[소음] 항공기 저소음 운항절차 (NAP, Noise Abatement Procedure)

 
 
 
항공기 소음을 저감시키기 위한 여러 가지 노력들이 있다. 정부에서는 소음부담금을 항공사 측에 부과·징수하여 소음대책사업을 시행할 수 있다. 항공기 제조사는 BPR(Bypass Ratio)조절 등 저소음 항공기 설계를 위한 연구개발을 할 수 있다. 항공사는 고소음 항공기를 도태시키고 신형의 저소음 항공기를 도입하는 노력을 할 수 있다.
 
이번 글에서는 항공기 자체적으로 ‘운항절차’ 를 조절하여 소음을 저감하는 방법에 대해서 알아보려고 한다. 이른바, 항공기 소음 발생원 대책으로 사용할 수 있는 ‘저소음 운항절차’라고 한다.
 
 
<목차>
1. 저소음 운항절차의 구분 (대분류)
2. 국내 공항의 저소음 운항절차
3. 그 외 주요 저소음 운항절차
 
 

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1. 저소음 운항절차의 구분 (대분류)

 
항공기의 저소음 운항절차는 영어로 NAP(Noise Abatement Procedure)라고 부른다. 일반적으로 저소음 운항절차는 크게 5가지로 종류로 구분할 수 있다.
 
(1) 우선 활주로 체계 (Preferential Runway System) 
이착륙 비행 활주로를 소음 민감 지역으로부터 가능한 멀리 떨어지도록 개선하여 항공기 소음을 저감시키는 방안
 
(2) 우선 비행로 체계 (Preferential Routes System)
이착륙하는 항공기가 공항 부근에 있는 소음 민감 지역을 가능한 한 회피하여 비행하도록 비행로를 개선하는 방안
 
(3) 접근 비행절차 (Approach Procedures)
항공기가 활주로에 접근하는 동안 플랩(Flap) 등 항공기의 조작 방법을 개선하여 소음을 경감시키는 방안
 
(4) 출발 비행절차 (Departure Procedures)
소음 민감 지역 주변 또는 상공을 가능한 높은 고도로 비행하도록 운항절차를 개선하여 항공기 소음을 저감시키는 방안
 
(5) 운항 제한 (Airport Regulations)
특정 시간대의 운항 제한이나, 장소 제한, 항공기 기체방향 제한 등의 방법으로 소음 피해를 줄이는 방안
 
 
 
 
 

2. 국내 공항의 저소음 운항절차

 
문헌에 따르면, 위에 소개한 5가지의 대분류별로 3~6가지의 방법들을 포함하여, 세부적으로는 약 20여 가지의 저소음 운항절차가 있다고 한다. 아마 지금은 20가지 외에도 더 많은 저소음 운항절차들이 개발되어 사용되고 있으리라 생각한다. 많은 방법 중에서, 우리나라 주요 공항에서 주로 많이 사용되는 저소음 운항절차를 중심으로 5가지 정도를 조사해봤다. (아래에 소개한 내용이 전부는 아니니, 보다 자세한 사항은 각 공항별 '저소음 운항절차'를 www.law.go.kr에서 검색하여 참고하면 좋을 것 같다.)
 
참고로, 국내에서 정부 고시에 따라 저소음 운항절차를 적용하고 있는 공항은 김포공항, 김해공항, 제주공항 등 3개 공항이다. (인천국제공항은 제외다. 인천국제공항도 AIP에 따라 NAPD 1 등 일부 NAP를 적용하긴 하지만, 정부 고시에 따라 적용하고 있진 않다.)
 
 
(1) 이착륙 활주로 운용 (Preferential Runway Use)
※ 적용공항 : 김포, 김해, 제주
이착륙 시(특히, 심야 시간 동안) 소음 민감 지역을 가장 멀리 우회하여 비행할 수 있는 활주로로 이착륙하도록 운영하는 방안으로, 세계 여러 공항에서 적용하고 있으며, 상당히 큰 효과를 얻을 수 있는 방법이다.
 
 
(2) 저소음 출발절차 NADP 1 (Noise Abatement Departure Procedure 1)
※ 적용공항 : 김포, 김해, 제주
공항 근거리에 소음 민감 지역이 있는 경우 NADP 1 를 적용하고, 공항 원거리에 소음 민감 지역이 있는 경우 NADP 2 를 적용한다. 우리나라 3대 공항은 소음저감 정책으로 NADP 1 을 적용하고 있다. NADP 1 은 이륙 후 가능한 높은 고도로 소음 민감 지역을 통과하기 위하여, 고도 1500 ft 부터(또는 1000 ft 부터)는 엔진 추력을 감소시키되, 플랩(Flap, 고양력장치)은 이륙(Take-Off) 모드로 3000 ft 까지 유지하는 등 항공기 제작사에서 인가한 가장 높은 상승률로 상승하여 소음 민감 지역을 이탈한다. (※ NADP 2 에서는 고도 1500 ft(또는 1000 ft)에서 엔진 추력을 감소시키고, 플랩도 그 때 같이 집어넣는다는 차이가 있다. 이 방법이 NADP 1 에 비해서 연료 효율은 좋다고 한다.)
 
