항공우주학의 세부 분야 및 역할 3탄

안녕하세요 IT_채포티지입니다. 오늘은 항공우주학의 세부 연구분야 및 그에 대한 역할(항공전자, 운항)에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

항공전자

항공전자 분야는 항공우주 비행체의 비행, 항행, 조종, 통신 등에 관련된 각종전자장비와 소프트웨어에 대해서 다루는 항공우주공학의 학문 분야이다. 초창기의 항공기는 기계적인 방식으로 조종되었고, 비행을 위해 사용되는 각종 계측장비도 기계적인 방식으로 작동하는 장치였던 것에 비해, 오늘날의 항공기나 우주비행체는 수많은 전자장비, 센서, 컴퓨터가 관여되는 복합적인 시스템이다. 항공기는 비행 중 관제사, 다른 항공기와 지속적으로 통신을 하게 되며, 공항에는 항공기의 안전 비행을 위해 관제 시스템과 레이더등의 각종 전자 장비들이 설치되어 있다. 현대적인 비행기에서는 각종 세부 시스템들의 작동이 전기식 구동 장치와 디지털 컴퓨터를 통한 전자적인 방식으로 이루어지며, 항공기의항법과 제어를 위한 장치와 부품들도 디지털컴퓨터와 각종 센서 회로로 구성되어 작동된다. 그리고 정밀하고 안전한 비행의 중요성이 높아지고 항공기의 임무와 역할이 점점 다양해지면서, 항공기는 비행 중 환경과 주변 인식, 그리고 임무 수행을 위해 각종 전자식 센서를 탑재하고 있다. 정보통신 기술, 소프트웨어 기술이 한층 발전해감에 따라 항공전자분야의 비중과 중요성은 항공우주공학 내에서 점점 더 커지고 있다. 또한, 최근에는 항공분야에만 국한되지 않고, 인공위성에 탑재되는 각종 전자장비와 센서들을 포괄하여 항공우주전자라는 융합된 학문으로 발전해가고 있다.

항공운항

최근 급증하는 항공운항교통의 발달로 항공기의 이착륙이 빈번한 공항 주변과 비행항로에서 항공 안전이 점점 중요해지고 있다. 이러한 항공기의 운항 관리와 관련되는 기술 발전은 효율적이고 안전한 대량 항공운항이 가능하게 한다. 이와 같이 항공운항 분야의 연구목적은 전체적인 항공운항 시스템의 안전성과 효율성 향상이다. 지속적인항공교통량의 증가에 따라 공항과 공역의 수용량이 한계에 다다르고 있고, 이착륙 지연이나 항공편이 취소되는 상황이 발생하는 빈도도 증가하고 있다. 항공기 자체가 아무리 효율적이어도, 혼잡한 항공교통 상황 때문에 비행경로가 길어지고 비행시간이 늘어나게 되면시스템 전체의 측면에서는 효율성이 떨어지게 된다. 따라서 전통적인 항공우주공학에서는개별 항공기의 성능과 효율성 향상에 집중해 왔다면, 이와 더불어 운항의 효율성을 향상시켜 시스템 전체의 최적화를 추구하는 것이 항공운항 분야의 연구 목표이다.

 

항공기의 직접적인 운용 측면에서는 공항에서의 효율적인 지상 운용과 궤적ry)에기반을 둔 비행운용의 두 개의 큰 틀에서 연구가 진행되고 있다. 또한, 이러한 운용을 뒷받침하기 위한 공역과 항로 및 흐림 관리, 운항과 기상 등 방대한 데이터의 효율적인 통합과배포에 대한 연구도 진행되고 있다. 항공운항 분야에서의 다양한 연구 및 개발 분야는 국제민간항공기구(ICAO; International Civil Aviation Organization)에서 제시하는 항공운항 시스템 향상 계획(ASBU; Aviation System Block Upgrade)에 로드맵이 제시되어 있다.

 

항공운항 분야의 연구는 서로 다른 여러 분야의 긴밀한 통합이 필요하다. 예를 들어 정밀 궤적에 기초한 운용의 경우, 항공기의 입장에서는 주어진 궤적을 정확하게 따라갈 수 있는 항행 능력이 필요하며, 관제당국과 항공기 간에 이러한 정보를 전달할 수 있는 데이터 통신 체계가 필요하다. 교통관리의 입장에서는 교통과 기상 상황에 따라 각 항공기가 비행할 최적의 궤적과 스케줄을 생성할 수 있어야 한다. 최근 활발한 연구가 진행되고 있는 유무인항공기의 통합 운용에 관한 연구의 경우, 통합 운용이 전체 항공교통 시스템에 미치는 영향을 분석하고 평가하기 위한 관제 시뮬레이션 연구가 필요하다.

 

전통적인 항공우주공학의 항공기 운동 모델, 비행성능 해석과 같은 기법을 기반으로 하고, 대용량의 데이터를 처리, 분석하기 위한 통계적 기법, 경로 최적화와 같이 컴퓨터 공학의 다양한 알고리즘, 스케줄 최적화와 같은 산업 공학의 기법, 그리고 조종사, 관제사 등항공 종사자의 반응과 모델을 분석하기 위하여 인지 과학과 심리학을 응용한 기법에 이르기까지 다양한 분야의 융합이 이루어지고 있다.