을목적으로하였으므로, 실제운 용목적의항공관제시스템과의상호운용성및연관성은없음 그림 10 기존연구와의중복성검토 (2) 기존연구와의중복성검토요약 결론적으로, 기존의 CNS 관련과제는 C, N, S라는각기독립적인목적으로진행되었으며, ATM 관련과제역시공항지상이동체에대한충돌회피시뮬레이션, 항공관제사양성을위한교육용가상시뮬레이터연구에그치고있음 본항공관제시스템개발과제는실제운용목적의항공관제시스템핵심부분개발을목적으로하므로, 기존연구과제와중복성없음 또한기존 CNS 과제의성과물을활용하여, 궁극적으로이를 ATM에적용 ( 차세대항행장비확장성적용 ) 시키는것을목표로하는개발업무이므로, 중복연구가아니라오히려기존 CNS 분야의결과물을활용 / 발전시키는역할을함

45 제 2 절경제성분석 1. 경제성분석방법론 가. 편익-비용분석개요 대형국가연구개발사업과같은공공투자사업의경제성분석은, 해당사업의추진에의해국민경제전체에서발생이예상되는편익과비용을추정하고이를이용해편익-비용분석 (Benefit-Cost Analysis) 을수행하는방법을사용하는것이일반적임 편익비용분석에서이용되는기준으로는순현재가치 (NPV, Net Present Value), 편익-비용비율 (B/C Ratio), 내부수익률 (IRR, Internal Rate of Return) 등다양한방법있음 이들은각각의장단점에의해상황에따라선택적으로이용되며, 때로는여러개의방법이상호보완적으로이용이되기도함 나. 순현재가치 (NPV, Net Present Value) 순현재가치란투자사업으로부터사업의최종년도 (T) 까지얻게되는순편익 ( 편익에서비용을뺀금액 ) 의흐름을현재가치로계산하여이를합한값으로 서, 다음과같이나타낼수있음. 여기서 는 t 기의편익, 는 t 기의비용, r 은할인율임 순현재가치가 0 보다크면이사업은경제성이있는것으로볼수있음 순현재가치는모든타당한경제적자료를단일계산하여심사나순위매김이 가능함 현재가치를계산하기위해서는적절한할인율산정이요구되며, 일반적인과 정은순편익흐름내의미래가치를현재가치로계산함 일반적으로순현재가치가 0 보다작거나같으면사업안을기각하는것이원 칙이며, 사업의예산에대한제약이없을경우가장높은순현재가치를나타 내는사업이우선순위로결정됨

46 예산이제약될경우라도예산집행제약내에서가장높은순현재가치를보이 는사업이결정되는것이일반적임 다. 편익 - 비용비율 편익 - 비용비율은편익의현재가치의합을비용의현재가치의합으로나눈 것으로다음과같이나타낼수있음 편익 - 비용비율이 1 보다크면해당사업은사회적으로바람직한것임 만약여러개의사업을동시에평가하는경우에는 B/C 비율이큰순서로성 과가큰것이됨 편익 - 비용비율은순현재가치법과마찬가지로단일계산에의한통상적인평 가방법임 편익 - 비용비율방법은실제비용과편익의크기가나타나있지않다는점때 문에동분석만으로는충분한분석을할수없다는단점이있음 타당한사업규모의결정에서순현재가치와비용 - 편익비율은사업규모의 증가에따라어느규모까지는증가시킬수있으며, 이경우순현재가치가최 대가되는곳에서사업규모가결정됨 라. 내부수익률 내부수익률은투자사업이원만히진행된다는전제하에기대되는예상수익률 로서투자사업의전기간에걸쳐발생하는순현재가치가 0 이되게하는할 인율을의미함 다른말로표현하면, 편익흐름의현재가치의합이비용흐름의현재가치의합 과같아지는할인율임 이내부수익률은케인즈의자본의한계효율혹은투자사업의예상수익률이며, 이를수식으로표현하면다음과같음. 다음수식에서 R 은내부수익률임 내부수익률은투자사업에대한재무분석에종종이용되는기준으로만일사

47 전에선택된이율 ( 보통실질시장이자율 ) 보다계산된내부수익률이크다면이사업은투자가치가있다고판단됨 여러투자대안이있는경우에는시장이자율보다큰내부수익률의크기순서에의해투자우선순위가결정됨 이기준은순현재가치기준이나편익-비용비율기준에서와같이사전에할인율을선택할필요가없다는장점때문에할인율을선택하는어려움을피하고자할때많이사용됨 내부수익률을계산하기위해서는반복법을사용하며, 사업의내부수익률이사업평가에이용된수익률보다작을경우그사업은기각됨 이방법은순현재가치법이나편익-비용비율을구하는데어떤할인율을적용해야할지명확하지않은경우에이용될수으며, 사업의규모에대한정보가반영되지못하므로투자의우선순위를결정하는평가에는독립적으로이용이불가능함 마. 편익비용분석방법비교및선택 앞에서설명한 3가지경제성평가기준은적용하는목적과사업의특성에따라각각장단점을가지고있으나, 이기준들은비용과편익이측정되면모두쉽게구할수있으므로, 경제성을평가하는상호보완적기준으로사용될수있음 아래표는한국개발연구원에서작성한 예비타당성조사수행을위한일반지침수정보완연구 ( 제4판 ) 에서인용한것으로서, 3가지경제성분석기준의장점과단점을비교한것임

48 표 8 경제성분석기법의비교 방법 판단 장점 단점 대안선택시명확한기준제시 이해의어려움순현재가치 장래발생편익의현재가치제시 NPV 0 대안우선순위결정시 (NPV) 한계순현재가치고려오류발생가능 타분석에이용가능 편익 / 비용비율 이해용이 상호배타적대안선택의 B/C 1 (B/C) 사업규모고려가능오류발생가능 사업의절대적규모 사업의수익성측정가능내부수익률고려하지않음 IRR r 타대안과비교가용이 (IRR) 몇개의내부수익률이 평가과정과결과이해가용이동시도출가능성내재 순현재가치는순편익의흐름을사업개시연도의가치로평가하므로, 규모가다른사업간비교에는적당하지않으며, 따라서성격은동일하지만규모가다른두사업의순현재가치만으로수익성을비교하는것은바람직하지않음 편익 / 비용비율은특정항목을편익또는비용으로처리하는가에따라값이달라지는단점이있으나, 일반적인투자심사기준으로사용되고있음 내부수익률은사업의규모가달라도적용할수있는장점은있으나수익성이극히낮거나높은사업의경우는계산되지않는단점이있음 따라서항공관제시스템개발의경제성분석에서는이상의분석방법론의장단점을고려하여, 순현재가치, 비용 / 편익비율, 내부수익률을모두구하여분석함 2. 경제성분석기본전제가. 사업규모와내용 정부연구개발사업으로추진되고있는 " 항공선진화사업-항공관제시스템개발 " 의내용을본사업의계획으로정의함 연구개발사업 5년이후, 특정공항을대상으로한시스템구축을위해 2년이소요되는것으로가정함 본사업은국내연구개발사업을통해개발된시스템으로, 현재운용중인해외도입시스템을대체하는것이목표이므로, 경제성분석은기존운용중인

49 해외도입시스템의편익및비용과연계하여수행하는것이타당함 나. 분석대상기간 본사업은 2007년착수하여 2012년까지연구개발사업을수행하고, 2014년까지실용화를마무리하여, 2015년시스템이구축되는것으로가정함 경제성분석에서의평가기간은법인세법시행령및동시행규칙에서제시하고있는내구연한기준을적용하는것이보통임 경제성분석평가기간은한국개발연구원에서작성한 공항부문사업의예비타당성조사표준지침연구 ( 개정판 ) 에근거하여, 공항투자사업의완료시점 (2015년) 부터 20년 (2034년까지) 으로함 다. 할인율 경제성분석을위해서는실제자본의기회비용 (Opportunity Cost) 을적절히반영하여서로다른기간중에발생하는비용과편익을비교할수있도록할인율이채택되어야함 사업의순현재가치 (NPV) 와편익-비용비율 (B/C) 등을계산하기위한할인율 (Discount Rate) 로서, 한국개발연구원에서 예비타당성조사수행을위한일반지침수정 보완연구 ( 제4판 ) 을통해제시한 6.5% 를적용함 라. 물가상승률 본경제성분석에서는물가상승을전혀고려하지않으며, 본조사에서사용한할인율은명목할인율 (Normal Discount Rate) 이아니라실질할인율 (Real Discount Rate) 에해당함 마. 경제성지표및분석 순현재가치 (NPV), 편익-비용비율 (B/C), 내부수익율 (IRR) 등의평가지표산출 편익과비용의추정에는어느정도불확실성이포함을고려한민감도분석수행 ( 민감도분석은경제성분석과정에서발생할수있는편익과비용및

50 할인율의변화등에대한경제적타당성의변동여부를밝힘으로써사업착 수로인한위험율을최소화하기위한것임 ) 3. 편익산정가. 편익산정개요 편익산정은 공항부문사업의예비타당성조사표준지침연구 ( 개정판 ) 에근거하여, 공항투자사업의완성시점을의미하는단기목표년도, 투자사업의효용과실효가끝나는시점인장기목표년도, 그리고단기와장기목표연도의중간시점에해당하는 2개의중기목표년도에대해서수행하는것을기본으로, 목표연도사이의연도에대해서는보간법을적용하는것이원칙임 공항관련사업에있어일반적으로적용되는편익항목으로는, 항공기이착륙지체감소, 항공기주기장지체감소, 승객지체감소, 화물지체감소, 차량지체감소, 항공기운항시간감소, 승객이동시간감소, 항공기운항비용감소, 공항운영및유지보수비용절감, 전환수요의통행시간 / 통행비용절감등이있으며, 사업의성격에따라포함여부를결정하게됨 나. 본사업에서의편익산정방법 본사업에대한경제성분석은, 국내연구개발사업을통해개발된시스템으로, 현재운용중인해외도입시스템을대체하는방안에대해경제성을 상대적으로 분석하는것을목표로하므로, 본연구개발사업으로인한편익은, 현재운용중인해외도입시스템의편익을추정한후, 여기에추가적으로발생하는편익을더하는방법으로산정함 편익 ( 연구개발시스템 ) = 편익 ( 해외도입시스템 ) + 추가편익 항공관제시스템은관제사가항공교통관제업무를수행하는것을지원하기위한정보를제공하는시스템으로서, 만약현재와같은시스템이없다면항공기이착륙지체, 주기장지체, 승객지체, 화물지체, 항공기운항시간증가, 항공기운항비용증대등과관련한편익을기대할수없음. 현재전세계적으로예외없이항공관제시스템을구축하여운영하는것은적어도편익이비

