Noise Analysis for the Operation of the eVTOL PAV using AEDT (Aviation Environmental Design Tool)

AEDT(Aviation Environmental Design Tool)를 이용한 전기추진 수직이착륙형 PAV 운영을 위한 소음 분석

Noise Analysis for the Operation of the eVTOL PAV using AEDT (Aviation Environmental Design Tool)

윤 주 열 · 이 봉 술 · 황 호 연

세종대학교 항공우주공학과

Ju-Yeol Yun · Bong-Sul Lee · Ho-Yon Hwang

Department of Aerospace Engineering, Sejong University, Seoul, 05006, Korea

[요 약]

본 논문에서는 우리나라에서 가장 교통이 혼잡한 수도권에서의 출퇴근 시나리오를 선정하고, 미국연방항공국에서 개발한 AEDT (aviation environmental design tool) 소트프웨어를 사용하여 PAV (personal air vehicle) 운용 시 발생하는 소음 분석을 수행하 였다. 미항공우주국에서 선보인 ODM (on-demand mobility) 개념에서 PAV를 운용하기 위한 안전성 다음으로 소음이 중요한 고 려요소이다. PAV의 정확한 NPD (noise power distance) 데이터가 공개되어 있지 않는 문제를 해결하고자 eVTOL (electric vertical take off and landing) PAV와 같은 저소음 PAV를 민간용 헬리콥터로 모델링하여 소음 분석을 수행하고, 해당지역의 주거 적합성 을 예측하였다. 전기추진과 같은 소음 감소 기술의 적용은 소음 노출 레벨을 큰 폭으로 감소시켰고, 수도권 내에서 소음문제 없이 PAV를 이용한 출퇴근이 실현 가능하다는 결론에 도달하였다.

[Abstract]

In this paper, we selected commuting scenarios in the most congested metropolitan area in Korea, and conducted noise analysis during personal air vehicle (PAV) operation using aviation environmental design tool (AEDT) software which was developed by Federal Aviation Administration (FAA). Noise is the second important factor after safety in order to operate PAVs through concepts such as ODM (on-demand mobility) introduced by National Aeronautics and Space Administration (NASA). Noise analysis were performed by modeling low-noise ePAVs as commercial helicopters and predicted residential suitability in order to resolve problems in which accurate NPD (noise power distance) data from PAVs were not released. The application of noise reduction technology such as electric propulsion has significantly reduced noise exposure levels and has reached the conclusion that commuting with PAVs is feasible without noise problems in the metropolitan area.

Key word :

https://doi.org/10.12673/jant.2019.23.4.265

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-CommercialLicense(http://creativecommons .org/licenses/by-nc/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Received 22 July 2019; Revised 1 August 2019 Accepted (Publication) 25 August 2019 (30 August 2019)

*Corresponding Author; Ho-Yon Hwang Tel: +82-2-3408-3773

E-mail: [email protected]

Ⅰ. 서 론

현재 전 세계적으로 교통체증이 증가하고 있고 , 국내에서도 수도권 내의 교통 혼잡이 극심한 상태이다. 이에 따라 PAV (personal air vehicle)가 그 대안으로 제시되고 있다. 미항공우 주국 (NASA; National Aeronautics and Space Administration)에 서 선보인 ODM (on-demand mobility)은 PAV를 여러 사람이 공유하면서, 사용자가 원하는 임무에 따라 선택할 수 있는 door-to-door 방식의 항공 교통수단이다. 또한, 최근 NASA에서 는 통근 ·통학 인구가 밀집되어 있는 지역에서의 교통 혼잡 해 결방안으로 “Hoverless VTOL Hyper Commuter Mission Concept”를 선보였다. 이는 미국에서 가장 교통 혼잡이 심한 것 으로 알려진 실리콘 밸리 주변의 출퇴근 시나리오에 적용하였 다[1].

수도권처럼 인구가 밀집되어 있는 곳에서 PAV를 운용하기 위해서는 안전성 다음으로 소음이 중요한 고려요소이다. 소음 공해는 다른 환경문제와 달리 지속적으로 증가하는 경향이 있 으며, 크게 경제적 영향과 환경적 영향으로 나눌 수 있다. 최근 경제 수준의 향상에 따라 환경이 삶의 질을 결정하는 중요한 요 소로 부각되므로 PAV 운용 시 발생하는 소음에 대해 분석할 필요성이 높아지고 있다 [2].

