[논문]무인항공시스템 인증기술 동향

최주원

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민간 무인기의 용도는 수색 및 구조, 환경 및 공해감시, 기상 측정, 화재 및 재난의 조기감지, 국경 및 해양정찰, 항공촬영과 지도제작, 농약살포 그리고 교통감시 등 사람이 수행하기 힘든 3D 임무 및 우리의 실생활에 도움을 줄 수 있는 새로운 용도로 개발되고 있다. 그러나 향후 무인항공기의 상업적 성공 여부는 민간 공역으로의 진입 여부에 달려 있으며, 공역 내에서의 자유로운 임무수행을 위해서는 안전성 확보를 위한 감항당국의 인증이 필수요소이다. 이에 항공선진국 들은 민간 무인기의 신뢰성 누적과 인증을 위한 실현 가능한 방법부터 법제도 정비에까지 많은 연구를 수행 중에 있다. 본 글에서는 최근 항공선진국들의 무인항공시스템의 신뢰성 추세와 인증동향 그리고 향후 발전 방향에 대하여 제시한다.

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문제 정의

무인기에 기존 유인기의 기술기준을 적용하여 무인기 비 행체 부분의 안전도 수준을 유인기 수준으로 올 리 고자 하는 것이다.
이에 본 글에서는 무인 시스템의 신뢰성 자료들을 분석하고, 무인 시스템의 인증 동향을 검토하여 제시한다.

대상 데이터

본 사고율 통계는 무인기를 본격적으로 운영하기 시작한 80년대 중반부터의 운영을 근거로 한 것으로서 Pioneer, Searcher 등 초기 무인기에 적용되었던 single channel analog FCS, single communication, single powerplant system 등의 기술이 적용되 었으며, 동력계통을 포함한 비행체에 대해서는 인증의 개념이 적용되지 않은 상태의 자료이다.

성능/효과

미국에서 운영되는 항공기들의 사고 원인을 분석한 결과 유인기의 경우 약 85%의 원인이 human factor로 인한 것이었으나, 무인기의 경우에는 약 17%만이 human factor로 인한 사고였으며, 대부분은 무인 시스템 자체의 결함에 의한 것으로 분석되었다. (그림 3 참조)
있다. 이 중 무인시스템 자체의 안전성 요건은 비행의 신뢰성을 의미하며, 무인시스템의 비행 신뢰성은 최소 유인기의 GA(General Aviation) 항공기의 신뢰성 정도가 구비되어야 안전도가 확보될 것으로 판단된다. 또한 운항의 안전성 은 비 행 중 다른 항공기와의 충돌 또는 지상 추락으로 인한 인명 및 재산의 피해를 방지하기 위한 기술적 요건을 의미한다.

후속연구

(그림 10 참조) 이에 무인기를 중량 및 운영 목적을 기준으로 분류하고, 각 단계별로 안전도를 차등적용 시키며, 운영의 방법을 차등 적용하는 것이다. 개발되는 기준은 당분간 무인기의 특별 감항증명의 발행 기준으로 사용될 것으로 예상되며, 이후 형식증명 및 일반 감항증명 발행을 위한 기준으로 사용될 것으로 예상된다.
것으로 예상된다. 그러나 무인기의 경우에는 비행체 외에도 GCS (Ground Control System), 제어를 위한 data link가 하나의 시스템으로 운영 되어, 감항성에 영향을 미치기 때문에 통신의 신뢰성 및 보안, 비행종료의 방법 등 기존의 인증 대상이 아닌 이러한 부분에 대한 안전성 검증 및 인증에 대한 부분은 앞으로 많은 경험과 연구가 필요한 분야로 남아있다.
무인기에 대하여 유인기의 인증제도를 적용하여, 유인기와 동등한 수준의 안전도가 확보됨이 입증될 때 까지 민간 무인기의 공역 진입을 제한시키는 것은 항공기술 및 산업 발전에 순기능을 하지 못하므로, 향후 비행허가 제도가 아닌 초경량 항공기의 비행과 같은 실현 가능한 수준까지 운영 될 수 있도록 감항당국과 연구기관 그리고 개발자의 적극적인 모색이 필요하다.
이 밖에 향후 무인기는 비행조종 및 이착륙을 포함한 정밀항법 비행이 가능해야 하며, 탑승 조종사가 수행하는 고장탐지 및 진단 기능을 지상의 조종사가 수행하거나 또는 자동으로 감지하여 대응할 수 있는 기능이 구비되어야 한다.
추세이다. 이에 국내에서 향후 개발되는 무인 시스템에 대해서는 우리나라의 항공기 기술기준을 설계 단계에서부터 규격서로 채택하여 적용시키는 것이 필요하며, 감항당국 및 최근에 창립된 무인기 협회와 업체 등에서도 무인기의 인증제도 개발에 관심을 가져야 국내 무인기 기술 및 제도가 외국과 동등한 수준으로 발전될 수 있을 것으로 판단된다.
초안으로 개발하여 공개한 바 있다. 이에 미국, 일본 등 다른 여러 나라들도 무인기의 감항증명 발행기준을 법제화 할 것으로 예상된다.
향후 무인기 기술이 성숙되고 신뢰도가 증가하며, 또한 관련 법제도가 정립되면, 이러한 기술기준을 적용시켜 무인기에도 형식증명 및 감항증명이 발행될 것으로 예상된다. 그러나 무인기의 경우에는 비행체 외에도 GCS (Ground Control System), 제어를 위한 data link가 하나의 시스템으로 운영 되어, 감항성에 영향을 미치기 때문에 통신의 신뢰성 및 보안, 비행종료의 방법 등 기존의 인증 대상이 아닌 이러한 부분에 대한 안전성 검증 및 인증에 대한 부분은 앞으로 많은 경험과 연구가 필요한 분야로 남아있다.
적용하는 것이 많이 연구되고 있다. 향후에는 전 방향 탐지가 가능하며 효율적인 ADS-B를 이용한 충돌 회피 장비가 유무인 통합 장비로 발전될 것으로 예상된다. 충돌회피 기능의 경우 탐지범위, 탐지거리, 안전한 회피 기동 그리고 장비의 신뢰성이 안전성 요건으로 설정되어야 하며, 향후에는 유인기의 진로의 양보 및 통행의 우선순위 규칙5) 까지도 적용 가능한 기능이 구비되어야 한다.
현재 비행종료시스템의 경우 비행체에 장착되는 emergency chute가 가장 선호되는 방법이며, twin engine 항공기의 경우 pre-programmed emergency landing 기능도 가능하다 향후 무인기에 있어서 이러한 기능은 공역 내의 비행을 위한 필수 기능으로 요구될 것으로 예상된다. 그림 9는 유인기6)에 비상용으로 장착한 emergency chute 의 시현 모습이다.

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