51 용을초과하고있다는증거임 ( 편익 > 비용 ) 따라서현운용해외도입시스템으로인한편익을엄밀하게산정한다면편익은비용보다당연히클것으로예상되지만, 본연구에서는상대적인경제성분석을위해현운용해외도입시스템의편익은비용 ( 도입비용 + 운영유지비용 ) 과동일한것으로가정함 ( 즉해외도입시스템의 B-C는 0, B/C는 1로가정하고, Cost로부터 Benefit을역산함 ) 국내연구개발사업을통해추가적으로발생하는편익은별도계산하여합산함 결국, 이상과같은방식으로산정된편익을기준으로하여계산된 B-C가 0 보다크고, B/C가 1 보다클경우, 해외도입시스템대비경제성이있는것으로평가할수있음 다. 해외도입시스템기준편익 해외도입시스템의편익 ( 비용과동일한것으로가정 ) 을계산하기위해, 도입비용및운영유지비용을추정함 현재국내에는 1개항로관제소, 14개접근관제소에서항공관제시스템이운영중임 항공관제시스템의내구연한은 12년임 항로관제시스템도입비용의평균은아래와같음 항로관제시스템 : 400억원 접근관제시스템 : 50억원 현재제주접근관제소에예비 ACC 기능을가진관제시스템을구축하는사례를고려함과동시에향후의항공교통량증대를감안할때추가적인항로관제시스템의소요가제기됨 내구연한및소요시스템을고려하여추정한, 항공관제시스템의연간소요량은아래와같음 항로관제시스템 : 1/6 Set 접근관제시스템 : 1 Set 운영유지비용은정보시스템구축사업사례 ( 국가환경종합정보시스템구축사

52 업 ) 를근거로, 매년구축비의 10% 소요, 1년에 10% 감소하는것으로가정함 시스템연간소요량, 도입비용, 운영유지비를고려하여연도별소요비용을계산함 도입비용은매년동일한것으로가정할때, 매년접근관제시스템, 항로관제시스템에소요되는비용은각각 50억원, 67억원 (400억원/6) 임 운영유지비용은매년구축비의 10% 소요, 1년에 10% 감소를기준으로할때, 접근관제시스템의경우매년 1식시스템구축비용의 71.8% (36억원), 항로관제시스템의경우매년 1식시스템구축비용의 12% (8억원) 의운영유지비용이소요됨 결과적으로현재와같이해외도입운용시, 매년 161억원의비용발생하며, 이를현운용시스템사용에따른편익으로추정함 라. 추가편익 현재와같이항공관제시스템을해외도입하여운영함에따라발생하는기본적인편익이외에, 국내연구개발에따라발생될추가적인편익을요약하면아래와같음 관제사편의에따른업그레이드용이성편익 : 5% 항공관제시스템표준화에따른관제효율증대편익 : 4% 차세대항행시스템확장성적용에따른편익 : 3% 위에정리된수치는추가적으로발생할것으로추정된편익을해외도입시스템편익을기준으로비율로표시한것임 따라서항공관제시스템연구개발을통해추가적으로발생할편익은매년 19 억원 (161억원의 12%) 일것으로추정함 상기추정된편익은순수국내에서발생할편익으로한정된것으로서, 해외수출에따른외화획득및수입대체에따른외화소비감소등의편익은반영되지않았음

53 마. 편익산정결과 결론적으로, 해외도입시스템으로인한편익에추가편익을더하면, 매년 180억원의편익이발생함 매년발생하는편익을 2007년현재가로표현한편익현가및이를누적한누 적편익현가를정리하면아래표와같음 ( 단위 : 억원 ) 표 9 편익추정결과 년도 편익 편익현가 누적편익현가 합계

54 누적편익현가를그림으로표현하면아래와같음 누적편익현가 ( 억원 ) 년도 그림 11 누적편익현가 4. 비용산정가. 비용산정개요 공항관련사업시행시사업목적의달성을위하여설정된대안별로비용이발생함. 이들비용에는정부, 공공단체, 혹은특정그룹이지출하거나소비한자본, 노동력, 천연자원등의필수적인요소가포함됨 공항부문사업의예비타당성조사표준지침연구 ( 개정판 ) 에서는미국 FAA가공항타당성조사방법론으로제시한생애주기비용모형 (Life Cycle Cost Model) 을이용하여비용의요소들을제시하고있으며, 국내공항건설사업의자료를바탕으로비용산정지침을제공함 생애주기비용모형은사업에의한투자비용을체계적으로정의할수있게하며, 총비용개념의비용비교를가능하게함 비용은일반적으로크게연구개발비 (Research and Development Cost), 투자비 (Investment Cost), 운영유지비 (Operation and Maintenance Cost), 시스템폐기및회수비용 (Termination Cost) 등으로구분됨

55 그림 12 공항관련사업의생애주기비용 비용은아래와같이구분하여추정함 연구개발비용 시스템구축비용 운영유지비용 시스템폐기비용및잔존가치는무시 나. 연구개발비용추정 연구개발에소요되는비용은개략 320 억원으로설정함 다. 시스템구축비용추정 시스템구축비용과관련한기초정보 국내에서현재운용되고있는항공관제시스템은전량정부구매설치사업을통해외국에서도입한것임 2007년까지외국에서도입설치되어운용중에있는접근관제소용레이더자료자동처리시스템 (ARTS) 들의평균시설구축사업비는약 50~60억원수준임 ( 단, 서울접근관제소 ARTS의경우 1단계도입비용 120억원,

56 성능개량비용 80 억원수준임 ) 항공교통센터 (ACC) 용항공교통관제시스템의구축비용은약 400 억원임 ( 소프트웨어인 Skyline 비용은약 260 억원 ) 표 10 국내운용시스템도입비용 하드웨어비용 접근관제용시스템당하드웨어구축비용은약 20억원으로추정 감시자료처리시스템 : 삼중화필요 비행자료처리시스템 : 삼중화필요 공중상황현시시스템 : 수요에맞춘수량 비행자료현시시스템 : 수요에맞춘수량 비행자료터미널 : 수요에맞춘수량 전체시스템감시및관리용콘솔 : 이중화 자료저장및재생시스템 : 이중화 기타각종부대시설설치 주변전산기기 ( 프린터, 무정전장치등 ) 항로관제시스템구축비용은요구되는시스템및기능의다양화 ( 비행자료처리시스템및현시시스템기능의다양화 ), 하드웨어시스템대수증가등에따라접근관제시스템대비상대적으로높은 100억원정도로추산

57 항공관제시스템은학습곡선에따라비용이감소하는비율이매우적은특성을가지고있으므로학습곡선지수는적용치않음. 참고로 NASA에서사용하는항공우주산업분야학습곡선지수 ( 생산량이 2배증가할때평균비용이감소하는비율 ) 는 Cost Estimation Handbook(2004) 에의하면 0.85임 소프트웨어비용 접근관제시스템 Software Localization을포함한각종직간접비용은약 10억원으로추정 항로관제시스템 Software Localization을포함한각종직간접비용은약 50억원으로추정 이윤 접근관제시스템의경우약 10억원으로추정 항로관제시스템의경우약 50억원으로추정 라. 운영유지비용 운영유지비용은정보시스템구축사업사례 ( 국가환경종합정보시스템구축사업 ) 를근거로, 매년구축비의 10% 소요, 1년에 10% 감소하는것으로가정함 마. 비용산정결과 이상비용산정근거를요약하여정리하면아래표와같으며, 이를근거로 년간소요될비용을추정함

58 표 11 비용산정근거요약 ( 억원 ) 구분 접근관제시스템 항로관제시스템 연구개발비용 320 하드웨어비용 소프트웨어비용 이윤 시스템구축비용 운영유지비용 매년 10% 소요, 1년에 10% 씩감소 항공관제시스템의연간소요량은편익산정근거와마찬가지로아래와같이가정함 항로관제시스템 : 1/6 Set 접근관제시스템 : 1 Set 연구개발기간은 2007년부터 2012년까지로가정하였으며, 연구개발이후에는곧바로구축사업이개시되어, 항로관제시스템및접근관제시스템모두전적으로국내개발시스템이설치되는것으로가정하였음 2007년연구개발예산은 30억원으로가정하였으며, 2008년부터 2012년은총연구개발비용 (320억원) 중 2007년예산 30억원을제외한나머지 (290억원 ) 를균등하게사용 (58억원) 하는것으로가정하였음 2013년, 2014년은접근관제시스템또는항로관제시스템을실제구축하는실용화단계임. 요구되는시스템의종류에따라실용화비용은변할수있으므로, 본연구에서는접근관제시스템과항로관제시스템의구축비용 ( 각각 40억원, 200억원 ) 의평균값인 120억원을균등하게나누어사용 ( 매년 60억원 ) 하는것으로가정함 2015년이후소요비용은본격적인시스템구축비용및관련운영유지비용임. 시스템구축비용은위표에근거하여, 접근관제시스템 40억원, 항로관제시스템 33억원 (200억원/6) 이소요됨. 운영유지비용은매년구축비의 10% 소요, 1년에 10% 감소를기준으로할때, 접근관제시스템의경우매년 1식시스템구축비용의 71.8% (29억원), 항로관제시스템의경우매년 1식시스템구축비용의 12% (4억원) 정도의운영유지비용이소요됨. 결과적으로연구개발결과를이용한시스템구축비용및관련운영유지비용으로매년

59 106 억원이소요됨 매년발생하는비용을 2007 년현재가로표현한비용현가및이를누적한누 적비용현가를정리하면아래표와같음 ( 단위 : 억원 ) 표 12 비용추정결과 년도 비용 비용현가 누적비용현가 합계

60 누적비용현가를그림으로표현하면아래와같음 누적비용현가 ( 억원 ) 년도 그림 13 누적비용현가 5. 편익 - 비용분석 표 9 편익추정결과및표 12 비용추정결과를요약하면아래와같음 ( 단위 : 억원, 2007 년기준 ) 표 13 편익-비용추정결과 년도 편익현가 비용현가 누적편익현가 누적비용현가

61 합계 이상의비용산정, 편익산정을바탕으로편익-비용분석을수행하였으며, 그결과는다음과같음 평가지표인순현재가치 (NPV), 편익-비용비율 (B/C), 내부수익율 (IRR) 는다음과같이추정되었음 순현재가치 (NPV) : 172 억원 편익-비용비율 (B/C) : 1.16 내부수익율 (IRR) : 10.2% 따라서본경제성분석의결과, 항공관제시스템개발후국내항로 / 접근관제소에개발시스템을구축할시, 해외직도입대비경제성이있는것으로나타남 경제성분석과정에서발생할수있는편익과비용및할인율의변화등에대한경제적타당성의변동여부를검토하기위해민감도분석을수행함

62 6. 민감도분석가. 할인율에따른민감도 본연구에서는경제성분석에사용되는사회적할인율값으로, 한국개발연구원에서 예비타당성조사수행을위한일반지침수정 보완연구 ( 제4판 ) 을통해제시한 6.5% 를적용하였음. 이사회적할인율의오차를보완하기위하여 1~10% 의구간에서할인율을변화시켜보았음 민감도분석결과, 사회적할인율이 1~10% 변화함에따라순현재가치 (NPV) 는 817 억원에서 8 억원까지변화하였으며, 편익 - 비용비율 (B/C) 은 1.37에서 1.01까지변화하는것으로나타남 ( 아래표, 그림참조 ) 분석대상할인율의모든경우에대해경제성이있는것으로분석됨 표 14 사회적할인율에따른민감도분석결과 사회적할인율 순현재가치 ( 억원 ) 편익-비용비율 비고 1.0% % % % 기준할인율 8.0% % 순현재가치 1.40 순현재가치 (NPV, 억원 ) 편익 - 비용비율 편익 - 비용비율 (B/C) % 2% 4% 6% 8% 10% 12% 사회적할인율 (%) 그림 14 사회적할인율에따른민감도분석결과

