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<학술연구>

첨단항공교통 배터리 교환 스테이션의 확률적 운영 해석과 처리 지연 거동 분석
A Probabilistic Operational Analysis and Processing Delay Behavior Study of Battery Swapping Stations in Advanced Air Mobility

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  • 발행기관
    한국기계항공기술학회(구 한국기계기술학회) 바로가기
  • 간행물
    한국기계항공기술학회지(구 한국기계기술학회지) KCI 등재 바로가기
  • 통권
    제28권 제3호 (2026.06)바로가기
  • 페이지
    pp.531-537
  • 저자
    이우람
  • 언어
    한국어(KOR)
  • URL
    https://www.earticle.net/Article/A487237

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원문정보

초록

영어
Advanced Air Mobility (AAM) systems rely on high-frequency operations of electric vertical take-off and landing (eVTOL) aircraft, making the performance of ground energy infrastructure a critical factor for overall system efficiency and reliability. In particular, battery swapping stations function as service systems in which multiple aircraft arrivals share limited resources, inevitably leading to processing delays under stochastic demand conditions. Previous studies have primarily focused on optimization-based scheduling and simulation-driven performance evaluation. However, the probabilistic mechanisms governing delay generation and operational stability in battery swapping systems have not been sufficiently explored. This study presents a probabilistic operational analysis of battery swapping stations in AAM using queueing theory. The system is modeled as a multi-server queueing system with stochastic arrival and service processes, and key performance metrics—including system utilization, average waiting time, and delay probability are analytically derived. Furthermore, delay behavior is examined not only in terms of average values but also through probabilistic distributions and service-level-based performance criteria. To validate the proposed analytical framework, MATLAB-based discrete-event simulations are conducted under various operational scenarios, including different arrival rates and service time variability conditions. The results indicate that stochastic characteristics significantly influence delay behavior and system stability, particularly under peak demand conditions. The proposed approach provides a theoretical foundation for understanding delay dynamics in AAM battery swapping operations and offers practical insights for designing stable and efficient ground infrastructure systems.

목차

Abstract
1. 서론
2. 시스템 모델 및 문제 정의
3. 처리 지연 거동 및 운영 안정성 해석
3.1 시스템 이용률에 따른 지연 특성 분석
3.2 대기열 길이 및 체류 구조 해석
3.3 서비스 수준 기반 운영 안정성 조건
3.4 교환 채널 수 변화에 따른 운영 특성
4. 결과 및 고찰
4.1 시뮬레이션 환경 및 변수
4.2 시스템 이용률에 따른 지연 특성 분석
4.3 채널 수 변화에 따른 성능 분석 및 검증
4.4 해석 모델 검증 및 시뮬레이션 비교
5. 결론
5.1. 시스템 이용률에 따른 지연 특성
5.2. 채널 수 변화에 따른 성능 개선 효과
5.3. 해석 모델의 타당성 및 적용 가능성
References

저자

  • 이우람 [ Wooram Lee | Member, Division of Unmanned Aerial Vehicles, Kyungwoon University, Professor ] Corresponding Author

참고문헌

자료제공 : 네이버학술정보

간행물 정보

발행기관

  • 발행기관명
    한국기계항공기술학회(구 한국기계기술학회) [Korean Society of Mechanical Technology]
  • 설립연도
    1999
  • 분야
    공학>기계공학
  • 소개
    기계 관련 산업 분야에 관한 학술과 현장 적용 기술을 연구하고 교류하며, 이에 관련된 학문과 기술 발전 및 보급에 기여함으로써 과학과 기술의 진흥에 이바지함을 그 목적으로 한다.

간행물

  • 간행물명
    한국기계항공기술학회지(구 한국기계기술학회지) [Journal of the Korean Society of Mechanical and Aviation Technology ]
  • 간기
    격월간
  • pISSN
    1229-604X
  • eISSN
    2508-3805
  • 수록기간
    1999~2026
  • 등재여부
    KCI 등재
  • 십진분류
    KDC 550 DDC 620

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