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<학술연구>

수요 변동 환경에서 첨단항공교통 배터리 교환 스테이션의 운영 안정성 기반 단계적 설비 확장 전략
Operational Stability-Based Stepwise Capacity Expansion Strategy for Advanced Air Mobility Battery Swapping Stations under Time-Varying Demand

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  • 발행기관
    한국기계항공기술학회(구 한국기계기술학회) 바로가기
  • 간행물
    한국기계항공기술학회지(구 한국기계기술학회지) KCI 등재 바로가기
  • 통권
    제28권 제4호 (2026.08)바로가기
  • 페이지
    pp.775-786
  • 저자
    이우람
  • 언어
    한국어(KOR)
  • URL
    https://www.earticle.net/Article/A491252

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원문정보

초록

영어
Maintaining stable operation of battery swapping stations under time-varying demand is a critical issue in Advanced Air Mobility (AAM). This study proposes a stepwise capacity expansion strategy in which pre-secured standby swapping channels are sequentially activated when either queue length or longest waiting time reaches a predefined threshold. The main comparison was conducted between a two-channel fixed-capacity configuration (Fixed-2) and the stepwise expansion configuration (Stepwise), while a three-channel fixed-capacity configuration (Fixed-3) was additionally used as a benchmark. Using common random numbers, 100 simulation replications were performed under identical demand and operating conditions. Compared with Fixed-2, Stepwise reduced average waiting time by 88.48%, waiting probability by 50.80%, and average queue length by 88.76%, while throughput remained nearly unchanged. In the paired comparison, Stepwise showed a lower average waiting time in 99 of 100 replications and the same value in one replication. Sensitivity analysis showed that lower threshold values activated channels earlier and improved waiting performance, but increased the number of active channels. These findings indicate that stepwise activation can effectively mitigate congestion under model-based time-varying demand, although the threshold values should be interpreted as operating reference conditions rather than universal optima.

목차

Abstract
1. 서론
2. 시스템 구성 및 단계적 설비 확장 구조
2.1. 시스템 정의 및 운영 범위
2.2 운영 상태 모델 및 성능 지표
2.3 운영 안정성 및 설비 확장 규칙
3. 시뮬레이션 설계 및 분석 조건
3.1 수요 및 기본 운영 조건
3.2 단계적 설비 확장 운영 로직
3.3 반복 시뮬레이션 및 분석 방법
4. 시뮬레이션 결과 및 분석
4.1 주요 성능지표 비교
4.2 운영 안정성 분석
4.3 운영 기준 변화에 따른 민감도 분석
5. 결론
5.1. Fixed-2의 운영 성능 특성
5.2. Stepwise 적용에 따른 운영 성능 변화
5.3. Stepwise의 채널 활성화 및 민감도 특성
5.4. 설비 확장 전략의 적용 가능성
후기
References

키워드

첨단항공교통 배터리 교환 스테이션 단계적 설비 확장 수요 변동 운영 안정성 Advanced Air Mobility Battery Swapping Station Stepwise Capacity Expansion Time-Varying Demand Operational Stability

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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