UAM Platform 구축방안

국토교통부 모빌리티 국 간담회 자료(UAM+AV).pdf

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제안  배경

2025년 UAM 상용화를 위해 국토교통부는 모빌리티국을 신설하고, 도심항공정책과를 정식직제로 국가적인 차원에서 민관이 합동하여 추진 중이며,
민간에서는 현대자동차, LG, 한화, 롯데 등 대기업들이  Consortium을 구성하여 기체개발, Verti  Port,  항공관제, 통신, 운영 플랫폼 등에 대하여 사업을 추진 중에 있음

그러나 앞에서 언급된 사업 내용들과 함께 UAM이 구현되려면 무엇보다도 교통 측면에서

• 민간사업자 입장에서는 국토교통부와 지자체에서 제안하고 있는 UAM 노선들에 대한 운영 시나리오에  따른  사업성  분석이  필요

•도로교통에서 운행하는 차량 통행량의 일정 비율이 UAM 공역으로 올라와 운행하게 되면, 항공관제와는 다른차원의 현재 도로교통관리 체계와 유사한 공역 설정 및 UAM 운행원리와 흐름관리 방안이 선제적으로 마련되어야 함

 

UAM에 관한  질문들···

A.  UAM은 육상 교통량의  몇 %나  대체를 할 것인가?  ▶ UAM  Demand

B.  UAM 사업은 수익성이 있는가? 어떻게 하면 수익이  창출 될까?  ▶ UAM  Feasibility  study

C. UAM 운행노선은  어떻게  구축하면  좋을까?  노선 별로  몇 대의  UAM이 필요한가?  ▶ UAM  Network

D. UAM 운행계획(요금수익, Block Diagram, 배차간격)은 어떻게 수립할까?▶ UAM Fleet Management

E.  운행지표 분석,  UAM의  운행지표들은  어떨까?  ▶ UAM  Simulation

F.  UAM은  어떻게  Verti port를  이륙해서  어떤  경로로  다른  UAM과  같이  운항할까?
▶  UAM  VISSIM  Micro  Simulation(Car  following,  Lane  changing,  Lateral behavior,  Signal  control)

G.  UAM  운행관리는  Center 또는 V2V로  어떻게 관제하는 것이 바람직한가? ▶ 차량 관제  통신 방식에 의한  UAM  운행관리
(V2C  or  V2V  control, Route&Navi.는 정해짐.  Following/Lane  change/Lateral만  VISSIM으로  운행)

 

 

 

UAM Platform Architecture

 

UAM Platform Architecture

 

수도권 UAM Network

● 수도권 교통수요 모델에서 구축된 교통망 기반, 도로위계에 따라 Law, Middle, High 공역으로 구분하여, 도시고속도로와 자동차 전용도로 등은 높은 공역에서 장거리 운행 UAM, 도착 Verti Port에 도착하면서 위계가 낮은 공역 도로로 하강하면서 접근

● 모든 Verti Port-Verti Port를  Visum에서 연결하고, 일정 거리(UAM으로 통행하는 것이 합리적인 거리, 예를 들어 15Km 이상 등)  이상만 노선으로 설정, UAM 운행노선을 노선 별로 구축하고,  Headway를  배정

수도권 UAM Network

 

UAM Flying Network 

● UAM  통행은 도로등급에 따른 설계기준(설계속도, 도로폭원, 중앙분리대,  도로시설 등)이 정해진 것과 유사한 개념으로 장거리 통행일 수록 고고도,  단거리  통행은  저고도로  운행되도록 공역을 설정함
➢ 도시고속도로의 경우 고속으로 주행하는 장거리 통행이 위주이며 목적지 도달 시 위계가 낮은 도로를 이용하여 접근하는 것과 유사하게, UAM이 고고도에서 저고도로 고도를 낮추며 Verti Port에 접근함 → 도로등급 별 설계기준 표를 참고로 하여 UAM 공역 별 설계기준을 제안
➢ 고도 변경 시는고속도로 엇갈림 구간 설계와 유사한 개념으로 진행됨  (엇갈림 구간 도면 제시) 

 

UAM Flying Network

 