63 나. 국내시장점유율에따른민감도 앞서의편익-비용분석의결과는항공관제시스템개발후국내운용되고있는항공관제시스템전량을개발시스템으로구축하는경우 ( 아래표에서시나리오 1) 에대한결과임 국내시장점유율에따른민감도를분석하기위해아래표와같은다섯유형의시나리오를설정함 시나리오 1을제외한나머지의경우, 국내항공관제시스템시장의일부를해외도입시스템이차지하는것으로가정함 표 15 시나리오별시장점유율 항로관제 접근관제 비고 시나리오 1 100% 100% 시나리오 2 100% 50% 시나리오 3 100% 0% 시나리오 4 50% 100% 시나리오 5 50% 50% 설정된시나리오에의거하여, 비용산정을수행하였으며이를근거로한, 편 익 - 비용분석결과는아래그림및표와같음 표 16 시장점유율에따른민감도분석결과 순현재가치 ( 억원 ) 편익-비용비율 내부수익률 시나리오 % 시나리오 % 시나리오 % 시나리오 % 시나리오 %

64 1.4 편익 - 비용비율 (B/C) 시나리오 1 시나리오2 시나리오3 시나리오4 시나리오5 경제성있음 년도그림 15 시장점유율에따른민감도분석결 실용화후시장점유율에따른경제성분석결과, 시나리오 5 를제외한나머지 모든경우에대해경제성이있는것으로나타남

65 제 3 절공익성분석 1. 국가전략적중요성 가. 국가중요인프라 항공관제시스템은항공기간의충돌과항공기와장애물간의충돌을사전에방지함과동시에항공기들의운항상태를촉진시키고항공교통의질서를유지하기위한시스템으로서, 안전과신뢰성이담보되어야하는국가적으로매우중요한국가인프라시설임 국내운용되고있는항공관제시스템은모두외국에서도입된것으로서, 국가중요인프라인항공관제시스템을전적으로외국에의존하는것은주권국가로서기술, 경제, 안보적인측면에서매우위험함 현재국내에도입되어있는접근 / 항로관제시스템들은매우다양한나라의다양한제작사에서개발된시스템들임. 관제구역의광대역화, 인접국과의연계성강화등의세계적인추세를고려할때, 상호호환및연계성이낮은현운용시스템은효율적이고일관된시스템운용을어렵게함 ( 관제소간관제권이양이자동으로이루어지지않는문제, 특정관제소의관제사가다른관제소의시스템을운용하기힘든문제등이있음 ) 나. 차세대항공교통관리선도 생산효율중심에서운송및서비스효율중심으로의경제적변화가이루어지고있음. 항공기개발산업에서운송시장서비스의중요성에더큰가치를두는방향으로의산업적변화로항공운송시장이꾸준히증가하는추세임 아시아태평양지역에서항공교통관리의주도권경쟁이나타남. 아시아태평양지역은중국의급성장과동남아국가들의발전으로인해타지역에비해항공교통량의증대가상대적으로높으며, 한중일인접국의영공방어및정치적논리에의해자국의항공운송편의성을극대화하는정책을추구하려함 최근의항공관제시스템은관제구역의광대역화가특징적임. 차세대항공관제시스템으로유럽에서연구되고있는 SESAR (Single European Sky ATM Research Program) 의경우, 유럽전체공역을기술적, 경제적, 법제적관점

66 에서단일공역으로통합시키는것을목표로장기적인전략하에진행중임 차세대항공교통관리의핵심시스템이자기본인프라인항공관제시스템을현재와같이전량해외에의존할경우, 급속한속도로변화발전해가는세계적흐름에동참하거나선도하지못하는것은물론, 국제적으로결정된규격에따라해외에서개발한시스템을단순도입하여운용하는악순환만을되풀이하는결과를초래할것임 만약현시점에서항공관제시스템연구개발사업을성공적으로수행한다면, 과거선진항공관제업체로부터의장비도입수준을벗어나, 차세대항공교통관리시스템개발에선도적인역할을수행할수있는발판을마련하게될것임 그림 16 항공관제시스템의과거, 현재, 미래모습 다. 타시스템과의연계성및파급효과 항공관제시스템은차세대항공교통관리 (Air Traffic Management) 를실현하기위한기반이자, 통신 (Communication), 항법 (Navigation), 감시 (Surveillance) 등의차세대항행장비가항공관제의형태로현실화될수있게만드는개발인프라의역할을가짐

67 그림 17 항공관제시스템개발의중요성 항공관제시스템없이는 Free Flight을궁극적인목표로개발되고있는차세대항행장비의개발및검증은현실적으로불가능함 항공관제시스템은항공교통관리를구성하는항공교통흐름관리 (ATFM) 및공역관리에대한연구개발의기본바탕이됨. 즉, 항공교통흐름관리및공역관리시스템개발은항공관제시스템개발선행이전제되어야함 라. 국가적위상 우리나라는세계 4위권의항공운송산업국이자 ICAO( 국제민간항공기구 ) 에 7 번째로많은재정기여를하고있는 ICAO 상임이사국임 우리나라가 ICAO 상임이사국임에도불구하고, 기술력부족으로항공선진국이주도하고있는국제표준제정등각종국제회의에주체가되지못하였음 항공관제시스템개발을통해국내항공안전의향상과국제민간항공사회에우리나라의위상을드높일수있는기회를창출할수있음 2. 상위계획과의부합성 건설교통부한국건설교통기술평가원에서 2006 년발간한건설교통 R&D 혁신 로드맵보고서와비교하여과제의적정성여부를검토함

68 차세대 ATM 장비는항공교통관제, 항공교통흐름관리, 공역관리기능을수행하는장비임 항공교통관제를위한항공관제시스템은차세대항행장비와의연동이가능한시스템으로서, 차세대항공교통관리 (ATM) 장비의핵심시스템임 또한항공관제시스템은항공교통흐름관리 (ATFM) 및공역관리등을포함한여타의항공교통관리시스템의근간이되므로, 다른시스템대비선개발되는것이필수적임 항공관제시스템개발과정에서감시 / 비행데이터생성을위한관제시뮬레이션시스템의개발은필수적임. 관제시뮬레이션시스템은항공관제시스템본시스템개발시검증시험용으로활용되며, 개발후에는교육훈련용으로도활용가능함 결론적으로항공관제시스템개발은건설교통 R&D 혁신로드맵에적정함

69 제 3 장국내외기술동향분석 제 1 절국내기술동향분석 1. 항공관제시스템운용현황 우리나라는 1952년 7월미공군이항공관제업무를처음으로시작한이래로 1958년 1월미공군으로부터항로관제업무를인수받아운영하기시작함 1973년 7월미국으로부터고고도 (24,000ft) 이상의항공기에대한항로관제업무를인수받아운영함 1986년한국공군에서는자동화항로교통관제시스템의현대화사업을추진하였으며 1995년 3월에공군으로부터건설교통부로이관되어대구 ACC을운영하기시작함 2001년 8월에건설교통부에서는인천지역의현대화시설로개량된항공교통관제시스템을도입, 설치 현재지역관제를담당하는항공교통센터 (ACC) 를중심으로, 접근관제를담당하는 14개접근관제소및 24개 ( 민간 15, 군 9) 공항관제탑이운영되고있음 모든항공관제시스템을외국으로부터도입하여운영중이며, 시스템개발업체는 Lockheed Martin, Telephonics ( 이상미국 ), Thales ( 호주 ), Tern ( 아이슬란드 ) 등으로다양함 그림 18 인천 ACC 구조

70 2. 항공관제시스템연구개발기술동향 국내관련분야연구개발불모지 CNS분야에있어서는장기적이지는못하지만몇개의소규모연구용역사업이수행된적이있으나, ATM분야의연구는시도된바가없음 현재운용중인 14개접근관제장비및통합관제장비를전량해외도입하여운영해옴에따라, 항공운항관리에필요한주요장비에대한연구개발능력부재상태임 도입장비를활용한관제업무를수행함에따라, 장비운용 / 정비시원천적문제발생시대처방안의한계로국산화필요성및연구개발필요성제기중임 중소기업위주의부분적소프트웨어개발및업무지원수준 항공기비행궤적평가및사고조사분석등을위해레이다추적장비에저장된자료를가시화시키는분석프로그램등주변프로그램개발 군용레이다인터페이스에필요한일부부품국산화및소형부분품성격의용역작업수행 훈련용항공관제시스템개발운용 항공관제시뮬레이터개발분야현재항공대학교와한서대학교에서는 1999년부터개발을시뮬레이터개발을시작하여 1대씩설치되어있으며 Tower와 Radar 통합시뮬레이터형태로구현되어있음 항공대학교는 Unix기반, 한서대학교는 Window기반의시스템이며 Pseudo-Pilot는조종사의설정에따라항공기가움직이도록구성되어있음 유사시스템기술동향 ( 철도교통관제센터 ) 2004년부터총사업비 1000여억원을투자하여서울, 대전, 부산, 영주, 순천으로분리되었던교통관제실을통합운영하고있음 특히 400억원이소요된철도관제시스템 (CTC) 설비는전국열차운행상황을중앙에서일괄감시하며컴퓨터에입력된열차운행스케줄에따라자동적으로집중제어하고통제하는열차운행제어시스템임 전국역에서운행중인철도정보를광통신을통해받아 TCP/IP로서버

71 에전송, 콘솔및프로텍터는서버에서계산된각종정보를받아관제에필요한디스플레이데이터를생성하여시현함 현재총 420개역중 290개의역의약 4000대의열차를제어하고있음 시스템신뢰성, 가용성, 안전성측면에서항공관제시스템의시스템설계시참조가능함

72 제 2 절국내연구개발인프라 1. 정부출연연구소 대형체계개발과제수행경험보유 레이더추적 / 관제장비개발경험보유 CNS/ATM 관련기반기술및연구인력보유 2. 관제시스템운영자그룹 항로관제시스템운용및유지관리 ( 항공교통센터 ) 접근관제시스템운용및유지관리 (14개접근관제소 ) 레이더운용및유지관리 시스템운용및유지관리기술보유 3. 산업계 IT 기술을기반으로한, 소프트웨어중심의분산시스템개발경험보유 항공관제시스템개발에소요되는기반기술 ( 항공, 운항, 관제, 레이더신호처리, 실시간컴퓨터 S/W, 데이터통신, HMI 등 ) 및연구인력보유 4. 학계 레이더신호처리및시스템핵심기술연구경험보유 항공관제시뮬레이터개발및운용경험보유 CNS/ATM 관련기반기술및연구인력보유 5. 연구개발인프라종합 항공관제시스템국내도입시, 이에대한기술이전은정비분야등으로제한적이었으며, 따라서전체적인연구개발기술및개발인력은열악한상황임

73 현재우리나라가주요항공로및공항에설치운영하고있는항공관제시스템은세계최고의수준이며, 이시설에대한운용경험도현재상당한수준임. 하지만국내개발시스템이아닌해외도입시스템이므로국제기준변경에따른수정 / 성능개량한계등과같은원천기술문제발생함 항공기술선진국에비하면우리나라가후발주자이기는하나, 항공기개발기술과달리차세대항행시스템의기초 기반기술인 IT 기술은우리나라가보유하고있는강점기술임 그림 19 국내연구개발인프라

74 제 3 절국외기술동향분석 항공선진국을중심으로자국기술부각및시장선점을위해차세대항공교 통관리시스템대한연구개발이국가주도적으로진행되고있음 미국, 유럽, 일본의항공교통관리시스템연구개발동향을조사하고분석함 1. 미국의 STARS STARS(Standard Terminal Automation Replacement System) 는미국의 FAA(Federal Aviation Administration) 가진행중인프로그램으로미국 ATC 시스템의현대화작업임. 터미널부근공역에대한 ATC 시스템을구축하는것이목표이며신뢰도있고현대화된장비로의교체하려함. FAA와 DoD(Department of Defence) 의협력하에 570여개의터미널과타워시설을교체할예정임 그림 20 STARS 시스템의구성도 가. STARS 서비스의 3가지단계 FSL(Full Service Level) : 레이더, 비행계획, 기상데이터뿐만아니라 ATC에서사용하는모든정보를처리하는자동시스템이완벽하게작동하는상태를나타냄

