도심항공교통 시대, 유무인기 통합공역관리를 준비하다
우리 곁에 다가온 도심항공교통
기술의 발전은 만화, 소설, 영화 속 모습을 현실 세계로 불러오며, 불가능의 상황을 가능한 시나리오로 구현해 우리네 일상의 동반 플랫폼으로 자리 잡게 한다. 지난 11월 11일, 여의도 한강시민공원에서 우리나라 연구진들에 의해 개발된 K-드론관제시스템이 드론택시를 눈 앞에서 실제로 구현함으로써 만화, 소설, 영화 속 모습을 현실세계로 불러왔다. "가능할까?"하는 질문처럼 드론택시는 아직은 의문형 미래 플랫폼이다.
K-드론관제시스템은 '드론교통관리시스템', '드론 하늘길 구축'등으로 알려진 UTM(UAS Traffic Management, 드론교통관리시스템)에 대해 국토교통부가 '한국형 K' 의미를 부여한 표현이다. 국토교통부・과학기술정보통신부・경찰청으로 이루어진 다부처 연구개발과제인 "무인비행장치 안전운항을 위한 저고도 교통관리체계개발 및 실증시험" 과제(이하 UTM, 주관기관: 항공안전기술원, 전문기관: 국토교통과학기술진흥원)를 모체로 하고 있다.
고도 150m 이하에서 다수 드론을 안전하게 운영하기 위한 교통관리체계 개발 및 실증을 통해 무인비행장치 안전 운영기반 구축을 목표로 한다. 2017년 4월부터 2022년 12월까지 5년 9개월간 국비 190여억 원이 투입되고, 항공안전기술원과 세부 연구과제 책임기관인 한국항공우주연구원, 한국전자통신연구원과 서울대, 항공대, 메타빌드, 유콘시스템 등이 참여한다. 연구단으로 참여가 제한되는 통상의 연구개발과제와 달리 연구단 외 일반 사업자의 드론 참여를 보장한다.
또 UTM 공급자인 USS(UTM Service Supplier) 출현에 대비해 범용성이 높은 위치 송수신기를 개발해 2～3개의 실증 가능 공역에서 최대 20대 이상 동시비행시스템 구현을 목표로 속도를 내고 있다. 국가 차원 비행정보관리용 UTM 시스템인 FIMS(Flight Information Management System)와 표준형 USS 시스템을 개발해 실제 적용 가능한 통합 체계를 구현하고 실증하며, UTM 운용개념과 운용절차, 공역관리계획 수립・무인비행장치 등록시스템 개발・통신망 구축 및 운용조건 등도 연구범위에 포함되어 있다. 11월 11일 서울 도심항공교통 실증을 가능하게 한 감시장치 모듈인 UTID(UAS Tracking Identification Device)도 개발하며 실증과정을 통해 크기와 무게, 통신거리 등을 단계적으로 개량하고 있다.
그림 1. UTM에 대한 이해(출처: 항공안전기술원)
현재 UTM 통합기술수준은 다양한 실증을 통해 검증하고 그 범위를 확장하는 단계다. 서울 도심항공교통 실증은 올해 네 번째로 이루어졌다. 지난 4월 인천항 GS칼텍스 물류센터에서 실시된 첫 번째 실증을 시작으로, 5월과 11월 강원도 영월에서 차례로 실증을 실시했다. 세차례의 실증을 통해 개발 중인 UTM의 개념과 시스템의 정상 작동함을 판단했고 이를 근거로 서울 도심에서의 네 번째 실증을 추진했다.
국토교통부에서 배포한 보도자료를 보면 서울 도심항공교통 실증의 부제는 "K-드론관제시스템, 서울 하늘로 드론택시 띄운다, 11일 여의도서 K-드론관제시스템 활용 드론배송・택시 종합실증"이었다. 실증 이후 대부분 언론 보도가 실증에 참여한 비행체 중 하나인 중국제 드론에 관심이 집중되어 본 의미가 바래기는 했지만, 실증의 주체는 "K-드론관제시스템", 즉 다부처과제로 진행 중인 "무인비행장치의 안전운항을 위한 저고도 교통관리체계 개발 및 실증시험" 과제이다. UTM을 활용해 드론배송・택시 등 도심항공교통 기술 현황에 대한 실증행사가 주 목적이었다.
