항공유 절약하기
요약
본 글은 항공 경로 최적화의 복잡성을 다루며, 단순히 연료 절약만을 고려하는 것이 아니라 관제 승인 경로, 고도 제한, 예상 지연, 인건비, 리스/금융 비용 등 다양한 제약을 종합적으로 고려해야 함을 강조합니다. 또한, 항공업계는 변화에 보수적이며, 에너지 효율 개선과 안전성 확보를 위해 복잡한 시스템을 운영하고 있음을 설명합니다.
핵심 포인트
- 항공 경로 최적화에는 연료비 외에도 인건비, 리스/금융 비용 등 다양한 제약 조건이 고려되어야 합니다.
- ETOPS와 같은 전문 용어는 항공 운항의 법적 및 기술적 중요성을 나타내며, 이를 간과해서는 안 됩니다.
- 항공업계는 변화에 매우 보수적이어서 혁신적인 솔루션 도입에 시간이 오래 걸립니다.
- 지상 이동 전반에 배터리/연료전지 기반의 추진 장치 활용 등 새로운 해법을 모색할 수 있습니다.
하늘에 항공기가 한 대뿐이고 비용도 연료비뿐이라면 완벽한 경로 계획 소프트웨어임. 하지만 상용 솔루션은 바람과 연료비 외에도 기존 관제 승인 경로, 항공도나 별도 합의서에 규정된 고도 제한, 과거 혼잡에 따른 예상 지연, 조종사·객실 승무원 급여와 근무시간 제한까지 고려함. 연료를 아끼는 경로라도 비행시간이 길어져 승무원 한 팀을 더 투입해야 할 수 있음. 시간당 부과되는 경우가 많은 리스·금융·보험·정비 비용과 공항 도착 제한 시간도 고려해야 함.
게다가 애플리케이션 설명에도 opentop 소스에도 ETOPS 경로 요건이 보이지 않음. 이 약어를 처음 접해서 항로 결정에 얼마나 중요한지 모르는 것 아닌가 싶을 정도임. AI 에이전트에게 ETOPS 위키백과 문서부터 읽혀보는 편이 좋겠음. 이 애플리케이션이 생성하는 경로 중에는 법적으로 운항할 수 없는 것이 많음.
항공고시보(NOTAM)로 지정된 전쟁 지역을 우회하는지도 물어봐야 할까?
비판이 불필요하게 가혹하다고 느낌. 오픈소스 솔루션이 더 낫다거나 항공사의 실제 운항에 적합하다는 주장은 보이지 않음. 그냥 공개된 도구와 데이터를 활용하는 방법을 보여주는 블로그 글로 읽힘.
Scikit-decide도 Airbus의 GitHub 계정에 있는 듯하니, 항공에 관한 기본 지식은 갖추고 있으리라 봄.
이런 말을 하고 싶지는 않지만, 충분히 고민한 실험처럼 읽히지는 않음. 관련 맥락 안에서 사고하지 못한다는 인상을 줘서, 작성자가 기대한 만큼 컨설팅 홍보에 효과적이지 않을 듯함.
실제로 많은 지역에서는 법적·윤리적 제약 안에서 항로가 이미 상당히 최적화되어 있음. 중국처럼 민간·군용 공역이 뒤섞인 곳은 제약이 너무 까다로워 지금보다 나은 해법을 찾기가 사실상 불가능할 정도임.
항공업계는 경로 최적화보다 항공기 자체의 연료 효율 개선으로 연료 소비를 줄이려 함. 비용, 환경 영향, 현재와 미래의 항공유 확보 여건 때문에 끊임없이 노력 중임. 엔진이 물리적으로 커진 이유이자 초음속 여객기를 더 이상 운항하지 않는 주요 이유이기도 함. 그동안의 성과도 상당함.
해결할 과제를 발견하거나 자신이 기여할 수 있다고 생각하는 건 오만하지 않지만, 남들은 아무도 해보지 않았으리라 상상하는 건 꽤 오만함.
최신 시스템은 정비 기록까지 연동해 각 작업의 시점을 정교하게 맞추고 있음.