75 ESL(Emergency Service Level) : FSL 서비스중에예상치못한고장으로인하여내장된백업시스템이동작하는상태말함. FSL보다적은기능을수행하게되므로비행계획처리가제한됨. 고장발생시 Controller에즉시정보가제공되어야하므로 FSL과병행하여동작하여야함 EASL(Existing Automation Service Level) : ARTS 데이터를 STARS TCWs(Terminal Controller Workstation) 상에표시하는단계임. EASL은 STARS EDC(Early Display Configuration) 단계에사용되며 STARS로변환하기쉬운상태임 나. STARS 시스템의특징 Raytheon사에서개발중인 STARS 시스템은높은신뢰도와공개된구조설계를기반으로 50% 증가된처리능력을가짐. 공개된구조설계로인하여새로운하드웨어의추가에있어서쉽고빠른협력이가능함 COTS(Commercial-Off-The-Shelf) 사용으로새로운시스템의새로운시스템의비용절감효과를얻을수있음. 터미널영역내에서 1350개의항공기를동시에추적이가능하고, 최대 16개의멀티레이더, 128개의 Controller 위치, 20개의원격타워, 400마일 X 400마일의영역처리가가능함 Air Traffic 정보와함께 6단계의기상정보를연속적으로처리할수있고 6 단계의기상정보는 NWS(National Weather Service) 가제공하는정보와동일함 STARS 시스템은백업기능이없는 ARTS 시스템보다높은신뢰도를제공함. 2개의분리된시스템을병행하여운영하며, 하나의시스템이고장이나면다른시스템이곧바로백업시스템으로써대체됨 2. 미국의 FACET FACET(Future ATM Concepts Evaluation Tool) 는 NASA Ames Research Center 에서개발중에있는시뮬레이션과 ATM 모델링을지칭함. FACET 의

76 목적은 ATM의신개념의개발및평가를위한유동적인시뮬레이션환경을제공하는것이며 NASA의 Airspace Systems Program에의해지원됨 미국전역의공역운영에관한모델링을할수있고, 공역모델과기상모델을데이터베이스로부터이용이가능함 시스템의핵심기능은항공기의궤적생성임. 항공기의비행계획에따른항로중바람에영향으로인한변화나각항공기의성능에따른순항, 고도상승 / 하강등의항로를고려한시뮬레이션이가능함. 상승 / 하강률, 속도, 순항속도등의항공기성능지표는룩업테이블을통해얻어지고헤딩과속도또한모델링이가능함. 500개이상의항공기모델링가능함 유연성을고려한모듈식으로구성되었으며다른컴퓨터에서작동을고려하여 C', 'Java' 를프로그램언어로사용함 3가지동작모드가짐 : Playback, Simulation, Hybrid 오프라인분석, 실시간계획용응용프로그램, 시스템의가시화에사용됨 그림 21 FACET 의구조 3. 미국 FAA 의 Free Flight 21 Program 미국 FAA는공역효율화및최적의비행운항을구현하기위하여 "free flight" 프로그램을수행중에있음. 항공기의자율적인비행과이를보장하기위한시스템구축을통하여보다효율적이고경제적인운항조건창출을목적으로하는이프로그램은다음그림과같이항공기운항의모든영역에걸친

77 차세대항행시스템구축을그목표로함 그림 17 비행단계별활용시스템 - User Request Evaluation Tool (URET) - Traffic Management Advisor (TMA) - Passive Final Approach Spacing Tool (pfast) - Collaborative Decision Making (CDM) - Surface Management Advisor (SMA) - Controller Pilot Data Link Communications (CPDLC) 4. 유럽의 SESAR SESAR(Single European Sky ATM Research Program) 는유럽의 ATM 현대화프로그램으로유럽의전공역을기술적, 경제적, 법제적관점에서단일공역으로통합시키는것을목표로함. 유럽의각기업의컨소시움구성을통하여유럽에맞는 ATM 구성에관한연구를진행하려함. 현재개발시스템의개념정립단계에있으며개발목표의일부항목들이결정된상태임. 2020년까지단계적으로성능에따른개발목표를설정함

78 그림 23 SESAR 의유럽형 ATM 의개발성능별구조도 표 17 SESAR 의주요기술력 - 지상과항공기간에디지털통신및음성통신에있어서높은처리능력갖춤 - 폭넓은시스템에맞는안전한통신네트워크구축 - ATC에자동결정 (Automated Decision) 기능지원 - 항공기밀도가낮은영역에서항공기기반에 ATM 구현 - 모든비행단계 ( 이륙 / 순항 / 착륙 ) 에서능동적위성항행시스템이용 ( 갈릴레오 ) - 외란 (Turbulence) 감지기능 표 18 SESAR 의목표 - 유럽의통합된 ATM 인프라구축 - 항공교통량처리량을현재시스템대비 3배로증가 년까지기존시스템대비 50% 수준으로구축비용감소 - 항행에환경적영향요소를현재대비 10% 감소 년까지안전단계를 3으로장기적으로 10으로증가 - 기존시스템의최소 1/3에해당하는장비를보다효율적으로재사용 - 다른국제적인기관의흐름에맞추어유럽형시스템개발

79 표 19 SESAR 의계획 단계개념정립단계 ( ) 개발단계 ( ) 수행단계 ( ) 계획사항 - 유럽형 ATM의마스터플랜수립 - 32개기업의컨소시움구성 ( 유럽각국의 200여명이 2년간참여 ) - 시장성조사, 요구사항조사 - 미래형 ATM 개념구성 - 최상의개발시나리오선택 - 개발단계의계획및프로그램구성 - 마스터플랜에맞는개발수행 / 진행사항확인 - 개발시스템의검증 - 연구개발비확보 - 모든참여국의의견수렴 - 개발된기술의적용 5. 유럽의 NARSIM 네덜란드의항공관련국립연구소인 NLR에서는 NARSIM이라는 ATC(Air Traffic Control) 시뮬레이터를개발중에있음. ATC 기능과조종사기능을동시에시뮬레이션할수있어 ATM 분야에서다양한사용자가이용가능함. 마우스, 키보드, 트랙볼 (Trackball), 터치입력등의다양한입력장치를사용할수있으며, 다른 ATC 장비와연동이가능함 비행시뮬레이터, NLR의연구용항공기와연결이가능하고시뮬레이션또는실제의 ATN(Aeronautical Telecommunication Network) 와통신이가능함. NLR에서개발한 TRS(Tower Research Simulator) 와연결하면완벽한 Gate-to-Gate 시뮬레이터를구성할수있음. NARSIM은기능적으로항공 / 항법데이터베이스부분, 레이더시뮬레이션부분, 비행계획데이터베이스부분, 항공교통시뮬레이터부분으로구성됨

80 표 20 NARSIM의연구주제 - HMI 개발 - ATC 보조장치개발및검증 : 항공기궤적예측, 항공기충돌예측, 공항과공항간에항공기의항로계획, 계획된항로에서일탈되는편차감지 ATC에충돌방지제안 - 안전망 (Safety nets) 의개발및검증 - ATM의개념과절차개발및검증 - 정량적, 정성적안전평가수치제공 - 데이터링크의응용프로그램 - 항공전자장비의개발지원 그림 24 NARSIM 의구성도 6. 유럽의 AT-One 프로젝트 2004년 NLR과 DLR은항공교통관리 (Air Traffic Management) 분야의협동연구프로그램인 AT-One을착수함. 유럽의차세대항공교통관리망을구축하기위한이연구로다음과같은세부주제를집중적으로연구중에있음

81 표 21 AT-ONE 연구주제 - ATM 신개념연구및입증방안수립 - 공항및공항운용기법설계개발연구 - ATM/ 공항상호간의의사결정보완 (decision support systems) 시스템및절차개발 - HMI 설계기술및입증방안연구 - ATM 안전및보완증진방안 - 사고조사기법연구 - 관제사교육방안수립 NLR과 DLR은보다효율적인연구를위하여협동연구시스템을구축하고 NLR과 DLR이보유한시설을공동활용함으로써연구효율을극대화함. 두기관은 260여명의연구진을제공하며유럽및세계 ATM 시스템관련연구 / 개발에투자함 표 22 AT-ONE의보유장비목록 - Air Traffic Radar Simulation - Air Traffic Tower Simulation - Air Traffic Fast Time Simulation - Cockpit Simulator - ESMGCS(Experimental Surface Movement and Control System) - ASAP(Airport Scenario Analysis Platform) - ACCES(Airport and Control Centre Simulator) - DAL(Experimental ATM Datalink) - TRADEF(Tracker Development Facility) - ATM 시험을위한시험기

82 그림 25 AT-One 프로그램을통한시뮬레이터공동활용계획 7. EUROCONTROL 의 MMF 그림 26 지중해연안의 Core Area 지중해연안은유럽연안의 CNS 장비가잘구축되어있는지역과북아프리카 연안의항행장비가갖추어지지않은지역이만나는곳이며, 항공교통이집중 되고있는지역적특성을지니고있어차세대 CNS/ATM 시스템의구축을

83 통하여항공교통관리능력의향상을꾀하고있는상황임 유럽의항공운항기관인 EUROCONTROL은 MFF(Mediterranean Free Flight) 프로그램을통하여차세대항행시스템이구현된환경하에서항공기의운항의효율성과안전성을입증하고자하며, 특히 ASAS (Airborne Separation Assurance System) 의효율성입증을그목표로함. 유럽각국의협력으로미래의개념에맞는시뮬레이션장비및기술의개발 / 평가를통하여운영및기술의장애요인을극복하려함 그림 22 MFF 시뮬레이션시스템구축개요 HF 음성보고및 1차 /2차감시레이더기반의감시기능에서데이터통신 (1090ES, VDL mode 4, UAT 등 ) 기반의감시기능으로발전하고있음 ( 자동감시방송시스템, ADS-B) 기존 point-to-point 방식의통신에의한감시기능구현에서자신의감시정보를방송하는형태로의기술발전이이루어지고있으며, 이를이용한충돌회피 (conflict resolution) 구현기술에대한연구가진행중임 ICAO는 Global ATM" 이라는비전설정을통하여 CNS 기술이기반된차세대항공교통관리시스템의설계및개발목표를제시함으로써항공교통량의획기적인증대및사고위험성을현저하게낮춘차세대 ATM 시스템의전

84 세계적인구축을추진하고있음 EUROCONTROL과미국의 NASA는차세대 ATM 시뮬레이터를운용함으로써 CNS 기술및새로운항공교통관제기술이적용된차세대항공교통관제 (ATM) 시스템의효율성과안전성을평가함으로써보다증대되고안전한항공교통망의확보를국가가주도적으로수행하고있음 8. 일본 ENRI ATM 연구 ENRI(Electronic Navigation Research Institute) 는일본전항법연구소로 ATM, CNS, Airbone 시스템부서로구성됨 ENRI의연구분야중 ATM 부분은항공교통흐름관리및공역용량연구, 항공교통관제지원툴연구, 항공교통관리성능연구, 지역항법적용을위한안전성평가, 시뮬레이션등에관한연구를수행중에있음 항공교통흐름관리 (ATFM) 과관련하여항공기벡터를고려한계산 (FCFS, First Come First Serve), 섹터의종류 (Arrival, Departure, Overflight, Innerflight) 에따라차등화된계산, 특정섹터에머무르는시간 (Stay Time) 을고려한계산, 항공기간관계 ( 충돌위험등 ) 고려한계산에관한알고리즘을개발중임. 실제공항에서운용되고있는항공교통흐름관리시스템 (NEC 개발 ) 과동일한시스템을이용하여알고리즘개발중 항공교통관제지원툴연구는도착관리툴개발 (Sequencing and Spacing Tool), 입력 ( 비행계획및레이더 Track), 처리 ( 항공교통관제규칙 ), 출력 ( 최종진입지점에서의순서, 예측도착시간, 계획도착시간 ) 에관하여진행중임 안전성평가와관련하여충돌위험예측을위한충돌모델개발, 충돌위험예측에필요한모델파라미터예측, 충돌위험계산, 향후를위한데이터수집및해석에관한연구가진행중임