참여 드론은 UTM 연구단에서 시험용으로 운용 중인 4대(고정익 1대, 회전익 3대)와 연구에 참여하지 않는 사업자로 이벤트성 물품을 배송하는 드론 2대(회전익), 그리고 중국 이항사의 Ehang216과 미국 Lift Aircraft사의 HEXA PAV로 구성되어 있다. 실증 시나리오는 한강 인근 임무비행(서강대교 교량 시설물 조사, 마포대교 교량 교통량 조사, 한강 산책로 인근 안전감시, 수질오염 조사) 중 드론택시 비행 예정으로 인한 UVR(긴급공역예약, UAS Volume Reservation) 발령으로 운용 중인 드론이 계획된 착륙지로 긴급복귀하고, 이어서 Ehang216이 해당공역을 비행하는 상황으로 구성되어 있다. UTM 시스템 내 연구단 드론과 외부 사업자의 드론, 드론택시, 유인기 위치 동시 도시 정보를 통한 공역 모니터링이 가능할 때 가능한 시나리오였다.
그림 2. 도심항공교통 UTM 시나리오(출처 : 항공안전기술원)
언론을 통해 문제 제기된 중국 이항사의 PAV를 선정한 배경에 대한 설명도 불필요한 오해 확산을 방지하는 차원에서 살펴보고자 한다. VFS(Vertical Flight Society, 국제적인 VTOL 전문가그룹)에 따르면 200개 이상의 개발업체가 269종 PAV를 개발 중인 것으로 파악되고 있다. UAM용 기체특성의 주요 특성으로는 ①친환경(전기), ②저소음(분산추진), ③도심공간활용(수직이착륙)을 제시하고 있다. 따라서 eVTOL(전기동력 분산추진 수직이착륙기) 위주로 섭외를 시작했고, PAV 개발업체 중 현재 시연비행체 보유 가능성이 있을 것으로 예상되는 23개국 78개 업체를 대상으로 화상회의 및 이메일 교환(2019.11~), 시연행사 계획 배포 및 참가의향서류 접수(2019.3.25~4.14)를 진행했다.
Airbus(독일) CityAirbus, Bell(미국) NEXUS, Ehang(중국) Ehang216, EmbraerX(미국) DreamMaker, Flyter(러시아) PAC VTOL 420-120/PAC VTOL 720-200, Jaunt Air Mobility(미국) N210Av, Joby Aviation(미국) S4, Kitty Hawk(미국) Heaviside, Lift Aircraft(미국) HEXA, Terrafugiaa(미국) TF-X, Volocopter(독일) VC1/VC2/VC200/2X 등을 포함해 광범위한 전수조사를 장시간에 걸쳐 진행했고, 결국 시연 가능 비행체를 보유하고 행사일정과 연계가 가능하며 참가 의향이 있는 3개 업체를 선정했다. 구체적인 계약과 비행조건 등에 대한 협의를 통해 Ehang, Lift사로 정리됐다.
서울 도심항공교통 실증 시 사람을 태우지 않고 쌀 가마니로 대신한 것이 적절했느냐는 문제도 이슈가 됐는데, 2020년 1월 미국 노스캐롤라이나 주에서 열린 Ehang216 사례 또한 노스캐롤라이나주 교통부 비행승인을 득했음에도 승객 미탑승 상태로 시연했다. 2019년 9월 독일 슈투트가르트에서 열린 독일 Velocopter 2X 비행시연시에도 탑승객 없이 단거리 비행만을 실시한 바 있다. 물론 조종자 또는 탑승객을 태운 채로 싱가포르 마리나베이에서 2019년 10월에, 중국 광저우에서 2019년 3월에 실시한 바 있지만 고도상승 또는 최소거리 자동비행 등으로 위험도를 낮추어 비행을 실시했다. 각 국 비행승인 및 인증당국의 탑승객 제한은 안전을 우선적으로 고려한 결과이다.
이는 드론의 기계적, 시스템적 문제와 더불어 돌발기상, 도심비행에 따른 다양하고 예측 불가능한 외부간섭 특성 등에 대한 대응체계 미확보를 고려한 것으로 이해된다. 서울 도심항공교통 실증의 주된 목적이 "K-드론관제시스템 활용 드론임무・택시 종합실증"이라는 점도 고려가 됐고, 드론택시 비행을 전제로 기술기준 검토, 특별감항제도 적용, 버티포트 등 인프라 구축 소요 판단 등이 단순 드론택시 시연보다 중요도가 높았다는 점 등이 복합적으로 고려된 상황의 결과라 할 수 있다.