항공기 소음은 일반소음과 달리 음량이 매우 크고, 주된 소 음원이 항공기 엔진의 소음이므로 그 주파수가 고주파 성분을 포함한 금속성의 음질을 가지고 있다. 또한, 항공기 운항 시간 에 따라 주간과 야간에 지속적으로 발생하며, 발생 장소가 상공 이기 때문에 소음이 미치는 면적이 광범위하여 차단 시설의 설 치가 어렵다 [2].

항공기 소음의 평가는 항공기 기종에 대한 소음 평가와 주민 들이 실제로 느끼는 주거지 소음에 대한 물리적 정량화이며, 일 반적으로 항공기 소음 관련 규제나 환경기준에서 사용하는 것 은 주거지 소음 평가이다 [2]. 항공기 소음 평가 단위는 각 나라 마다 다르고, 우리나라의 경우 WECPNL (weighted equivalent continuous perceived noise level)을 사용하고 있다. 세계적인 추 세를 보면 미국, 유럽 등 선진국의 경우 등가소음도 방식인



계열의 평가 단위를 채택하고 있으며 , 표 1과 같이 우리나 라와 중국에서만 WECPNL을 사용하고 있다. 최고소음도 방식 인 WECPNL의 취약성과 세계적인 추세에 따라 환경부는 

방식으로 변경하는 소음·진동 관리법 개정안을 발표하였고, 2023년부터 본격 시행하기로 밝혔다.

AEDT (aviation environmental design tool)은 FAA (Federal Aviation Administration)에서 개발한 소프트웨어로 항공기의 소음, 연료 소모, 배출가스, 대기 오염과 같은 환경적 영향을 분 석하며 소음부분은 이전에 개발되었던 INM (integrated noise model)을 기반으로 설계되었다[3]. INM은 항공기 소음 모델링 소프트웨어로서 항공기 모델, 비행 경로, 운항수에 따른 소음 피 해를 분석하며, 현재 사용 중인 헬리콥터와 비행기에 대한 NPD (noise power distance) curve 데이터를 포함하고 있다. INM은

소음 분석을 수행하기 전에 운항수와 비행경로를 지정해주어야 하며, 운항수는 연간 총 운항수를 365일로 나눈 수를 의미한다.

현재 PAV 시장에는 저소음 eVTOL (electric vertical take off and landing)이 상용화를 앞두고 있지만, AEDT에서 적용하기 위한 정확한 NPD 데이터는 공개하지 않고 있다. 또한, PAV 운 용을 도심 내 교통 수단 으로서 적용한 사례가 없기 때문에 비 교할 수 있는 데이터도 없다. 따라서 미래의 PAV 운용 시 정확 한 소음 측정을 위해 현실적인 기준 모델을 만들어야 한다. 본 논문에서는 수직이착륙 PAV 운항을 AEDT에서 적용 가능한 민간용 헬리콥터로 모델링하여 소음해석을 수행하고, NPD 데 이터를 수정하는 대신 운항수 조정을 통하여 소음 감소 기술의 영향에 대해 분석하였다.

Ⅱ. 항공기 소음 평가방법

항공기 소음의 평가 단위는 나라마다 다르며, 한국의 경우 항공기 소음 평가의 방법으로 WECPNL을 채택하고 있다.

WECPNL은 국제민간항공기구 (ICAO)에서 1971년에 공표한 항공기 소음 평가 단위이며 항공기의 운항 대수, 운항 시 소음 도, 소음 지속 시간, 소음 발생 시간 등을 감안하여 연속적인 소 음 피해 정도와 같은 단위로 환산한 것이다. 일본의 경우 ICAO 에서 제안한 식을 아래 식과 같이 근사화 하였지만 사용하지 않 고, 현재 한국과 중국에서만 이를 사용하고 있다[5].



  

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   (1)

여기서  

는 1일간 항공기 통과 시 마다 측정된 소음도 최 고치의 평균값, 

은 07:00~19:00 동안의 비행 회수, 

는 19:00~22:00 동안의 비행 회수, 

는 22:00~07:00 동안의 비행 회수를 의미한다.