85 그림 23 일본 ATM 시뮬레이터 9. 일본 JAXA 의 NOCTARN JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency, 일본우주항공연구개발기구 ) 는일본 MEXT (Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology) 산하의독립법인임. CNS/ATM 관련하여 JAXA의항공우주연구센터에서는 ENRI와공동으로 NOCTARN (New Operational Concept using Three-dimensional Adaptable Route Navigation) 사업을수행하고있음 가. NOCTARN 연구현황 NOCTARN은항공기와항공교통관제시스템 (ATC) 간공유되는 3D 비행궤적에기반한새로운항공기 / 관제운영개념임. 소형항공기운영및이에대한관제를위한신개념실험모델로서, 시뮬레이션뿐만아니라비행시험을통한평가까지포함함 3D 비행궤적이항공기 ( 조종사 ) 및관제시스템 ( 관제사 ) 모두에게공유되고

86 필요시조종사또는관제사에의해실시간으로변경가능 (Adaptable) 하므로기존의획일적이고일방적인관제대비자율적이면서도안전한형태의비행을기대할수있음 Safety 및 Capacity 증대, 소음절감을목표로하고있으며 3D/4D 비행궤적에관한기술 ( 설계방법, 데이터공유, 휴먼인터페이스포함 ) 을개발함 시스템은디지털데이터링크를이용한항공교통관리시스템, On-Board 항법제어시스템및 ATC 콘솔로구성됨 비행궤적공유를위한요구및응답절차, 충돌점검을통한안전한비행궤적선택등의기본적인개념은동일하나비행궤적변경권한등의차이에따라 Ground Separated Mode와 Air Separated Mode로구분됨 표 23 NOCTARN 의비행궤적변경에따른두모드사이의차이점 Gound Separated Mode (GSM) Airborne Separation Mode (ASM) - Approach Clearance 요구 - 충돌점검 - 안전한비행경로선택및업로드 (by 관제사 ) - 즉, 3-D 비행궤적을항공기, 항공교통관제시스템모두공유하되, 기계획된 3-D 비행궤적에대한변경권한은관제사에게있음 - 비행궤적정보요구 - 비행궤적정보응답 - 충돌점검 - 안전한비행경로선택및 Broadcast (by 조종사 ) - 3-D 비행궤적을항공기, 항공교통관제시스템모두공유하면서, 실제비행궤적과기계획된비행궤적과의괴리에서기인하는비행궤적변경필요시, 항공기가자율적으로계획된비행궤적을변경할수있음.(On-Board 시스템의변경요구에의거 ) 즉계획비행궤적의권한이조종사에게있음

87 그림 29 NOCTARN 시스템구성도 NOCTARN 시험평가는 JAXA 고유의터널형태디스플레이 (Tunnel-In-The-Sky) 가포함된비행시뮬레이터를방법과 JAXA 보유비 행시험항공기 (MuPAL-alpha) 를이용하는방법을사용함 10. 전세계적기술동향 항공선진국을중심으로자국기술부각및시장선점을위해차세대항공교통관리시스템대한연구개발이국가주도적으로진행되고있음 ICAO는 Global ATM" 이라는비전설정을통하여 CNS 기술이기반된차세대항공교통관리시스템의설계및개발목표를제시함으로써항공교통량의획기적인증대및사고위험성을현저하게낮춘차세대 ATM 시스템의전세계적인구축을추진하고있음 미국은중장기전략으로국가공역체계 (National Airspace System) 현대화계획을수립하고 FAA, NASA, MITRE의주도하에산업체, 학계가공동으로항공교통관리를포함한차세대항행시스템관련기술개발을추진중임. 특히미국 FAA는공역효율화및최적의비행운항을구현하기위하여 "Free Flight 21 Program" 을수행중에있는데, 이프로그램의목적은항공기의자율적인비행과이를보장하기위한시스템구축을통하여보다효율적이고

88 경제적인운항조건을창출하는데있음 유럽은통합기구인 EUROCONTROL을중심으로영내국가들이공동으로구축계획을수립하고협력연구개발사업및시범구축사업을활발히추진중임. EUROCONTROL은특히 MFF(Mediterranean Free Flight) 프로그램을통하여차세대항행시스템이구현된환경하에서항공기의운항의효율성과안전성을입증하고자함 EUROCONTROL과미국의 NASA는차세대 ATM 시뮬레이터를운용함으로써 CNS 기술및새로운항공교통관제기술이적용된차세대항공교통관제 (ATM) 시스템의효율성과안전성을평가함으로써보다증대되고안전한항공교통망의확보를국가가주도적으로수행하고있음 일본국토교통성 (MLIT) 산하의전자항법연구소 (ENRI) 는 ATC 시뮬레이터와타워및비행시뮬레이터를자체개발하여운용하고있으며, 차세대항공운항환경에적합한 ATC 시스템및 ATFM을자체개발중에있음 일본우주항공연구개발기구 (JAXA) 의항공우주연구센터에서는일본 ENRI와공동으로 NOCTAN (New Operational Concept using Three-dimensional Adaptable Route Navigation) 사업을수행하고있음. NOCTANE은궁극적으로는무관제자율비행을목표로개발되고있는시스템및절차임

89 제 4 절 SWOT 분석 1. 시장 / 기술의특징 정부가수요자인국가인프라시설 수요가한정적이며, 각공항의특성에적합한맞춤형형태로의설계를통한구축이수행되는기술및소프트웨어적산업 선진국의대기업위주로시장이주도되고있으며, 개발비소요및개발기간이길고수요가한정되어있어신규참여어려움 해외구매시, 안전성에대한책임문제로구축후자체적인소프트웨어수정불가 항공, 운항, 레이더, 컴퓨터, 통신네트워크, 다중화, IT 기술이복합된시스템엔지니어링이필요한체계종합기술 레이더 Tracker 등주요핵심기술의군사용적용가능성이있어기술이전난이 2. 기회 / 위협요인가. 기회요인 새롭게구축되는위성기반의 CNS 장비를수용할수있는항공관제체계는전세계적으로새로운형상으로교체될예정임 저개발국, 특히아시아각국의항공운송량급격한증가가예상되며, 빠르게진화하는컴퓨터, IT 기술의발전으로관련장비의교체주기가단축되므로후발국의경우도시장개척기회확보가능 나. 위협요인 주요핵심알고리듬에대한해외기술장벽이높으며, 기술신뢰도를중요시하는기술적제도가까다로워연구개발기간소요의장기화예상 수요가매우제한되어있어연구개발경제성부족 해외시장개척을위해서는굴지의해외대기업과경쟁하여야하는초기어려움존재

90 항공기에탑재되는장비의경우, 극복할수없는제한사항으로독자브랜드 에의한상업화불가 3. 강점 / 약점요인가. 강점요인 세계최신의장비를운용해온세계최고수준의운용경험및기술보유 세계최고의 IT 기반기술을보유하고있어, 소프트웨어기반의항공운항관리기술개발역량보유 해외도입운영에따라, 지속적으로개량되는관제절차변경에대처할수없고운영유지비용이증대됨에대한문제점등으로인해원천소프트웨어보유요구기대증가및국가적연구개발지원의지 나. 약점요인 국가적인프라에해당되는장비이며, 한정적국내외수요에따른경제성불투명성으로산업계의연구개발에대한소극적인자세및투자유치한계 연구개발불모지분야로서상대적으로부족한연구개발인력및인프라

91 표 24 항공관제시스템의 SWOT 분석 SWOT 분석을통한전략방향도출 S( 강점 ) 정상급의운용기술보유 세계최정상수준의컴퓨터, IT 기술 동북아항공교통허브위치확보의지 연구개발필요성인지및투자의지 W( 약점 ) 한정적국내수요 전문 R&D 인력및연구개발인프라부족 불확실한경제성으로산업체연구개발실적전혀없음 전세계적 CNS/ATM 장비신규구 축추진 O( 기회 ) IT 기술발전속도가속화로장비 교체및 S/W Upgrade 주기단축 후발국신규시장진출기회 SO 전략 세계최정상급의기술잠재력을활용한미래 ATM 시장기반개척 WO 전략 개발된기술을토대로제품화및 국내시장우선진출 해외기술과의격차및기술장벽 유명해외 대기업 위주의 시장 형성 고신뢰성요구로연구개발비용 증대 T( 위협 ) ST 전략 기장비도입해외업체를활용한기술확보전략수립 WT 전략 정부가수요자인국가기반시설임을감안한정부전액투자개발 정부지원을통한국내독자기술확보로관련산업기반구축가능

92 제 4 장연구개발목표및내용 제 1 절연구방향및목표선정 1. 연구방향 가. 연구방향설정기준 항공관제시스템개발연구는궁극적으로정부가수요자인국가기반시설확보및향후차세대항공교통관리의핵심기술확보를목표로, 현재국내여건을고려하여최적의방안으로추진되어야함. 본연구개발과제수행을통해최소한확보해야할성과물은다음과같음 항공관제시스템국산화핵심기술확보를통한기술자립 항공관제시스템실용화 / 산업화기반마련 차세대항공교통관리시스템개발을위한기본인프라구축 차세대항행기술지속적적용 CNS/ATM 국제협력기반마련 항공관제시스템과관련한국내여건은다음과같이요약될수있음 항공관제시스템개발경험없음 IT 기술을기반으로한연구인력및기반기술은우수함 항공관제시스템은정부가수요자인국가인프라로서시장이제한됨 연구개발예산은제한적임 해외선진국의경우, 정부, 연구소, 기업간효율적인업무분장을통해운용장비개발운용및차세대항공교통관리연구를장기적인안목을가지고효과적이고지속적으로추진하고있음. 즉정부기관의경우전체적인안목에서의요구도를정의하고연구소및학계는항공교통관리의핵심알고리즘을연구하고이를규격화하며, 기업은시스템설계및제작과관련한일련의개발업무를수행함 국내여건및해외경험을고려하여최적의연구방향이도출되어야함