결과적으로 "K-드론관제시스템 활용 드론임무·택시 종합실증"은 시스템적으로는 성공적이었다. 총 37회의 사전비행을 통해 발생 가능한 문제들을 충분히 검증하고 수정하는 과정을 거쳤고, UVR 발령에 따른 다수 항적 적시 회피에 대한 절차 숙달 과정을 거쳤다. 의도했던 대로 UTM 시스템 내 연구단 드론과 외부 사업자의 드론, 드론택시, 유인기 위치가 사전에 배정된 콜사인별로 리얼타임으로 모니터링되고 이미 배분된 공역에 대한 일치성도 만족할 만한 수준이었다. 특히 유인기(ADS-B 수신)에 대한 위치정보수신이 가능해 곧 도래할 유무인기 통합공역사용에 대한 가능성을 확인하는 계기가 됐다. GCS와 UTM Client간 임무영역 동기화나 임무고도와 UTM Server 송출고도 일부 불일치 등 기술적 과제도 추후 과제로 확인됐다.
그림 3. 도심항공교통 UTM 실증결과(출처: 항공안전기술원)
정부는 지난 6월 4일 관계부처 합동으로 2025년 상용화 서비스 개시를 목표로 하는 「한국형 도심항공교통(K-UAM, Urban Air Mobility/도심항공교통) 로드맵」을 확정, 발표했다. 아나드론 2020년 7월호 Facts and Truth, "한국형 도심항공교통(K-UAM)이 가리키는 미래, 2025년을 여는 로드맵"에서 제시한 대로 2025년 상용화에 대한 가장 큰 고려요소는 "기존체계와의 적절한 조화로움과 이해관계의 조정"이라고 할 수 있다.
2025년 상용화 구현의 핵심주체인 비행체의 확보가 핵심 이슈이기는 하지만, 인프라의 상징인 Vertiport의 구조와 제반설비에 관한 기준 마련, 2025년 상용화와 연계한 구체적인 도시별, 지역별 부지확보 및 구축계획, 안전확보 문제 등도 고려되어야 한다. 또 UAM을 고려하지 않은 도시 구조상 기존의 공간을 재배치하거나 활용해야 하는데 이에 따른 구현단계에서 발생 가능한 이해당사자 및 집단 간 갈등문제, 기존의 교통체계와의 연계성 및 상생방안, 인프라 구축 간 재산권 저촉에 대한 입장 차이, 개인별 이동 간 UAM 비행체로 인해 발생 가능한 새로운 위험에 대한 공감대 형성 등도 정책의 우선순위로 다루어야 할 부분이라고 할 수 있다.
산업계와 전문가그룹에서는 중국 드론산업에 점유권을 뺏긴 이유로 늦은 출발이라고 제시한다. 도심항공교통마저 중국을 포함한 타 국가에 선점하는 사례가 다시 연출되지 않도록 생태계 사이클을 고려한 종합적인 육성정책과 대안을 마련할 필요가 있다. 이번 도심항공교통실증은 본격적인 UAM 시대 도래를 선언한 싱호탄으로서 그 의미가 강하다. 아직도 먼 영화나 소설 속 미래의 플랫폼이 아니라 곧 도래할 현실적 대안임을 눈앞에서 인식하고 공감대를 형성하며, 산업계에서는 앞서든 뒷서든 역할이 필요한 시점이라는 인식과 책임의식, 동기부여의 계기로 이해하려는 순기능적 노력이 필요하다.
PAV 선두그룹의 사례를 보더라도, 2016년부터 2018년 사이에 최초 비행이 이루어진 비행체들이 아직도 안정성 확보를 위한 실증과 이를 통한 인증기준 마련 및 인증 획득이 이루어지는 단계임을 고려한다면, 상용서비스까지 물리적으로 확보되어야만 하는 최소기간을 유추해볼 수 있을 것이다. 결국 아직 눈에 보이는 비행체가 없는 상태에서 기다리기보다는 UTM 실증사례처럼 비행체 운영에 필요한 법・제도・정책관 인프라 등을 미리 준비해 운용가능 시점을 앞당기고 우리만의 강점을 특화해 글로벌 전략화하는 노력이 공통의 힘으로 표현되어야 할 시점이다.
WRITER 강창봉
항공안전기술원 드론안전본부장
드론관련 법, 제도, 정책연구 및 드론규제샌드박스사업, 드론 교통관리체계 구축 등 다수의 국가사업 및 연구개발사업의 책임자
국무총리실, 과학기술정보통신부, 기획재정부, 경찰청, 육군, 공군 등의 드론 관련 혁신성장 자문위원, 정책발전 자문위원 등으로 활동 중