Country Target Classification

criteria Unit Korea Commercial Environment WECPNL China Commercial Environment WECPNL Japan Commercial Environment



USA

Commercial Environment





Military Regulation



France Commercial Regulation



Germany Commercial, Regulation



Military Regulation



표

1. 주요 국가들의 항공기 소음 평가 단위[4]

Table 1. Aircraft noise evaluation unit of major countries [4]

식 (1)에서 야간 소음( 

)에 대해 큰 가중치를 부과한 것을 볼 수 있다. 하지만 이러한 평가방법은 여러 가정을 거쳐 근사 화되었기 때문에 소음 발생 패턴이 복잡해지거나 지속시간이 긴 경우 정확도가 낮아질 수 있는 단점이 있다 [2]. 또한, 국내의 공장, 도로, 생활소음 등 다른 환경소음은 등가소음도 방식 ( 

)을 적용하기 때문에 항공기 소음과 비교하기 어렵고, 지 속적인 소음 노출의 총합을 반영하기에 한계가 있다. 표 1과 같 이 현재 전 세계적인 추세를 보면 미국 , 유럽 등 선진국은 등가 소음도 방식인 

을 채택하고 있다 [2]. 이에 따라 2017년 대 한민국 환경부는 국제적으로 통용되는 단위로 통일하기 위해 항공기 소음 단위를 현행 최고소음도 방식인 WECPNL에서 등 가소음도 방식인 

으로 변경하고 , 2023년부터 본격 시행한 다고 밝혔다.



(day-night average sound level)은 미국, 뉴질랜드, 유럽 일부국가에서 사용하고 있는 항공기 소음 평가 단위로 등가소 음레벨을 기준 단위로 하여 하루의 매시간당 등가소음도를 측 정하고 야간의 매시간 측정치에 10 dB의 가중치를 준 후에 24 시간을 나눈 평균 소음 레벨이다.



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

  × 

  × 

 (2)



(day-evening-night average sound level)은 저녁에는 5 dB, 야간에는 10 dB의 가중치를 부여한 평균 소음 레벨이며, 유 럽 일부 국가에서 적용하려는 연구가 진행되고 있다 [5].



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·

 

 (3)

본 연구에서는 한국에서의 항공기 소음 단위 개정안과 PAV 상용화 시기에 맞추어 등가소음도 방식인 

을 사용하여 한 국 수도권 내 VTOL PAV 소음 분석을 수행하였다.

Ⅲ. PAV 운용 모델

3-1 출퇴근 시나리오 선정

최근 서울특별시의 상승하는 집값을 잡기 위해 수도권 외곽 지역에 신도시가 증가하고 있다 . 현재 대한민국의 신도시 개발 은 1기, 2기를 거쳐 2018년 12월에 3기 신도시 개발 발표가 있 었다. 하지만 1, 2기 신도시는 개발 완료 이후에야 교통망이 도 입되고, 2기 신도시 중 일부는 교통망 확충이 되지 않아 교통체 증을 겪고 있다 . 이러한 상황에서의 3기 신도시 개발은 수도권 으로의 교통 체증을 더욱 심화시킬 것으로 예상된다. 또한, 한 국 교통 연구원 보고서에 따르면 전국 도로의 약 22.7% 밖에 되 지 않는 수도권 도로가 교통 혼잡 비용 전체의 61.7%를 차지함 으로써 수도권 내 교통 혼잡이 극심한 상태임을 보여준다 [6].

그림

1. 수도권 내 출퇴근 인구 분포

Fig. 1. Percentage of commuting population in the Seoul

그림 2. 서울 내 출퇴근 인구 분포

Fig. 2. Percentage of commuting population within Seoul.

그림 3. 인천 내 출퇴근 인구 분포

Fig. 3. Percentage of commuting population within

그림 4. 경기도 내 출퇴근 인구 분포

Fig. 4. Percentage of commuting population within

따라서, 본 연구에서는 수도권 내의 출퇴근 시나리오 선정을 위해 2010년 통계청에서 시행한 인구주택 총조사 데이터를 분 석하였다[7]. 이에 따르면 수도권(서울, 인천, 경기도) 내 통근·

통학 인구는 총 14,118,144명이며, 그 중 서울특별시로 유입되 는 인구의 수는 6,680,871명이다. 수도권 내 통근·통학 인구 전 체의 48%를 차지하며 그림 1과 같다.

그림 2와 같이 서울특별시 내에서 인구가 가장 많이 유입되 는 자치구는 강남구(11.19%), 서초구(5.77%)이며, 그림 3, 4와 같이 인천 및 경기도 내에서 통근·통학 인구가 가장 많은 지역 은 부평 (20.45%), 수원(9.7%)이다. 이에 따라, 부평과 수원에서 각각 출발하여 강남·서초로 도착하는 두 가지 경우의 출퇴근 시나리오를 선정하였다 .