93 나. 연구목표방안 연구개발사업의성격, 국내기술수준, 예산, 위험도, 실용화가능성등을고려하여두가지연구목표방안즉, 항공관제시스템의핵심시스템인 항공관제용통합정보처리시스템개발 을목표로하는 가 안과실제운용가능한시스템인 항공관제시스템개발 을목표로하는 나 안을구분하여제시하였으며, 각방안의내용및특징을아래표에정리하였음표 25 연구목표방안비교구분 가 안 나 안 항공관제용통합정보처리시스템목표 항공관제시스템개발개발전략 연구개발후구축사업연계전략 구축사업적추진전략 미래지향적기술유연성확보 ( 핵심기술등해외기술이전기피품목국산화확보 ) 장점 상대적낮은연구개발비 ( 예산범위에조율가능 ) 표준화를통한국내기업경쟁력제고 연구개발로끝날위험성 ( 지속적국가 R&D 추진의지, 장기적단점목표설정필요 ) 초기구축용역사업수주시상대적으로불리 단계별연구성과를가시화할수비고있는목표설정을통해연구개발효과창출유도필요 가시적연구개발결과 ( 개발집중도높음 ) 초기구축용역사업수주시유리 상대적높은연구개발비 ( 개발필요성이없는구성품까지전량확보 ) 국내항공관제시스템관련체계기술수준 ( 시행착오비용과다 ) 및연구비지원환경을고려할때개발위험도매우높음 성과위주로인해연구개발효과상실가능성 ( 해외구매비율상승 ) 집중적예산및인력투입필요 ( 예산지원차질발생시사업추진불가 ) 위표에서각방안의개발목표인 항공관제용통합정보처리시스템 및 항공 관제시스템 의개념도는다음그림과같음. 그림에서항공관제용통합정보처 리시스템은항공관제시스템을구성하는핵심시스템임

94 그림 30 항공관제시스템개념도 항공관제시스템개발과제의목표는기존운용장비의도입사례와같은시스템의단순구축이아닌, 연구개발을통한핵심기술국산화에있으므로, 연구개발의필요성이희박한부수적구성품들까지도모두확보해야하는, 즉구축을위한발주사업과유사한업무범위를가지는 나 안보다는 가 안 ( 항공관제용통합정보처리시스템개발 ) 을연구목표로제안함 가 안은항공관제시스템을구성하는핵심시스템을개발하여이를표준화하는것으로서, 본기획연구에서는개발단계구분여부를기준으로, 가 안을다시두가지의개발방안즉, 2단계개발방식 (1안) 과 1단계개발방식 (2안) 으로구분하여구체적으로검토함 방안별결과물및장단점을요약하면다음표와같음

95 표 26 연구개발방안비교 구분 1안 2안 전략 단계별연구개발전략 (2단계개발 ) 단기적연구개발전략 (1단계개발 ) 방안 결과물 1단계 : 감시정보처리시스템개발 2단계 : 통합정보처리시스템완성 1단계 : 감시정보처리시스템및항공관제장비시뮬레이션시스템 ( 교육, 훈련, 개발용 ) 2단계 : 통합정보처리시스템 통합정보처리시스템개발 통합정보처리시스템 ( 시뮬레이션시스템포함 ) 장점 1단계연구개발을통해국내 부족한연구개발인프라구축및기술축적가능 * 초기소규모예산으로연구개발착수가능 상대적연구개발장기화로미래지향적국제기술변화에대처가능 개발집중도높음 ( 가시적연구개발결과창출을위한효율적추진방안 ) 성공보장시, 상대적으로개발기간및예산소요절감 연구개발사업화및예산확보활동에유리 단점 단계별연구성과가시화가가능한구체적목표설정필요 IT 기술발전속도를고려하여장기간연구개발에따른문제대응필요 국내연구개발경험부재로상대적연구개발위험성높음 예산확보문제발생시개발목표달성불투명 ( 집중적예산및인력투입필요 ) 단기간의성과위주개발추진가능성으로연구개발효과상실가능 *) 해외기술자문결과, 기개발경험에근거하여단계별연구개발을추천 ( 연구개발위험성완화가능 )

96 2. 연구목표 항공관제시스템은시스템설계에따라다양한서브시스템으로구성될수있으나, 기능위주의시스템으로분류할때일반적으로아래와같이구분됨 감시자료처리시스템 감시자료우회처리시스템 비행자료처리시스템 시뮬레이션시스템 감시 / 비행자료외부인터페이스처리시스템 현시시스템 시스템감시제어시스템 녹화 / 재생시스템 지원시스템 소프트웨어정비시스템 비행자료터미널 이들항공관제시스템을구성하는서브시스템중감시 / 비행정보를입력받아관제정보를생성하는핵심정보처리시스템은아래와같음 감시자료처리시스템 감시자료우회처리시스템 비행자료처리시스템 시뮬레이션시스템 감시 / 비행자료외부인터페이스처리시스템 본연구과제의목표는이상의항공관제시스템을구성하는핵심시스템, 소위 항공관제용통합정보처리시스템 을개발하는것임. 또한향후실용화의가능성을제고하고, 국내개발업체의시장진입을용이하게하기위한시험평가및표준화역시연구목표에포함됨 핵심정보처리시스템을검증하고시현하기위한장비인현시시스템시제품을포함한 항공관제용통합정보처리시스템 의개념도는그림 29와같음

97 연구목표요약

98 제 2 절연구개발내용정의 1. 연구개발내용요약 항공관제용통합정보처리시스템개발 시범운용을통한시험평가 항공관제용통합정보처리시스템표준화 2. 항공관제용통합정보처리시스템개발 가. 시스템요구사항 표 27 시스템요구사항 구분개발대상컴퓨터 / 통신시스템요구사항일반신뢰성 / 가용성 / 안전성 내용감시자료처리시스템감시자료우회처리시스템비행자료처리시스템시뮬레이션시스템감시 / 비행자료외부인터페이스처리시스템현시시스템시제품개방형시스템 (Platform, OS) 신뢰성 / 가용성 / 안전성 Fault Tolerant 시스템호환을위해동일사양의컴퓨터시스템사용상용화 / 전문화된소프트웨어개발도구사용산업표준통신시스템 / 프로토콜사용신뢰성, 가용성, 안전성분석적용감시자료 / 비행자료처리삼중화 ( 운용, 운용대기, Cold Standby) 네트워크이중화온라인상태에서유지보수가능접근제어, 사용자인증처리 나. 감시자료처리 최소 30개레이더사이트, 1,200대동시항적자료처리 단일레이더추적 (Mono-Radar Tracking) 및다중레이더추적 (Multi-Radar Tracking) 처리

99 다중센서정보통합처리 ( 기존레이더자료이외에차세대감시장비정보 통합 ) 감시정보에기반한비행관련시스템경보정보처리 다. 비행자료처리 비행계획자료관리 비행계획자료생성, 갱신, 유효성검사 최소 5,000대비행계획서동시처리 최소 25,000대반복비행계획서처리 비행계획에근거한비행궤적예측 감시정보와비행계획자료의중첩 메시지관리및데이터베이스관리 시스템에전달되는모든메시지저장, 처리, 전송 항공고시보 (NOTAM) 및기상전문처리 (AFTN, FDT, 데이터베이스로부터전송 ) SSR 코드발부 현시기및비행계획서출력용지에 RVSM 적용항공기표시 RNP (RNAV) 기능 감시정보및비행계획정보통합에의한시스템경보정보처리 라. 차세대항행장비확장성 위성항법및위성통신분야의기술발전속도에부합하는장비및연구개발수준확보목표 항공기-항공관제시스템간데이터링크규격연구 기존레이더와차세대감시정보데이터퓨전방안연구 미래 CNS 장비통합방안연구 ( 항공종합통신망 (ATN) 등 ) 차세대감시정보로서 ADS-B, Mode-S 통합처리 조종사-관제사데이터통신 (CPDLC) 적용 항공관제정보교환망 (AIDC) 연동

100 마. 관제경보 / 경고처리 감시정보에기반한비행관련시스템경보정보처리 충돌경보 (STCA, Short Term Conflict Alert) 그림 31 충돌경보개념도 최저안전고도경보 (MSAW, Minimum Safe Altitude Warning) 그림 32 최저안전고도경보개념도 접근비행로감시경보 (APM, Approach Path Monitoring)

101 그림 33 접근비행로감시정보 위험공역침범경보 (DAIW, Danger Area Infringement Warning) 그림 34 위험공역침범경보 항공기피납 / 통신두절 / 비상정보 ( 코드 7500, 7600, 7700) 감시정보및비행계획정보통합에의한시스템경보정보처리 항로감시경보 (RAM, Route Adherence Monitoring)

102 그림 35 항로감시경보개념도 허가고도이탈경보 (CLAM, Cleared Level Adherence Monitoring) 그림 36 허가고도이탈경보개념도 상공도착예정시간 (ETO, Estimated Time of Overflight) 보고 위치보고미접수 (MPR, Missed Position Report) 보고 바. 감시자료우회처리 감시자료처리시스템의고장에대비하여감시자료수신하고, 항적을생성시켜이를현시시스템으로제공 감시기능및비행계획자료와의중첩기능유지 경고생성능력을포함한일부기능미포함가능 사. 시간동기화 GPS 위성으로부터의시간신호수신및다른서브시스템의시간동기화

103 외부시스템으로시간정보제공 아. 시뮬레이션시스템 시스템개발 / 시험과관제사교육훈련목적 감시자료, 비행자료등관제시스템의입력자료생성 항공기항적생성을위한모의조종사 (Pseudo Pilot) 기능 자. 감시 / 비행자료외부인터페이스처리시스템 레이더자료포함감시자료전처리 비행자료처리를위한포맷정규화 기운용외부인터페이스와연동 차세대항행장비와의연동 확장성및전체시스템과의연동고려 차. 현시시스템시제품 개발된통합정보처리시스템의검증및시험용시스템 운용콘솔 ( 공중상황현시콘솔, 비행자료현시콘솔 ) 의시제품 공중상황현시기능 공역상에서추적된항적의감시정보및비행계획정보동시현시 지도자료현시 ( 지형, DAIW 경보지역등포함 ) 경보및경고현시 비행자료현시기능 비행계획자료현시 항공고시보 (NOTAM) 전문검색및기상전문검색 전자스트립정보처리 ( 비행계획상태, 관제섹터, 비행특성 ) 3. 시범운용을통한시험평가 시험평가기술개발 ( 국제표준조사등 ) 실제레이더및비행계획자료를활용하여시범적으로개발시스템을운용함

104 으로써성능입증 접근관제레이더 1개이상, 항로관제레이더 1개이상으로부터데이터확보하여적용 최종결과물의실제적용가능성제고를위한시험평가방안및품질보증계획을시스템설계단계에서구체적으로제시 사업완료후기대효과 ( 안전, 관제능력등 ) 를정량화하여제시 4. 항공관제용통합정보처리시스템표준화 핵심구성시스템모듈화 핵심구성시스템인터페이스표준화 감시자료처리시스템인터페이스 비행자료처리시스템인터페이스 감시 / 비행자료외부인터페이스처리시스템

105 제 3 절연차별및최종성과물 제4장연구개발목표및내용에서제안한 1안기준으로할때, 항공관제용통합정보처리시스템개발및시험평가를위한단계별연구기간으로 7년 (1 단계항공관제용감시정보처리시스템개발 4년, 2단계항공관제시스템통합정보처리시스템개발 3년 ) 을제시함 시스템요구규격개발, 기본설계, 상세설계, 제작및시험평가를고려한연차별및최종성과물은아래와같음 표 28 연차별최종성과물

106 제 4 절핵심요소기술정의 국내운용되고있는항공관제시스템을기준으로은 항공관제시스템에소요 되는기술은크게시스템설계기술, 소프트웨어개발기술, 시험평가기술로분류됨 시스템설계 시스템요구규격개발기술 다중분산형시스템설계기술 다중네트워크기반데이터통신기술 고신뢰성실시간시스템설계기술 고장분리및처리기술 소프트웨어개발 소프트웨어공학 (S/W 규격, 설계, 코딩, 시험 ) 다중센서추적및퓨전기술 감시 / 비행정보에의거한경보 / 경고생성기술 휴먼머신인터페이스기술 시험평가 시스템시험평가기술 그림 37 핵심요소기술의정의

