[공학저널 송강식 기자] UAM이 활성화되기 위해서는 기존의 항공교통관리(ATM)의 안전 수준과 동등 이상의 안전도 확보가 우선적으로 필요하다고 볼 수 있다. 특히, 현존하는 항공교통과의 분리뿐만 아니라, UAM 기체 간 분리를 통해 모든 항공기가 안전하게 출발지부터 목적지까지 운항할 수 있도록 회랑(경로)를 설정하는 것이 중요한 시점이다.
UAM 초기에는 조종사가 탑승한 시계비행방식(VFR)으로 비행할 시 고정형 회랑 형태가 필요하겠지만, 향후 UAM이 활성화되는 시점에는 조종사가 없는 상태로 비행하면서 UAM 교통량도 많아질 것으로 예상된다. 이때 동적(다이나믹) 회랑 설정을 통한 분리를 통해 UAM과 타 항공기와 충돌을 방지해 운항안정성을 확보할 필요가 있다.
국토교통부가 발표한 UAM 개념서(CONOPS) 1.0에 따르면 회랑 내에는 타 항공기 출입이 금지되기 때문에 회랑 설계는 UAM 안전 확보를 위해 무엇보다 중요한 요소가 되고 있다.
UAM 회랑 설계 기준이 아직까지 명확하게 발표된 것은 없지만, 일반 항공기와는 크게 두 가지 차이점이 있다.
첫 번째는 UAM에 활용될 항공기는 기존 항공기와 추진동력과 비행방식이 상이하기 때문에 그 차이점을 고려해 회랑을 설계할 필요가 있다는 것이다. 예를 들면 비행속도와 비행고도는 선회경로 설계 시 영향을 줄 수 있으며, 배터리 용량에 따라 노선의 길이가 달라질 수 있기 때문에 해당 사항들을 추가적으로 고려할 필요가 있다.
두 번째는 UAM과 기존 항공교통(ATM)과의 공간적 분리를 위해 UAM 기체는 기존 항공기보다 낮은 고도로 비행하게 되는데, 이는 도심지 장애물(건축물들)과 충돌위험이 더 커질 수 있다는 것이다. 이러한 위험은 도심지 내에 위치한 버티포트에 이착륙하는 경로를 비행할 때 더 커질 수 있다.
이러한 이유로 도심 내 장애물이 항공기 비행 안전성에 어떤 영향을 끼치는지 더 면밀하게 검토해야 할 필요가 있으며, 회랑 설정을 위해서도 인구밀집지역이나 소음 민감도 등을 고려해야 한다. 또한, 기존 항공기의 장애물과의 안전이격거리 기준과 다르게, UAM 특성을 반영한 UAM과 장애물과의 안전이격거리(MOC), 인구밀집지역에 대한 안전기준, 소음 허용기준 등에 대한 새로운 기준을 정해 회랑 설계에 반영하는 것이 매우 중요한 요소가 될 수 있다.
이에 따라 다년간 현존하는 항공기 운항에서 사용하는 계기비행절차를 설계한 경력을 가진 ㈜이노스카이는 우리나라 모든 공항에 대한 계기비행절차와 전역의 항공로(회랑) 설계를 경험을 바탕으로 UAM 그랜드챌린지 2단계(GC2)에서 사용할 UAM 이착륙 절차와 회랑 설계를 진행하고 있다.
UAM 운항을 위한 회랑 설계는 크게 항공로(회랑)와 이착륙절차로 구분할 수 있는데, 이착륙절차 설계를 위해서는 버티포트에서 시작되는 장애물 제한표면을 침투하는 장애물이 없어야 한다. 즉, UAM의 비행 안전성을 검토하기 위해 장애물 제한표면(OLS, Obstacle Limitation Surfaces)을 통해 도심 내 지형과 인공장애물에 대한 안전성 평가를 진행하게 된다.