가까운 가족 중 여객기 조종사가 있는데, 운항관리 부서의 착륙중량 예상치 변경이나 과다 급유 때문에 주기장에서 수천 파운드의 연료를 태워야 한다고 자주 한탄함. 이런 실수는 드물지도 않고, 한 번 낭비하는 양이면 북극권에서 200마일도 안 떨어진 우리 집을 1년간 난방할 수 있을 정도임.
여객기 운항에서 고급 경유 같은 연료 1,000갤런을 가끔 태우는 건 미미한 비용이겠지만, 그게 최선의 해결책이라는 건 황당함.
연료를 다시 빼내 재사용하지 못한다니 안타까움. 가능했다면 이미 하고 있을 테니 이유가 궁금함.
다만 비행기에 여유 연료를 싣는 이유도 있음. 자동차는 연료가 떨어지면 멈춰 서지만, 항공기는 목숨을 잃을 수 있음. 목적지까지 필요한 양만 정확히 실으면 대체 공항으로 안전하게 회항할 연료가 부족해질 위험이 있음.
반대로 항공기에는 최대 착륙중량도 있어서 회항이나 비상착륙 전에 연료를 한동안 방출해야 하는 경우도 많음. 더 드물고 미리 계획하기 어려운 일이지만, 이 역시 고려해야 함.
항공업계는 좋은 이유로든 나쁜 이유로든 변화에 매우 보수적임. 경항공기용 유연 연료를 퇴출하는 데 얼마나 오래 걸렸는지만 봐도 알 수 있음.
그래도 지상 이동과 유도로 주행에 배터리·연료전지 보조 추진 장치를 쓰거나, 견인차를 게이트에서 밀어내는 용도뿐 아니라 지상 이동 전반에 활용하는 해법이 있을 듯함. 하지만 이런 제안을 하면 어떻게 가능하게 할지 고민하기보다 불가능한 이유부터 늘어놓는 항공 애호가들이 몰려듦.
그래서 이 분야에서 혁신하는 Heart Aerospace 같은 회사가 반가움.
경력 초기에 공항 협력적 의사결정(A-CDM) 소프트웨어 회사에서 일했음. 참여한 프로젝트 중 가장 효과가 컸던 것은 예상 푸시백 시각 등을 바탕으로 엔진을 켤 최적 시점을 계산하는 모델이었음.
당시 연료와 비용, 오염을 상당히 줄였는데, 이런 접근이 말씀하신 낭비에는 적용되지 않는다면 정말 안타까움.
어제 탄 비행기에서 정확히 같은 일을 겪었음. 연료를 너무 많이 넣어 중량을 초과했고, 한 시간 동안 제자리에서 연료를 태우며 기다렸음.
그런데 나는 치즈버거 하나 먹을 때도 죄책감을 느끼고 있음.
발상은 좋지만 실제 비행계획은 이렇게 세우지 않음. 항공사의 최적화 알고리즘은 연료뿐 아니라 엔진 가동 시간당 비용, 승무원 시간당 비용, 공역별 영공 통과료까지 고려함.
결과물도 유효한 비행계획 경로여야 함. 원하는 고도에서 지그재그로 날겠다는 식으로 제출할 수는 없음. 상용 소프트웨어도 최적화하지만, 운항 가능한 경로만 선택함. 예를 들어 같은 항로라도 진행 방향에 따라 사용해야 하는 고도가 다름. 항공기들이 시속 1,000km 이상으로 서로 마주 보고 날아오면 관제사가 일할 수 없기 때문임.
승무원 시간당 비용뿐 아니라 휴식 일정과 허용 근무시간도 고려해야 함. 경제적인 항로라도 승무원 근무시간 제한을 넘기면 쓸모가 없음.
석사 논문으로 항공기 연료 배출량 산정을 연구하면서 흥미로운 사실을 발견했음. EU ETS의 부과 방식 때문에 EU 진입 직전에 한 번 경유하면 배출권 비용을 줄일 수 있음.