107 제 5 장연구추진전략및추진체계수립 제 1 절연구추진전략 1. 국내기술수준요약 연구추진전략을수립하기위해, 항공관제시스템에필요한기술및인프라를시스템개발측면에서분류해보면아래와같음 아래표에서항공관제시스템개발에소요되는전용기술은시스템기술과전용핵심기술임 소요기반기술은 IT기반의 S/W 기술로서국내기술보유수준이매우높음 표 29 국내기술수준요약 구분시스템기술소요기반기술관제시스템전용핵심기술 기술분류 선진국선진국대비대비기술격차기술수준 ( 년 ) 비고 운용 / 정비기술 상 - 관제시스템체계종합기술 중하 5 S/W 엔지니어링기술 중상 2 내외부인터페이스기술 상 - 시험평가 / 인증기술 중 3 데이터분석및인터페이스 상 - 다중네트워크데이터통신 상 - 다중화시스템구성 중상 - 다중화 S/W 프로그래밍 중상 - HMI 및인간공학기술 중상 2 다중레이더트래킹모듈 하 7 비행정보처리모듈 하 3 관제데이터프로토콜 중하 1 관제알고리듬 하 2 미래 ATM 확장기술 중하 5 지속연구필요 관제시뮬레이션 중

108 2. 연구추진전략 상기국내기술수준을바탕으로관제시스템개발을위한추진전략수립 2015년이후의지속적구축및성능개량을위한국제적추세를고려하여장기적시각을가지고연구개발추진 ( 특히미래 CNS/ATM기술발전전망을고려한연구개발필요 ) 현운용시스템을대체할수있는기술기반확보 : Full-scale의체계개발이가능한기술수준확보 미래관제시스템적용기술연구 : 중장기적연구개발목표를설정하여미래기술연구와더불어이를통한인력양성추진 정부가수요자인국가인프라시스템, 제한적인시장, 기술자립화필요등을고려한추진전략수립필요 국내기술력이부족한체계종합, 관제시스템전용핵심기술등은해외기관과협력혹은구매를통하여개발비및개발기간절감을추구하고연구개발위험성감소 미국 MITRE, 네덜란드 NLR, 독일 DLR 등항공관제분야의알고리듬수준에서의연구개발을수행하고있는비영리성기관과의협조, 기술자문및기술용역등통해상위레벨의요구도및체계개발체계를확고히구축하여연구개발의시행착오를줄일수있도록조치 해외단순구매가능한모듈, 부품등은우선적으로구매하여해결하고, 병행하여위탁과제등을통해국산화개발을추진토록하여중장기적으로기술자립화달성할수있는종합계획수립 개발후지적소유권에관련된비용을지불하지않도록주요기술자체개발및단순구매가능품만해외도입 외국과의협력을통해국제적으로인증될수있는수준을목표로개발 개발후, 즉각적인실용화가가능한개발체제구축 내부주요시스템을모듈화하고표준화개념으로주변시스템을확장하는구도의기술개발추진체제를형성하여핵심주요모듈에초기연구개발을집중하여개발비절감도모및국내업체활용의융통성부여 기술자료확보와표준화를통해국내 IT 혹은항공전자분야의전문기업

109 으로기술이활용될수있는체계로연구개발추진 개발후직접양산및국산화구축사업과연결시킬수있도록개발초기에시스템규격을확정하고시험을통해입증토록추진 개발시운영자 ( 관제사등 ) 와유지보수자의적극적인참여로안정적이고신뢰성있는시스템의개발이되도록추진 국가인프라구축과관련된연구개발과제로전액정부지원사업으로추진 개발예산규모, 자본회수기간, S/W 개발인건비의직접비산정불가 ( 국가 R&D 규정 ) 등의문제로연구개발비를부담하는참여기업형태로의사업추진은현실적으로불가능예상 정부가수요자인국가기반시설인항공관제와관련된기술개발임을고려하여전액정부지원사업으로추진필요

110 제 2 절연구추진체계 국내기술수준이낮은관제시스템전용기술은해외기술을활용토록하고, 개 발후기술종속성이없도록국내높은소요기반기술을활용하여주요핵심 기술을국산화개발할수있는가장효율적인추진체계구성필요 그림 38 연구추진체계 정부기관 연구개발요구도제안 구축로드맵및목표설정 시스템요구사양제시 연구개발지원

111 연구개발에필요한관제시설활용지원 시험평가를위한관제시설지원 연구개발지원제도구축 연구개발수준평가 개발시제시스템운용 개선안제안및운용성평가 체계종합기관 관제시스템체계개발기술종합및체계기술확보 개발요구사양도출 ( 체계규격서작성 ) 시스템엔지니어링관리계획수립 (SEMP) 기능및성능할당 인터페이스설계 해외협력을통한체계기술확보 형상관리및표준화 기술자료 (H/W, S/W) 관리 모듈화및표준화 형상관리및품질관리체계구축 시험평가 개발단계별주요시험항목설정및기술수준확인 구성품개발시험 인터페이스시험 체계통합시험 시범운용시험 정부평가결과반영및수정보완 테스트베드구축을위한준비 ( 추가사업화등 ) 관제시스템모듈개발업체군 관제시스템개발에필요한소요기반기술을보유한업체들로구성 데이터프로토콜분석 고신뢰성다중화시스템 다중네트워크데이터통신

112 분산형 S/W 개발 HMI 및인간공학설계 개발주요업무 모듈별인터페이스정의 (ICD 개발 ) 개발규격서작성및성능입증 모듈개발형상관리및품질보증 구성품시험및인터페이스시험 통합시험지원 개발주요모듈혹은시스템 다중화시스템 외부인터페이스처리시스템 감시자료처리시스템 비행자료처리시스템 현시시스템 관제시뮬레이션시스템 기타주요및주변모듈 미래관제기술연구기관 핵심알고리듬연구및개발 미래확장성연구및개발 인력인프라양성

113 제 6 장연구기간및예산 제 1 절연구기간및예산산정 1. 개발비용산정개요 항공관제시스템은감시자료처리, 비행계획처리, 인터페이스처리등의복잡한알고리듬을포함한소프트웨어위주시스템이므로소프트웨어개발비용산정의중요성이매우높음 소프트웨어비용예측의경우, 과거유사한프로젝트를수행한경험이있다면이전프로젝트와현프로젝트의핵심적인차이를파악하고, 개발자또는프로젝트매니저의경험및직관을바탕으로비용을예측할수있으나, 유사한프로젝트경험이없는경우, COCOMO 또는 COCOMO II와같은방법을적용하여개략적인비용예측가능함 2. 소프트웨어비용산정기법가. 소프트웨어비용산정의정의 개발소프트웨어범위를측정할수있는소요공수, 투입인력, 개발기간등을파악하여실행가능한계획을수립하는것 소프트웨어의개발시에정보시스템의구축에필요한기능과규모를근거로하여직접적으로투입이필요한비용을예측하는데필요한과학적, 합리적, 경험적인활동 나. 소프트웨어비용산정의필요성 소프트웨어제품의비용을산정하는과정에서정확한비용과일정계산에오류가많음 소프트웨어의전체적인규모파악을통해서사전에비용을분석하고대응하기위한방안 발주자와수주자간에합리적이고신뢰할수있는수준의비용계약에필요한방법필요

114 소프트웨어개발의생산성측정방안과개발비용에대한근거제시로저가입 찰및소프트웨어품질저하지양 다. 소프트웨어비용산정기법의종류 표 30 소프트웨어비용산정기법의종류 구분상향식하향식수학적 산정방식별주요내용 경험과전문지식이많은개발자들이인력, 시스템크기, 필요예산등을합으하여결정예 ) Delphi 기법 업무분류구조로정의, 각구성요소에대한산정을독립적으로실시한후이를집계하여산정예 ) LOC(Line Of Code) 기법 프로젝트개발비산정의자동화를목표로함예 ) COCOMO, FP(Function Point) 기법 라. Delphi 기법 (1) 개념 델파이기법은한나라의연구수준이나미래의특정시점을예측하는경우, 특히현재의상태에대한일반화 / 표준화된자료가부족한경우, 전문가적인직관을객관화하는예측의방법으로많이사용되어지는기법임 즉, 델파이기법은내용이아직알려지지않거나일정한합의점에달하지못한내용에대해다수의전문가의의견을자기기입식설문조사방법이나우편조사방법으로표준화와비표준화도구를활용하여수회에걸쳐피드백 (feedback) 시켜그들의의견을수렴하고합의된내용을얻는, 소위전문집단적사고를통하여체계적으로접근하는일종의예측에의한정책분석방법이라고볼수있음 델파이기법과똑같지는않지만의도적인면에서비슷한방법으로이루어지는브레인스토밍이있음

115 (2) 특징 델파이기법은각전문가들에게개별적으로설문서와그종합된결과를전달 / 회수하는과정을거듭함으로써독립적이고동등한입장에서의견을접근해나갈수있도록하려는것임 따라서설문서의응답자는철저하게익명성이보장되므로외부적인영향력으로결론이왜곡되거나표현이제한되는예가매우적음 또한, 통제된피드백 (feedback) 과정을반복하기때문에주제에대한계속적인관심과사고촉진 / 종합된의견의전달은질문서에대한답을집계하는형식으로이루어지게됨 따라서통계적으로의견을처리하여제시함으로써그룹내의의견차이정도를보여주고, 강한소수의견에대해서도내용을파악할수있도록해줌 하지만질문서에의지하는경향이나타나므로질문서자체가잘못되면델파이조사자체가잘못될수있는결정적인문제점도가지고있음 (3) 델파이기법의단계 관련분야전문가집단구성 : 알고자하는내용에대해가장잘알고있으리라고믿어지는전문가를 30명에서최고 100명까지선정하여패널을구성 1차질문 : 구성된패널을통해개방형질문을하여그들의견해를모두나열함으로가능한많은자료를수집 / 분석하여항목으로구성, 폐쇄형질문지작성 2차질문 : 이폐쇄형설문지를동일대상자에게보내는 2차질문을실시. 이때는문항에점수를주거나중요도를측정하여일정수의중요문항을선택하게함 3차질문 : 수집된결과를항목별로종합하여전문가전체의항목별도수, 평균, 또는표준편차등을제시하여다시동일집단에게보내어중요문항을선택하게함 4차질문 / 피드백 : 셋째단계의결과를가지고면담을실시. 이와같은방법으로전문가들사이에어떤합의점을찾을때까지여러차례의설문을통하여최종결과로얻음

116 (4) 장점 편향된토의에쏟는시간과노력의낭비를줄일수있음 연구자에의해통제되기때문에초점에서크게빗나가지않음 시간적 / 경제적 ( 회의비 / 체제비 / 인건비등 ) 으로절약할수있음 협의회보다시간 / 빈도등이덜제약받음 다수의전문가의견을수렴, 피드백 (feedback) 할수있음 익명성이있고독립적이기때문에자유롭고솔직한전문가의의견을들을수있음 몇몇사람의의견이나분위기에말려휩쓸리지않음. 또한체면이나위신에의해다른결정을하지않음 (5) 단점 질문지조사방법자체에결함이있을수있다. 또한문제가참여자들에게맡겨만지기때문에문제의확실한속뜻을알기가어려움 다른질문지와마찬가지로회수율이높지않다. 조사가 1/2/3/4 반복되어감에따라회수율은점점낮아지게됨 반복적조사이기때문에조사를끝내려면장기간이필요함. 단기간의조사는용이하지않음 문제와처리결과를직접주고받을수없음 통계적처리결과에무의식적으로따라갈수있음 현재성을중시하는현대인에게미래에의무관심을나타내게할수있음 한두가지의확신만을가지고미래를볼경우, 미래를단순화할수있음 전문가들이과도한확신으로환상적이거나체제전체를판단못하게할수있음 조작적가능성도가지고있음 참여전문가들이설문에대하여신중하지못할수있음 델파이조사에의한예측연구는불확실한상황을연구대상으로삼고있다는기본적인한계를가지고있음

