1️⃣ 개요
2️⃣ 기능
3️⃣ UML
4️⃣ 시스템 아키텍쳐
5️⃣ 기술스택
6️⃣ 서버스펙
7️⃣ 소프트웨어 아키텍쳐
8️⃣ 데이터 설계
9️⃣ 클래스 다이어그램
🔟 결과
본 프로젝트는 도시 공간에서 하늘로의 이동을 가능하게 하는 차세대 교통수단인 UAM (Urban Air Mobility)에 대한 모니터링 시스템 개발에 초점을 맞추고 있습니다. 현재 항공 교통관제 시스템이 존재하지만, 항공기는 운행 고도와 공간 밀집도 등과 같이 UAM과는 다른 특성을 가지고 있어 UAM의 안정적인 운행과 도시에서의 운용을 위해서는 새로운 모니터링 시스템이 필요합니다. 본 프로젝트에서는 기존의 항공 데이터를 기반하여 UAM 모니터링에 필요한 데이터를 구성하는 방법을 제안하고, UAM 생태계에 기여할 수 있는 UAM 모니터링 시스템의 프로토타입을 개발하고자 합니다.
- 비행체의 이동 정로를 실시간으로 조회할 수 있다.
- 확장 가능한 시스템과 다수의 동시 사용자 및 항공기를 처리할 수 있다.
- 실시간 비행정보(UAM ADS-B)를 저장, 조회, 삭제, 클라이언트에게 전송할 수 있다.
- 특정 UAM의 비행 예정 정보(UAM FIXM)를 저장, 조회할 수 있어야 한다.
| 시스템 제목 | UAM 모니터링 시스템 |
|---|---|
| 액터 | 로그인한 사용자 |
| 시작 조건 | 로그인한 사용자가 모니터링 시스템에 접속해야 한다. |
| 흐름 | 1. 로그인한 사용자가 모니터링 시스템에 접속한다. |
| 2. 모니터링 시스템은 ADS-B를 전부 가져온다. | |
| 3. ADS-B들을 가져오고 클라이언트에게 정보들을 보내 위도, 경도, 고도를 하나의 화면에 보여준다. |
| 시스템 제목 | UAM 모니터링 시스템 |
|---|---|
| 액터 | UAM |
| 시작 조건 | UAM이 비행 종료 신호를 모니터링 서버에 보낸다. |
| 흐름 | 1. 비행중인 UAM이 비행 종료 신호를 보낸다. |
| 2. 중앙 모니터링 서버는 DB에 존재하는 해당 UAM의 ADS-B 데이터를 전부 삭제한다. | |
| 3. 현재 접속중인 클라이언트들에게 비행완료한 UAM의 정보를 보낸다. |
| 시스템 제목 | UAM 모니터링 시스템 |
|---|---|
| 액터 | 로그인한 사용자 |
| 시작 조건 | 비행중인 UAM에 마우스 호버링을 한다. |
| 흐름 | 1. 로그인한 사용자가 비행중인 UAM에 마우스 호버링을 한다. |
| 2. 시스템은 해당 UAM의 FIXM을 가져온다. | |
| 3. 가져온 FIXM을 로그인한 사용자의 화면에 보여준다. | |
| 4. 마우스의 호버링을 종료하면 사용자의 화면에 FIXM을 보여주기 이전으로 돌아간다. |
- 데이터 서버는 대량의 데이터를 안정적으로 처리하기 위해서 Kafka 메시징을 이용합니다.
- 각 UAM은 Message Producer가 되어 일정 주기로 Broker에 현재 위치를 포함한 비행 정보를 전달합니다.
- 브로커는 Producer Consumer가 Broker 기반으로 통신하기 때문에, 중앙의 메시징 시스템만 유지 된다면 메시지가 유실될 위험이 적습니다.
- 또한 메시징 시스템을 중심으로 연결되기 때문에 확장하기에 용이합니다.
- 이러한 점은 아직까지 UAM이 대중화되지 않은 현재부터, UAM 비중이 큰 미래 상황까지 고려하였을 때 시스템을 유연하게 설계할 수있다는 장점으로 작용합니다.
- 모니터링 시스템의 특성상 UAM이 전달한 데이터가 유실될 경우 정확한 비행 상황을 판단하지 못해 안전 사고가 발생할 수있습니다.
- 타. 메시징 시스템과 달리 Kafka는 보관 주기 동안 디스크에 메시지를 저장하기 때문에 트래픽이 안정적이지 못한 상황에서 컨슈머의 처리가 늦어져도 메시지 손실 없이 안전하게 처리할 수 있습니다.
- http 프로토콜이 아닌 WebSocket통신을 사용해 데이터 전송의 실시간성을 보장하였다.
- Spring Boot
- Data JPA
- MySql
- Kafka
- Redis
- jenkins
- react
- nginx
- GCP
- vCPU: 2Core
- memory 1GB
- 본 모니터링 시스템에서 사용하는 데이터 포맷인 UAM FIXM과 UAM ADS-B는 기존 항공기의 표준 데이터 포맷인 FIXM과 ADS-B을 참고 하여 만들었으며 필요하다고 판단한 데이터들은 기존의 데이터 포맷에서 취사 선택하여 만들었습니다.
- 기존의 표준 데이터 포맷인 FIXM과 ADS-B이 XML의 형식으로 존재 하나 본 모니터링 시스템은 웹 어플리케이션이라는 점과 XML의 형식이 불필요하다는 점에서 Json데이터 포맷을 선택하였습니다.
- UAM FIXM은 비행 예정 경로에 대한 정보를 의미하며 ADS-B는 실시간 비행 정보를 의미합니다.
| 주요 포맷 | 세부 포맷 |
|---|---|
| 식별자 | UAM 식별자 |
| 출발도착 버티포트 | 위도, 경도 |
| 출발도착 예정시각 | 날짜, 시간, 시간대 |
| 경로 | 위도, 경도 |
| 주요 포맷 | 세부 포맷 |
|---|---|
| 식별자 | UAM 식별자 |
| 현재 시각 | 날짜, 시간, 시간대 |
| 현재 위치 | 위도, 경도, 고도 |
모니터링 시스템 서버 클래스 다이어그램입니다.
본 프로젝트를 바탕으로 고도와 경로를 활용한 UAM 모니터링 시스템 개발이라는 제목의 논문을 작성하였고
'2023 한국정보기술학회 하계 종합학술 대회'에서 우수 논문상을 수상하였습니다.
그리고 프로젝트 내용들을 개발자 커뮤니티인 Devocean에 기고하였습니다.
논문은 DBpia에 등록되어 있으며 원본 문서 레포지토리에서 확인할수 있습니다.
기고 글은 도심항공모빌리티를 위한 UX에서 확인하실 수 있습니다.