3-2 PAV 선정

저소음 eVTOL의 상용화를 앞두고 있지만 개발사에서 NPD 데이터는 공개하고 있지 않아 정확한 소음 분석이 어려워 본 논 문에서는 eVTOL 운항을 헬리콥터로 모델링을 수행하는 것이 합리적이라고 판단된다 .

도심 PAV 운용 조건에 맞는 PAV 비행대 구성(fleet composition)을 찾기 위해 현재 운용중인 미국 민수용 헬리콥터 의 데이터를 분석하였다. 미국 내에서 운용중인 헬리콥터에 관 한 2015 FAA Civil aircraft registry database는 어떤 유형의 헬리 콥터가 가장 많이 사용되는지 보여주고, 현재 시장의 수요를 반 영하였다. 또한 헬리콥터 fleet data는 좌석의 수와 엔진 유형에 따라 분류할 수 있다[8]. 표 2와 같이 네 개로 분류된 범주에서 가장 많은 헬리콥터를 대표로 선정하고, 이를 퍼센트로 나타내 어 현재 시장 수요를 반영하였다 [9].

3-3 운용 횟수 선정

2010년 통계청에서 시행한 인구주택총조사 데이터를 이용 하여 두 시나리오에 대한 출퇴근 인구를 표 3에 나타내었다. 첫 번째는 부평구에서 서초, 강남으로 출근하는 인구의 수, 두 번 째는 수원에서 서초, 강남으로 출근하는 인구의 수를 나타낸다.

이 두 시나리오에 대해 각각 5%, 10%의 인구를 하루 동안 PAV 를 이용하는 통근 인구로 가정하고, 계산된 통근 인구는 표 2에 서의 헬리콥터 범주의 각 퍼센트와 곱해져 표 4, 5와 같이 나타 내게 된다. 이는 하루 동안의 PAV 운용 횟수를 뜻하며, AEDT 에서 출퇴근 시간대 별로 적용되어 소음 분석을 수행하게 된다 .

3-4 수직이착륙장 및 비행 경로 선정

강남·서초구 내에서 고층빌딩 옥상에 위치한 헬리패드 (helipad)를 수직 이착륙장으로 사용할 수 있지만, 주로 개인소 유의 건물이기 때문에 위급 상황과 같은 공공의 이익을 위해서 사용되고, 지역 법령에서는 이를 사용하는 것을 허용하고 있지 않다. 이러한 문제를 해결하기 위해 NASA에서는 도시 고속도 로의 입체 교차로를 활용하는 방안을 제시하였다. 입체 교차로 는 새로운 수직 이착륙장 건설 대신 기존의 인프라를 재사용 한 다는 점에서 시간과 비용을 감소시킬 수 있고 , 고속도로와 연계

되어 있어 접근성이 높다는 장점이 있다[10]. 서초 IC는 강남·

서초구 지역과 가깝고, 그림 5와 같이 최대 지름이 96 m (315 ft) 이다. 평균적인 항공기 수직 이착륙장의 지름이 15.24 m (50 ft) 이기 때문에 동시에 여러대의 운행이 가능하고, 서울시 내에서 교통 혼잡이 가장 심한 곳이므로 VTOL PAV가 상용화 되었을

Departure region Helicopter 5%

Commuter

10%

Commuter

Suwon

R 22 188 377

R 44 220 440

Bell 206B 485 970

S-76C 51 102

표

5. 수원에서 서초 시나리오 운용 횟수

Table 5. Daily operation numbers from Suwon to Seocho.

Category Representative

helicopter Count Percentage(%) 1-2 seat piston Robinson R22 1,165 19.95 3-5 seat piston Robinson R44 1,160 23.29 6-8 seat piston Bell 206B 3,001 51.39 9-12 seat piston Sikorsky S-76C 314 5.38

Total 5,840 100

표

2. 헬리콥터 fleet composition[9]

Table 2. Summary of representative helicopter fleet

Departure region Arrival region Count

Bupyeong

Seocho 2,528

Gangnam 5,155

Total 7,683

Suwon Seocho 7,528

Gangnam 11,348

Total 18,876

표

3. 시나리오별 출퇴근 인구수

Table 3. Commuter numbers for each scenario.