117 마. LOC(Line Of Code) 기법 (1) 개념 개발자의관점에서크기중심으로소프트웨어규모를측정하는방식으로직접적으로소프트웨어소스코드라인수를측정 (2) 장점 측정하기쉽고이해하기쉬움 기존의많은프로젝트측정모델들은주요입력으로 LOC를이용하고있음 LOC를중심으로예측하는자료들이이미충분히존재 많은측정모델이 LOC를중요한입력값으로사용 (3) 단점 LOC 측정은프로그래밍언어에의존 LOC 척도는잘설계된짧은프로그램일수록불리함 개발초기의계획및분석단계에서정확한 LOC를측정하는것은불가능 프로그래밍언어에따라크기가가변적인 LOC의기준이모호하고표준이결여되어있음 바. FP(Function Point) (1) 개념 소프트웨어의크기를결정하는소프트웨어기능유형별수량과성능및품질요인들이영향도를고려하여계산되는수치 기능점수요소들은소프트웨어정보영역의가산적척도들과소프트웨어복잡성에대한주관적측정을기초로한실험, 관찰에의한관계성을이용하여유도됨 Application 크기를결정하는 Application 기능유형별수량과성능및품질요인들의영향도를고려하여계산되는수치 기능증대요인의수및요인별난이도가중치를정하여기본기능점수를계산

118 (2) FP의장점 프로그래밍언어에독립적이어서일반언어또는비절차적언어에도적용가능 중복을지양한짧은코드불이익해소 소스크기뿐아니라복잡도등적용 프로젝트개발초리에쉽게알려질수있는자료에기초하여작성 (3) FP의단점 주관적자료 ( 복잡도 ) 에기초계산 능숙한기술과축적된경험있는전문가필요 프로젝트영역정보수집곤란 개발초기알려질수있는자료저조 사. COCOMO (COnstructive COst MOdel) (1) 개요 1981년 Barry Boehm 교수에의해미국방산업체인 TRW의자료를바탕으로개발되었음 소프트웨어개발비용, 필요한개발기간을예측하는방법으로서, 63개프로젝트자료를바탕으로함 알고리즘비용모델로서어떤소프트웨어척도 ( 대체적으로크기 ) 를프로젝트비용에관련시킨과거의비용정보를사용하여모델이개발됨. 이척도에대한추정이행해지고모델은필요한노력을예측함 Project Category (Mode) 에따라다른공식을적용함 Organic (simple) : Relatively small software teams developing software in a highly familiar, in-house project Semidetached (average) : An intermediate stage between organic and embedded Embedded (complex) : Need to operate with tight constraints, embedded in another system, rigid operating procedures, high cost of change, complex hardware interface

119 (2) 장점 잘문서화되어있고, 공개모델로이용할수있으며공개모델과상용도구들에의해지원됨 다양한조직이광범위하게이용하고평가하여왔음 1981년에처음소개되고 (Boehm, 1981), Ada 소프트웨어개발에맞도록다듬어지고난후 (Boehm and Royce, 1989), 2000년에발표된가장최근의버전인 COCOMO II (Boehm et al., 2000) 까지이어진전통있는모델임 (3) 단점 명세서만활용가능한때에는프로젝트의초기단계에서 Size를추정하기가종종어려움. 기능점수와객체점수의추정은소스코드의크기를추정하는것보다더쉽지만종종부정확함 사람들의배경과개발중인시스템유형에관한경험에따라추정치가다양함 아. 비용산정기법선택 항공관제시스템내장소프트웨어의경우, 유사한프로젝트경험이없고, 개략적인 Line of Code (200,000 ~ 300,000) 만추정될뿐이므로, COCOMO II 방법을적용하여개략비용을예측하였으며, 이를위해 COCOMO II 알고리즘이내장된상용비용예측툴인 Cost Xpert를사용함 해외개발업체의경험에의거하여 LOC 250,000을근거로비용및기간을산정함 3. COCOMO 분석결과가. 개략개발비용및기간산정결과 항공관제용통합정보처리시스템개발기준 소프트웨어개발비용 : 2천 7백만달러 ( 인플레이션고려 ) 시스템통합비용 : 3 백만달러

120 소요 Man-Month 소요기간 : 1508 Man-Month : 38 개월 나. 예측결과보고서

121 다. 업무분해구조예측 라. 개발단계별자원분배예측 그림 39 업무분해구조예측 그림 40 개발단계별자원분배예측

122 마. 개발일정예측 그림 41 개발일정예측

123 4. 국내운용시스템도입검토 국내에도입된항로관제시스템및접근관제시스템에대한비용을조사함 아래표와같이시스템요구조건에따라작게는 50억에서크게는 400억수준으로다양하게나타남 표 31 국내운용시스템도입검토 서울접근관제소에시스템을납품설치한경험이있는 Thales의자문에따르면, 전체항공관제시스템에서소프트웨어가차지하는비용비중은 80% 수준임 국내장비도입시사용자요구사항반영및시스템운용시험을위해 1~2 년이상소요되었음 5. 개발기간및예산산정 항공관제용통합정보처리시스템개발을위해소요되는기간은단계구분없이개발할경우 (2안) 은 COCOMO 분석결과에근거하여약 4년정도소요될것으로예측됨 체계통합, 수정보완및시범운용시험 1년을추가하여총개발기간은 5년

124 을제안함 개발예산은소프트웨어개발비용 ( 약 250억원 ) 에하드웨어비용, 시스템통합시험, 시범운용시험을포함하여약 324억원소요될것으로예상됨 개발예산 324억원은항공관제핵심시스템개발및시험에소요되는최소비용으로서, 통상의항공관제시스템도입대개발비율을고려할때상대적으로매우낮은수준임 ( 항공관제시스템은원자력발전소수준의신뢰성, 가용성, 안전성이요구되는고위험시스템으로서, 해외자문기관의 Rule of Thumb에의하면, 개발대도입의비용비율은최소 17배에달함 ) 1안 (2단계개발방안 ) 은 1단계항공관제용감시정보처리시스템개발에소요되는기간 4년에 2단계항공관제용통합정보처리시스템통합개발에소요되는기간 3년을더하여총 7년소요될것으로예측됨 개발예산은소프트웨어개발비용, 하드웨어비용, 시스템통합시험비용을포함하여약 361억원 (1단계 150억원, 2단계 211억원 ) 소요될것으로예상됨 이를바탕으로국내상황을고려한연구개발예산규모를산정한결과 ( 제 2 절참조 ), 1안기준으로할때약 310억원 (1단계 145억원, 2단계 165억원 ) 의예산이적정한것으로판단

125 제 2 절일정표및예산표 제 4 장연구개발목표및내용에서제안한 1 안기준으로할때개발업무 및기간별연구개발비, 연차별연구개발비는아래와같음 1. 개발업무및기간별연구개발비 (1 단계 ) 표 32 개발업무및기간별연구개발비 (1 단계 ) 항목 X X+1 X+2 X+3 예산 ( 백만원 ) Milestone SRR/SDR PDR CDR TRR esips 시스템요구도분석 679 esips 시스템개념설계 68 esips 하드웨어기본설계 136 esips 하드웨어상세설계 136 esips 하드웨어제작 271 esips 하드웨어구성품시험 102 esips 소프트웨어개발계획수립 271 esips 소프트웨어요구도분석 2,565 esips 소프트웨어시험계획수립 170 esips 소프트웨어상세설계 2,036 esips 소프트웨어제작 ( 코딩 ) 1,476 esips 소프트웨어단위시험및구성품시험 1,323 esips 소프트웨어시험절차수립 407 esips 소프트웨어시험평가환경구축 509 esips 소프트웨어통합시험 509 esips 시스템통합시험 2,715 eatips 시스템요구도분석및개념설계 814 관제핵심알고리듬연구 290 예산 ( 백만원 ) 2,845 4,027 4,073 3,532 14,477 esips : Enhanced Surveillance Information Processing System ( 감시정보처리시스템 ) eatips : Enhanced Air Traffic Information Processing System ( 통합정보처리시스템 )

126 2. 개발업무및기간별연구개발비 (2 단계 ) 표 33 개발업무및기간별연구개발비 (2 단계 ) 항목 X+4 X+5 X+6 예산 ( 백만원 ) Milestone PDR CDR TRR eatips 시스템요구도분석 840 eatips 시스템개념설계 84 eatips 하드웨어기본설계 168 eatips 하드웨어상세설계 168 eatips 하드웨어제작 336 eatips 하드웨어구성품시험 126 eatips 소프트웨어개발계획수립 336 eatips 소프트웨어요구도분석 3,176 eatips 소프트웨어시험계획수립 210 eatips 소프트웨어상세설계 2,521 eatips 소프트웨어제작 ( 코딩 ) 1,827 eatips 소프트웨어단위시험및구성품시험 1,638 eatips 소프트웨어시험절차수립 504 eatips 소프트웨어시험평가환경구축 630 eatips 소프트웨어통합시험 630 eatips 시스템통합시험및시범운용시험 2,941 관제핵심알고리듬및미래 ATM 기술연구 392 예산 ( 백만원 ) 6,032 6,108 4,388 16,528 eatips : Enhanced Air Traffic Information Processing System ( 통합정보처리시스템 )

127 3. 연차별연구개발비 (1 단계 ) 상세내역은부록 F. 연구개발비세부내역참조 표 34 연차별연구개발비 (1 단계 ) ( 단위 : 백만원 ) 비목 연도 2007 년 2008 년 2009 년 2010 년합계비율 (%) 1. 인건비 801 1,021 1, , % 내부인건비 801 1,021 1, , % 외부인건비 % 2. 직접비 1,565 2,416 2,037 2,472 8, % 연구기자재및시설비재료비및전산처리관리비 % % 시작품제작비 , , % 여비 % 수용비및수수료 % 기술정보활동비 1,015 1, ,230 3, % 연구활동비 % 부지매입비 % 3. 위탁연구개발비 % 4. 간접비 , % 합계 2,845 4,027 4,073 3,532 14, %

128 4. 연차별연구개발비 (2 단계 ) 상세내역은부록 F. 연구개발비세부내역참조 표 35 연차별연구개발비 (2 단계 ) ( 단위 : 백만원 ) 비목 연도 2011 년 2012 년 2013 년합계비율 (%) 1. 인건비 1,342 1,360 1,251 3, % 내부인건비 1,342 1,360 1,251 3, % 외부인건비 % 2. 직접비 3,921 3,970 2,413 10, % 연구기자재및시설비재료비및전산처리관리비 % % 시작품제작비 1,640 2,267 1,377 5, % 여비 % 수용비및수수료 % 기술정보활동비 1,820 1, , % 연구활동비 % 부지매입비 % 3. 위탁연구개발비 % 4. 간접비 , % 합계 6,032 6,108 4,388 16, %

129 제 7 장성과목표및성과지표 본연구개발사업수행시, 평가를위한성과목표및성과지표는아래와 같음 그림 42 성과목표및성과지표