 
(3) 지연 플랩 접근 (Delayed Flap Approach)
※ 적용공항 : 김포, 김해, 제주
Flap(플랩)은 항공기의 좌우 주날개 뒷부분에 전개되어 주날개의 형상을 바꾸어주는 장치다. Flap을 전개하면 항공기의 양력(Lift)이 높아지기 때문에 주로 이·착륙시에 Flap을 사용한다. 하지만, 동시에 항력(Drag)도 높아지기 때문에(=엔진 출력을 높여야하기 때문에) 순항 조건에서는 일반적으로 사용하지 않는다. Flap을 전개한 상태에서는 기체공기저항으로 인해 항공기 소음이 증가하므로, 착륙을 위한 활주로 접근(Approach)시 Flap 조작을 최대한 늦추는(Delayed) 방법으로 소음을 저감한다. 이를 Delayed Flap(지연 플랩) 이라고 하고, 문헌에 따르면, Delayed Flap 사용 시 기체공기저항이 감소되어 지상에서의 소음이 약 2~3 dB 감소하는 효과가 있다고 한다.
 
 
(4) 야간 비행시간 제한 (Curfew Time)
※ 적용공항 : 김포, 김해, 제주
Curfew Time(커퓨타임)은 우리나라 말로 의역하면 일종의 ‘통행금지시간’ 이다. 항공기 저소음 운항절차에서는, 공항 인근 주민들의 수면 시간대로서 소음에 가장 민감한 시간대를 Curfew Time 으로 설정하여 소음 저감 효과를 노린다. 우리나라 3대 공항 중에는 김포공항과 김해공항만 Curfew Time을 적용한다(의외로 제주공항은 Curfew Time이 없다). 김포공항과 김해공항은 협정 세계시 기준으로 14:00 ~ 21:00 UTC에 Curfew Time을 적용한다. 우리나라 시간으로는 23:00 ~ (익일)06:00 시에 Curfew Time이 적용되어 비행이 통제된다. (※ 우리나라는 협정 세계시(UTC)보다 9시간 빠르므로, UTC + 9 시간 계산하면 우리나라 표준시간이 된다.)
 
 
(5) 엔진 시운전 제한 (Engine Run-Up Check)
※ 적용공항 : 김포
항공기 엔진을 점검하기 위한 시운전을 Engine Run-Up Check 또는 Engine Run-Up Test 라고 한다. 이 저소음 운항절차는 Engine Run-Up의 실시장소, 시간대, 방향 등을 제한하여 소음 저감 효과를 얻는 방법이다. AIP(항공정보간행물) 및 정부 고시 저소음 운항절차에 따르면 김해공항과 제주공항도 Engine Start 에 대한 최소한의 제한은 적용하고 있는 것 같지만, Engine Run-Up Check 에 대한 제한은 명확히 나와 있지 않다. 반면, 김포공항은 Engine Run-Up 시 사전승인을 득해야 하고, 공항당국에서 지정한 장소를 사용하여야 한다고 규정하고 있다.
 
 
 
 
 

3. 그 외 주요 저소음 운항절차

 
앞서 소개한 내용 외에도 널리 알려져 있는 저소음 운항절차들이 몇가지 더 있어서 소개해본다. 이 방법들은 이미 정부 고시의 저소음 운항절차 내에 녹아들어간 부분도 있고, 혹시 고시에 언급되지 않았더라도 항공사에서 자체적으로 적용하고 있는 절차들도 있다.
 
 
(1) 추력 제어 이륙 (Thrust Cutback Climb)
Thrust Cutback Climb 절차는 앞서 소개한 내용 중 NADP 1, 2 절차에 포함되는 내용이다. Thrust Cutback Climb의 핵심은 항공기 이륙 시 일정 고도까지 상승한 후, 엔진 추력을 줄여서 소음 민감 지역을 통과한 후 다시 상승하는 것이다. NADP 절차에서는 Thrust Cutback Climb 뿐만 아니라 Flap 운용 절차까지 합하여 소음 민감 지역을 고고도로 이탈하는 방법을 규정하였다. 특히 우리나라 거의 모든 공항(인천, 김포, 김해, 제주, 여수, 울산 등)에서 운영중인 NAPD 1 절차는 이륙 후 1500 ft 에서 추력감소, 3000 ft 에서 Flap 접기를 권고하는데, 여기서 추력을 감소시키는 행위가 바로 Thrust Cutback Climb에 해당한다.
 