비용이 EU 공역 내 구간만이 아니라 해당 비행 전체의 연료 소비량을 기준으로 부과되기 때문임. 경유지를 넣어 비행을 둘로 나누면 EU에 도착하는 마지막 비행의 배출량은 줄어듦. 하지만 전체 여정은 길어지고 이착륙도 추가되어 실제 연료 소비와 배출량은 늘어남. 연료와 배출량을 줄이려는 규제가 목표와 반대로 작동할 수 있는 셈임. https://docs.lib.purdue.edu/jate/vol2/iss2/3/
이 논문에 따르면 UPS Airlines는 홍콩~독일 쾰른 직항에 인도 뭄바이 경유를 추가하는 방안을 검토했음. UPS의 추산으로는 ETS 비용은 25% 감소하지만 배출량은 33% 증가하는 경로였음.
여기서 제시한 최적 경로는 완전히 비현실적이고 기형적으로 보임. 이렇게 지그재그로 가는 게 어떻게 최적일 수 있을까? 격자 간격이 너무 넓은 건 분명하고, 그것만이 원인도 아닐 수 있음. 경로 이미지.
비교 그림부터 적절하지 않은 듯함. 메르카토르 도법처럼 보이는데, 그렇다면 최단 경로도 곡선으로 표시되어 녹색 경로에 더 가까워질 것임. 빨간 선은 실제 최단 경로가 아님. 대권 최단 경로와의 차이를 보여주는 편이 공정함. 격자 간격이 너무 넓다는 데도 동의함.
조종사 마음대로 상승·하강하고, 목적지를 바로 입력해 직행하며, 다른 항공기들도 똑같이 움직인다는 사실을 신경 쓰지 않아도 된다면 현실에서도 작동할 것임.
서로 다른 등급의 관제공역에 진입할 때 특정 항로점을 지나고, 정해진 활주로 접근 절차에 맞춰 적절한 방향을 유지할 필요도 없어야 함.
목적은 작성자의 데이터 과학·분석 역량을 보여줘 컨설팅 의뢰를 받는 것 같음. 복잡한 분야의 오래된 과제에 똑똑한 외부인이 뻔하지만 완전히 틀린 해법을 내놓는 시도는 아니길 바람. 그런 건 HN 댓글란에서 하면 충분함.
https://contrails.org/에서도 흥미로운 비행경로 최적화 연구를 진행 중임. 비행운은 지구 온난화 유발 효과의 2% 를 차지하며 비교적 쉽게 피할 수 있다고 함. 다만 연료 소비가 조금 늘어날 수 있음.
비행운은 몇 시간 지속되지만 CO₂는 사실상 영원에 가깝게 남으니, 연료 소비가 더 큰 문제처럼 느껴짐.
흥미롭게도 비행운이 온난화에 기여하는 건 밤뿐임. 낮에는 빛 일부를 반사하거나 차단해 냉각 효과를 냄.
최적의 해법은 비행운을 완전히 없애는 게 아니라, 낮 이른 시간에만 만들어져 일몰 전에 사라지게 하는 것임.
작성자에게 묻고 싶은데, 항공기와 엔진 데이터는 어디서 가져왔는지?
데이터가 상당히 임의적으로 보임. 실제 항공기 성능은 중량·고도·외기 온도에 크게 좌우되고, 엔진 성능도 기온과 대기속도에 매우 민감함. 따라서 제시한 순항·상승 속도 표로 흥미로운 결과는 얻을 수 있어도 현실적인 결과는 나오지 않을 것임.
복잡성을 설명하자면, 모든 여객기에는 지정된 중량·온도·고도별 성능을 빽빽하게 적은 수백~수천 쪽의 성능표가 딸려 있음.
TU Delft 항공우주공학부의 정년보장 조교수 J. Sun 박사가 온도가 항공기 성능에 미치는 영향을 전혀 모를 거라고 확신하시나 봄.
그 수백~수천 쪽의 성능표를 작성하는 이론은 대체 누가 만드는지도 생각해볼 만함. Scikit-decide는 Airbus가 호스팅하고 있음.
항공유 절약뿐 아니라 비행운 회피도 목표로 삼아야 함. 비행운을 만드는 항공편은 약 5%뿐이지만, 비행운은 항공 운항이 유발하는 전체 온난화 효과의 대략 절반을 차지함. 관련 영상.
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