Departure region Helicopter 5%

Commuter

10%

Commuter

Bupyeong

R 22 77 153

R 44 89 179

Bell 206B 197 395

S-76C 21 41

표

4. 부평에서 서초 시나리오 운용 횟수

Table 4. Daily operation numbers from Bupyeong to Seocho.

경우 고객 수요가 높을 것으로 예상된다. 두 시나리오에 대한 출발 지점 역시 입체 교차로를 활용하여 부평 IC와 수원 IC로 선정하였다. 즉, 시나리오 Ⅰ은 부평 IC에서 서초 IC, 시나리오

Ⅱ는 수원 IC에서 서초 IC 이다.

본 논문에서는 헬리콥터를 이용하여 소음 분석을 하므로 AEDT 내에서 각 지점마다 헬리패드를 부여하여야 한다. 이는 소음 분석 시 헬리패드를 적용하지만 실제로 미래에 출퇴근 인 구가 사용할 작은 PAV 운용센터나 PAV 허브를 나타낸다. 비 행 경로는 그림 6, 7과 같이 각 시나리오에 대해 출발, 도착 지 점 사이의 최단 거리인 직선경로로 설정한다.

Ⅳ. 소음 분석

4-1 수직이착륙장 및 비행경로 설정

출퇴근 시나리오를 분석하기 위해 AEDT 내에서 새롭게 공 항을 지정하고 헬리패드를 부여하여야 한다. 각각의 헬리패드 는 실제 위도, 경도, 고도 데이터가 적용되고, 부평 IC, 수원 IC 에서 출발하여 서초 IC로 도착하는 직선 비행경로를 부여한다.

일반적으로 AEDT에서 소음 분석 수행 시 특정 공항 주변의 소 음만 분석하기 때문에 이륙지점에서의 항공기와 착륙지점에서 의 항공기만을 모델링한다. 따라서, 이 시나리오에서의 flight track은 두 공항의 중간에서 끝나거나 시작되도록 설정해야 된 다. 즉, 그림 8과 같이 departure track은 부평 IC에서 시작하여 두 수직이착륙장의 중간지점에서 끝나고, arrival track은 두 수 직이착륙장의 중간지점에서 시작하여 서초 IC에서 끝난다.

4-2 Receptor 및 운용 설정

Receptor Sets는 grid 유형을 사용하고 X count는 300, Y count는 100으로 설정하여 총 30,000개의 receptors를 각각의 시 나리오 경로 내에서 모델링하였다 . 각각의 receptor 사이의 간 격은 0.08 nautical mile (486 ft)로 설정하였다.

PAV 운용 시간은 오후 시간대로 특정 지었다 (7:00 p.m. to 10:00 p.m.). 표 4에서 구한 하루 동안의 헬리콥터 기종별 PAV 운항 count를 특정 시간대에 따라 적용하고, 적용한 모든 PAV 운항들에 대해 annualization을 수행한다.

4-3 소음 결과 데이터

미국 FAA는 65 dB 을 주거 적합성에 대한 임계 소음 노출 수 준으로 권장한다 [11]. 이 값을 초과하는 소음은 규제 대상이며 추가적인 소음 감소 절차가 필요하다 . 본 논문에서는 자세한 인 구데이터 확보가 어려워 소음 규제 영향권에 있는 정확한 인구 데이터를 도출하는 것 대신 각각의 receptor가 나타내는 소음 지표를 noise contour로 나타내고, 소음 감소 기술 적용 시 65 dB 이상인 receptor의 개수가 얼마나 감소하는지 연구하였다.

표 4, 5와 같이 3-3절에서 구한 5%의 commuter count를 부평 IC에서 서초 IC로의 운항에 적용하여 분석한 결과를 그림 9에 소음등고선(noise contour)으로 나타내었고, 수원 IC에서 서초

그림

5. 서초 입체 교차로 형상

Fig. 5. Configuration of the Seocho Inter change(IC).

그림

6. 부평에서 서초 시나리오 비행경로

Fig. 6. Flight path from Buypeong IC to Seocho IC.

그림

7. 수원에서 서초 시나리오 비행경로

Fig. 7. Flight path from Suwon IC to Seocho IC.

그림

8. 부평에서 서초 시나리오 비행경로 설정

Fig. 8. Flight track setup from Bupyeong to Seocho.