UAM Verti Port 구축

● 수도권 도시철도 정류장 중 환승이 많은 역들을 집계하여, 통과 노선 수가 많은 순서로 Verti Port를 설정

● 수도권  주요  고층건물,  Land  Mark(Lotte Tower,  KOEX,  63Bd.,한강공원  등등)를  대상으로  설정

● Verti  Port를  공역  운항  제한을  고려하여  직결하는  노선을  구축

● FGSV  Guideline  참고

UAM Verti Port 구축

 

UAM Demand

● UAM  사업은  높은  운임,  적은  노선,  사업비  등을  고려할  때  민간사업자의  사업성  검토가 필수
➢대중교통으로서  UAM  수요(총수요,  노선별수요  등)를  가  예측하고,  이에  필요한  UAM  소요대수를  추정하고, 이를 기반으로  UAM  사업자가 UAM 기체비용,  Verti  Port  비용 등과  요금수익  등을  감안하여  사업성을  분석함

 

● UAM  수요  추정방법론
➢ UAM 수요는 교통수요 4단계 모델에 기반하며, 새로운 대중교통 시스템으로 정의하여 수단분담 모델로 부터 수요 추정
➢ 교통수단  분담모델은 “통행시간,  통행비용,  접근시간,  수단  간 적정거리” 등을 효용함수에 반영하여  수단간 분담율을 산정하는 것으로, UAM의  설계속도, Verti  Port로의  접근시간,  요금등의 특성을  반영
➢ 수도권  UAM  수요는  기 구축된  TOMMs-수도권  수요모델을  활용하여  UAM의  Network(노선,  정류장,  운행시간표 등)를  추가하여  구축하고,  수단별  OD를  분석하여  추정함

 

UAM Demand

 

 

UAM Demand : Seoul Metro Area, 3 Lines

 

 

수도권 UAM, Line & 수요분석

 

 

수도권 A/B/C Line UAM 수요분석

 

 

UAM Flow

● UAM이   Verti  Port에서  이륙하여  공역을 변경하며  운행하고  다시  Verti Port로  착륙하는 과정에서 운행원리를  정의하여야  함

● UAM은 도로의 차량운행이 2D(앞 차를 따라가는 종방향과 차선변경의 횡방향)로 이루어짐에 비하여 높이를 더한 3D(종방향, 횡방향, 높이변경) 로 운행되나, 이 때 2D 의 횡방향이 3D의 높이 변경(공역변경)으로 볼 수 있음

● UAM  3D  운행원리
➢ 종방향:  Car   following   theory에   의해   앞   UAM과의   간격,   상대속도,   안전거리   등을   고려하여   운행하며, UAM이  자율주행으로  운행된다고  가정할  때  Car  following  theory를  운행  모드에  반영하여  통행하게  됨
➢ 횡방향:  추후   UAM  수요 증가 시 공역 별로  다차로로  운행될수 있으나 안전을 고려하여 (항공기 운항과 유사하게)  공역별로  한 차로로 운행한다고 가정하여 횡방향  변경은  없음
➢ 높이 변경:  Verti Port를 이륙하여 점차 고도를 올려가는 과정은 도로 차량의 Lane Change model을 활용하여 옆 차로(다른 고도)의 UAM 간격이 고도 변경이 가능하도록 Headway의 “Count Open”을 파악하여 고도를 변경함

 

 

 

Driving states in the UAM flow model

UAM의 추종모델은 도로교통의 운전자의 4개  운행행태에  기반한  Wiedemann의 교통흐름 모델을 준용
①Free driving: 선행 UAM의 영향이 없음. UAM은 제한속도에 도달하고 유지
②Approaching: 저속으로 운행하는 선행  UAM에 자체 속도를 조정함. 접근하는 동안 UAM은 안전거리에 도달하여 속도 차이가 없을 때  까지 감속
③Following: UAM은 가감속 없이 선행 UAM을 추종함(안전거리를 일정하게  유지)
④Braking: UAM은 선행 UAM과의 안전거리 미만일 경우 감속함. 이는 선행 UAM이 급감속 또는 제3의 UAM이 두 UAM간에  공역변경으로 끼어들 경우에 발생

 

 

 

 

UAM Simulation

 

 

 

UAM Air Traffic Management 

 

 

 

강릉시 ITS World Congress 홍보영상