특히, 도심지에 위치한 버티포트 인근에는 고층 빌딩을 비롯해 수많은 인공 장애물에 대한 안전성 평가가 이뤄져야 하기 때문에 이노스카이는 그 데이터를 신속하고 정확하게 처리해 평가할 수 있는 프로그램을 자체 개발해 사용하고 있다. 또한, 회랑 내에서 UAM이 안전하게 운항할 수 있도록 회랑 설계에서 중요한 회랑 폭과 회랑 내에 위치하고 있는 장애물과의 안전이격거리에 대한 기준을 확보하고 있다.
이러한 기술력과 경험을 바탕으로 초기 고정회랑 설계뿐만 아니라, 미래 동적회랑 설계까지 진행할 계획을 가지고 있다.
이노스카이 곽수민 대표이사(사진)는 “UAM 회랑 설계를 통해 얻을 수 있는 가장 중요한 기대효과는 UAM이 회랑 내와 버티포트 이착륙 시에 장애물과의 안전을 확보하고, 안전하고 효율적인 항공교통흐름을 구축할 수 있다는 점”이라며 “회랑을 이용하면 현존하는 항공기와 여러 측면에서 다른 특성을 가진 UAM과 타 항공교통간의 흐름관리와 분리를 통해 항공기간 충돌을 방지할 수 있으며, 지상 장애물에 대한 안전성 평가를 통해 UAM과 장애물과의 비행 안전성도 확보할 수 있다”고 말했다.
그는 이어 “무엇보다도 도심 내 장애물 회피, 인구밀집지역, 소음 등을 고려한 수용성 확보가 가능한 최적의 경로를 제시함으로써 UAM 운항사는 항공기의 배터리 효율 등을 고려한 경제적인 노선을 운항을 할 수 있다”며 “또한, 인구밀집 지역 등 민감지역 회피를 고려한 회랑설계를 통해 주민 수용성 제고 등 UAM 활성화를 도모할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.
현재 이노스카이는 ‘Innovation in your sky’를 목표로 항공 연구·컨설팅 분야, 공역 디자인 분야, 항공지도·항공정보업무 분야, 항공 교육 분야, 항공 관련 소프트웨어 개발·유지보수 분야 등 크게 다섯 가지 분야를 중심으로 사업을 추진하고 있다. 또한, 항공교통관리(ATM), 항행안전시설(CNS), 무인기(드론) 관련 연구 등 다양한 항공분야 연구를 수행하고 있다.
뿐만 아니라 ICAO ASBU(세계 항행시스템 중장기 개선 정책)와 연계해 우리나라의 중장기 계획 연구를 수행하는 등 항공분야에 대한 폭넓은 이해와 연구를 바탕으로 우리나라 항공 분야 발전을 선도하고자 노력하고 있다. 특히, 지난 2020년 UAM Team Korea에서 발표한 한국형 도심항공교통(K-UAM) 로드맵에 따라 신사업의 잠재력에 주목하게 돼 사업영역을 확대하고 있다.
곽 대표는 “하늘의 교통수단은 계속 진화하고 있듯이 기존 유인항공기부터 드론, UAM, AAM, PAV뿐만 아니라 향후 무인항공기(RPAS)까지 새로운 기체의 출현과 이에 대한 최고의 안전 확보와 최적의 운영방법과 절차 마련이 요구될 것”이라며 “이러한 항공발전에 발맞춰 이노스카이는 기존 항공 시스템의 최적화, 새로운 기체에 대한 수용성, 보다 안전한 하늘 마련을 위해 기술적인 역량을 확보할 것”이라고 말했다.
그는 이어 “물론 국토교통부에서 추진하는 새로운 법과 제도에 대한 연구도 함께 진행해 가장 현실적이고 필요한 솔루션을 제공할 예정”이라며 “이노스카이는 ‘진화’, ‘혁신’, ‘도전’이라는 케치플레이즈를 걸고 지속 성장해 항공분야의 토탈 솔루션을 제공하는 항공전문기업으로 진화하기 위한 준비를 하고 있다”고 덧붙였다.