Thrust Cutback Climb 만의 개념도

 
 
 
(2) 롤링 이륙 (Rolling Take-off)
항공기 이륙 방법에는 크게 2가지가 있다고 한다. 첫 번째는 Standing Take-off 방법으로, 항공기가 활주로에 진입하여 완전히 정지한 후, 브레이크를 잡은 상태에서 엔진출력을 중간쯤 올려서 안정화된 것을 확인한 후(시간 걸림), 브레이크를 해제함과 동시에 엔진출력을 Take-Off 출력으로 높여서 활주 및 이륙하는 방법이다. 두 번째는 Rolling Take-Off 방법으로, 항공기가 활주로에 진입하면서 바로 엔진 출력을 높여 활주 및 이륙하는 방법이다. 두 방법 중 소음 측면에서는 Rolling Take-Off 방법이 유리한데, 이 방법은 엔진 출력을 높인 시간을 가급적 줄여서 공항 주변의 소음 민감 지역에 대한 영향을 감소시킨다.
 
 
(3) 감소 플랩 접근 (Low Flap Approach)
앞서 소개한 내용 중 '지연 플랩 접근(Delayed Flap Approach)'와 다소 비슷한 절차다. Delayed Flap Approach 는 활주로 접근 시, Flap 사용 시점을 최대한 늦춤으로서 소음을 저감하는 방법이었다. 반면 Low Flap Approach 는 활주로 접근 시, 항공기 구조상 사용할 수 있는 Maximum Landing Flap 각도보다 '작은 각도'로 Flap 을 조정하여 착륙함으로서 소음을 저감하는 방법이다. Low Flap Approach 라고도 하고, Reduced Flap Approach 라고도 한다.
 
 
(4) 중간 이륙 (Intersection Take-Off)
이륙 경로의 후방에 위치한 소음 민감 지역의 소음 저감을 위한 방법이다. (ex. 김포공항에서 '김포 방면'으로 이륙할 때, 후방은 '신월동, 화곡동' 방면이다.) 일반적인 이륙 절차는 활주로의 시작점부터 활주를 시작한다면, 중간이륙 절차는 활주로의 중간지점부터 활주를 시작하여 활주로의 후방에 위치한 소음 민감지역과 항공기간 거리를 멀게하는 방법이다. 하지만, 반대로 이 방법은 활주로 전방에 위치한 소음 민감지역과는 가까워지기 때문에 상황에 맞게 잘 사용하여야 한다. 김포공항의 경우, 김포 방면으로 이륙할 때는 중간이륙 절차를 권장하고, 신월동/확곡동 방면으로 이륙할 때는 이 절차를 사용하지 않는다.
 

중간이륙(Intersection Take-Off)의 개념도

 

 
 

※ 참고문헌

[1] Nicolas E. Antoine (2002) Optimizing Aircraft and Operations for Minimum Noise
[2] 손정곤 (2007) 김포공항 항공기 저소음 운항절차 수립을 위한 연구
[3] 한국교통연구원 (2009) 항공기 소음저감을 위한 저소음 운항절차 시행
[4] 전승준 (2015) 항공기 운항절차에 따른 소음개선 방안
[5] 이완철 (2015) 김포공항 항공기 이륙소음기준과 이륙소음의 합리적 평가방법 연구
[6] 김영록 (2018) 중형 규모 공항의 소음저감 정책 분석
[7] 김길성 (2021) 항공 소음을 저감하기 위한 다양한 운항 사례 (공항소음브리프 통권 18호 오피니언)
 
 

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나름대로 조사하고 공부한 내용을 정리한 글이라서, 전문성은 다소 떨어질 수도 있겠지만, 혹시라도 이 내용이 필요했던 분들께는 도움이 되었으면 좋겠다. 보다 정확한 정보를 원할 경우, 위 "참고문헌" 을 찾아보는 것도 좋겠다.

 

그리고, 최신 항법기술을 적용한 "저소음 항로" 설정을 통해서도 항공기 소음을 저감할 수 있는데, 관련 내용은 아래 글을 참고하면 좋겠다.

 

https://available-space.tistory.com/111

[소음] 항공기 소음저감을 위한 '저소음 항로' 설정

 
 
 
끝.