IC로의 소음등고선은 그림 10에 나타내었다. 10%의 commuter 에 대해서도 같은 방법을 사용하였다. 소음등고선의 범위는 50 dB에서 75 dB이고, 그림 9, 10과 같이 소음이 65 dB 이상인 지 점이 비행경로 대부분에서 나타나고 있다 . 시나리오 Ⅰ의 비행 경로를 포함하는 30,000개의 receptor 중 65 dB 이상인 지점은 5% commuter의 경우 134개, 10% commuter의 경우 887개이다.

시나리오 Ⅱ는 5% commuter의 경우 845개, 10% commuter의 경우 1939개 이다. 이는 각 시나리오의 비행경로 주변 지역 소 음이 FAA가 권장하는 임계 소음 노출 수준인 65 dB을 크게 상 회하여 주거 적합성에 적합하지 않다는 것을 의미하며, 추가적 인 소음 감소 기술의 적용이 필요하다는 것을 나타낸다 .

현재 PAV 운용에 적합한 저소음 eVTOL이 상용화를 앞두고 있고, Uber, Lilium jet, Volocopter 2X, Bell Nexus, Airbus Vahana, Airbus Pop-Up, Audi 등이 상용화 계획을 발표하였다.

Lilium jet사에 따르면 Lilium jet 소음이 종래의 헬리콥터 소음 보다 약 20 dB감소했다고 밝혔지만, AEDT에서 적용하기 위한 정확한 NPD 데이터는 공개하지 않고 있다. 이러한 문제를 해 결하기 위해 본 연구에서는 NPD 데이터를 수정하는 대신 운항 수 조정을 통하여 소음 감소 기술을 적용하였다.

Uber사에서는 종래의 헬리콥터 소음보다 15 dB 감소를 목표 로 하고 , Lilium jet사에서는 20 dB 감소한 항공기를 개발하여 상용화를 앞두고 있다. 이에 따라, 본 논문에서는 운항수 조정 에 따른 전기추진 등 소음 감소 기술의 영향을 분석하기 위해 eVTOL의 소음이 헬리콥터의 소음보다 약 10~20 dB 감소한다 고 가정하였고, 데시벨은 로그 스케일이므로 실제 소음 총량은 약 1/10~1/100 감소한다. 따라서 표 4와 같이 출퇴근 인구 데이 터를 기반으로 도출한 운항수를 기준 운항수로 설정하고 이를 소음 감소 기술을 적용한 운항수로 변환한다. 새롭게 도출한 운 항수를 AEDT 내에 적용하여 소음 분석을 수행한 결과를 표 6 과 그림 11, 12에 나타내었다. 그림 11, 12과 같이 항공기 소음 이 감소함에 따라 65 dB 이상의 소음에 노출되는 receptor의 개 수가 시나리오 Ⅰ의 경우 134개에서 10dB 감소의 경우 20개, 20dB 감소의 경우 4개로, 시나리오 Ⅱ의 경우 845개에서 10dB 감소의 경우 35개, 20dB 감소의 경우 10개로 현저히 감소하였 고, 이와 같은 소음 노출 감소 결과는 수도권 내에서 PAV를 이 용한 출퇴근이 실현 가능하다는 것을 보여준다. 차후에 전기추 진과 같은 소음 감소 기술이 적용된 PAV의 정확한 NPD 데이 터를 사용하고 , 인구 데이터를 이용하여 인구 밀집 지역을 피해 가는 비행 경로를 설정한다면 소음 노출 감소 효과가 클 것으로 판단된다.

Ⅴ. 결 론

본 눈문은 AEDT를 사용하여 수도권 내에서 PAV 운용 시 발생하는 소음을 분석하였고, 전기추진 등 PAV 소음 감소 기 술이 미치는 영향에 대해서도 분석하였다. 소음 감소 기술 적용 시 두 시나리오 모두 65 dB 이상의 소음에 노출되는 receptor 개 수가 현저히 낮아지는 것을 확인했다. 비록 현재 운용중인 민간 용 헬리콥터 데이터를 사용하고 vertiport 및 비행경로를 한정적 으로 설정하였으나, 이 연구는 수도권 내에서 출퇴근을 위한 PAV 운용이 실현 가능하다는 것을 보여주었다. 하지만 소음

그림

9. 부평에서 서초 시나리오Ⅰ 소음 분석 (5% commuter) Fig. 9. Noise contour for scenario Ⅰ with 5% commuter.

그림

10. 수원에서 서초 시나리오Ⅱ 소음 분석 (5% commuter) Fig. 10. Noise contour for scenario Ⅰ with 5% commuter.

Scenario Reduction technology

5%

Commuter

10%

Commuter

Bupyeong to Seocho

Baseline 134 887

-10 dB 20 32

-5 dB 4 8

Suwon to Seoch

Baseline 845 1939

-10 dB 35 67

-5 dB 6 10

표

6. 65 dB 이상인 receptor 개수

Table 6. Number of receptors more than 65 dB

감소 기술을 적용하였음에도 불구하고 vertiport 주변의 소음 영 향은 완전히 완화되지 않는 것을 알 수 있었다. 특히 수원 시나 리오의 경우, 부평 시나리오보다 출퇴근 인구가 많아 운항수에 영향을 미쳐 65 dB 이상의 소음에 노출되는 receptor 개수가 많 다. 이는 수원과 같은 인구 밀집 지역에서 PAV를 운용하기 위 해서는 향후 개발될 PAV에 더 효과적인 소음 감소 기술이 적 용되어야 함을 나타낸다.

추후 AEDT 내의 지리정보시스템을 이용하여 인구가 밀집 되어 있지 않은 지역을 PAV 수직이착륙장 과 운용센터로 선정 하고, 인구 밀집도에 따라 단일 직선경로가 아닌 비행경로를 고 안한다면 소음 노출 감소 효과는 극대화될 것으로 판단된다. 또 한 eVTOL PAV의 정확한 NPD 데이터를 확보할 수 있다면 PAV 운용에서 발생하는 소음 영향에 대해 보다 정확하고 합리 적인 예측을 할 수 있다고 판단된다.

Acknowledgments

이 성과는 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재 단의 지원을 받아 수행된 연구임 (과제번호 : 2019R1F1A1042533)

References

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M_01_01&vwcd=MT_ZTITLE&parmTabId=M_01_01#Sel ectStatsBoxDiv

[8] Federal Aviation Administration, MASTER-US aircraft registration, [Internet]. Available: https://www.faa.gov/lice snses_certificates/aircraft_certification/aircraft_registry/

releasable_aircraft_download/, Retrieved June 2015.

[9] J. H. Kim, D. Lim, S. G. Min, and Mavris, D., “Prediction of Community Noise Impacts from Commercialization of Vertical Takeoff and Landing Personal Air Vehicles,” in 15th AIAA Aviation Technology, Integration, and Operations Conference, AIAA 2015-3001, Dallas: TX, 2015.

[10] E. H. Lim and H. Y. Hwang, “The selection of vertiport location for on-demand mobility and its application to Seoul metro area,” International Journal of Aeronautical & Space Sciences, Vol. 20, No. 1, pp. 260~272, March, 2019

[11] Federal Aviation Administration, ―Aircraft Noise Issues, [Internet]. Available: http://www.faa.gov/about/office_org /headquarters _offices/ apl/noise_emissions/airport_noise_

issues/,Retrieved June 2015.

그림

11. 부평에서 서초 시나리오Ⅰ 소음 감소 기술 적용 결과 Fig. 11. Noise reduction results for scenario Ⅰ.

그림

12. 수원에서 서초 시나리오Ⅰ 소음 감소 기술 적용 결과

Fig. 12. Noise reduction results for scenario Ⅱ.

황 호 연 (Ho-yon Hwang)

1993년 5월 : 미국 Georgia Institute of Technology 항공우주공학과 (공학박사) 2000년~ 현재 : 세종대학교 항공우주공학과 교수

2012년~2017년 : 세종대 부설 항공산업연구소 소장

※관심분야 : PAV Design, Solar Aircraft Design, Assessment of Environmental Impacts from Aviation 윤 주 열 (Ju-Yeol Yun)

2019년 2월 : 세종대학교 항공우주공학과 (공학사)

2019년 3월 ~ 현재 : 세종대학교 대학원 항공우주공학과 석사과정

※관심분야 : PAV Design, Solar Aircraft Design

이 봉 술 (Bong-Sul Lee)

2019년 2월 : 세종대학교 항공우주공학과 (공학사)

2019년 3월 ~ 현재 : 세종대학교 대학원 항공우주공학과 석사과정

※관심분야 : PAV Design, Solar Aircraft Design