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Nikkei X-TECH_2024.8.8

플라잉카의 고밀도 운항
실현의 열쇠를 쥐고 있는 '항공관제 DX' (Part 1)

플라잉카, 즉 eVTOL(전동수직이착륙)기를 활용한 ‘차세대 하늘 모빌리티’의 상용화가 이르면 2025년에 세계의 일부 지역에서 시동을 건다.

야노경제연구소의 조사에 따르면, 이 시장은 2045년에 100조엔을 넘는 규모가 될 것이라는 예측도 있는 성장주이다. 그리고 그것이 그림의 떡으로 끝나지 않기 위한 핵심 기술 중 하나가 eVTOL기 전용의 운항관리시스템 ‘UATM(Urban Air Traffic Management)’이다. 단적으로 말하면, ‘항공 관제의 DX(디지털 트랜스포메이션)’이다.

eVTOL기를 활용한 운항 서비스는 ‘스몰 스타트’가 될 것이다. 당분간은 기존의 항공 규칙 중에서, 파일럿이 조종하는 ‘시계비행방식(Visual Flight Rules, VFR)’으로 운항하게 된다(참고로 중국 EHang은 중국 민용항공국(CAAC)으로부터 2023년 10월에, 파일럿이 탑승하지 않는 원격 조종 eVTOL기 ‘EH216-S’의 형식 증명을 취득했다. 이르면 2025년에 관광 목적의 유람 비행 등의 상용 서비스를 중국 내에서 개시할 예정이다). 그리고 조종사와 관제사가 무선(음성)으로 주고받으며 비행을 관리하는, 현재의 항공 관제 ‘ATM(Air Traffic Management)’이 적용된다.

다만 이것으로는 통상의 헬리콥터가 전동 eVTOL기로 대체된 것에 불과해 저밀도 운항에 그치기 때문에 시장의 고성장을 기대할 수 없다. 그래서 최종 형태인 자동/자율비행에 의한 고밀도 운항의 실현을 위해서 단계를 밟아 진화해 나간다. 정부가 2023년 3월에 발표한 ‘플라잉카의 운용개념(ConOps for AAM: Concept of Operations for Advanced Air Mobility) 제1판’에서는 사회 구현의 단계를 3단계로 나누고 있다.

우선, 2025년 무렵의 ‘단계1’은 상용 운항의 개시 시기로, 저밀도 운항(파일럿이 탑승, 짐 수송만 원격 조종)이 된다. 2020년대 후기 이후의 ‘단계2’에서는 운항 규모가 확대되어 중~고밀도 운항(파일럿이 탑승 혹은 원격 조종)이 실현된다. 그리고 2030년대 이후 ‘단계3’에서는 자동비행이나 완전한 자율운항을 포함한 체제가 확립돼, 고밀도 운항이 드디어 실현된다.

이 실현에 반드시 필요한 것이 UATM이다. eVTOL기는 헬리콥터나 일부의 소형 경항공기와 마찬가지로 고도 150~수천m 이하의 저고도 공역을 비행한다. 여기에는 현재 곳곳에서 개발이 진행 중인, 이륙 중량 150kg 이상의 물류용 대형 드론(무조종자 항공기)도 포함될 것으로 보인다. 즉, 저고도 공역은 현재와는 월등하게 많은 수의 항공기로 혼잡할 뿐만 아니라, 항공기의 종류나 파일럿의 유무, 미션 등이 다양화된다.

이렇게 되면, 이미 한계가 지적되고 있는 ATM의 ‘말을 통한 관리’로는 대응할 수 없게 된다. ‘플라잉카의 운용개념’에는 “도시내 교통 등으로 운항 규모가 크게 확대되는 것이나 원격조종이나 자동/자율운항이 상정되는 것 등을 고려하면, 현재의 VFR에 의한 안전 확보만으로는 머지않아 한계가 올 것으로 생각된다”라고 기록되어 있다.

그래서 단계2 이후에서는 항공기의 운항 계획이나 위치 정보, 이착륙장(버티포트)의 비어 있는 상황 등을 집약해 일원 관리해, 안전하고 효율적인 비행을 할 수 있도록 조정하는 UATM이 중요해진다(참고로 ‘플라잉카 운용개념 제1판’에서는 단계1에 ‘초기적인 UATM 서비스가 도입된다’라고 있지만, 실제로 UATM이 필요하게 되는 것은 단계2 이후라고 볼 수 있다). 여기에서는 정보는 디지털 데이터로 교환된다.

UATM의 베이스가 되는 것은 드론을 관제하기 위한 운항관리시스템 ‘UTM(Unmanned aircraft system Traffic Management)’이다. UATM은 UTM의 기능을 기반으로 기존 ATM 등과 통합해 확장하는 것이다.

“UATM은 사람이 타는 eVTOL기가 대상이기 때문에 안전성 확보를 위해서 시스템이 UTM보다 복잡해진다”(NEC 에어로스페이스사업부문의 아라이(荒井) 매니저).

장기적으로 UATM은 파일럿에게는 텍스트나 음성으로 지시를 내리고, 무인기에는 데이터 통신으로 지시를 내리게 될 것이다. 단, 현시점에서는 UATM에 다양한 타입이 있어 표준은 존재하지 않는다. 이 때문에 정의나 기능에는 편차가 있다.

UATM의 주안점은 충돌 회피에 있다. 이 기능이 어떻게 구현되는지 아직 확실하지 않지만, 스타트업 기업인 Terra Drone(도쿄) 운항관리사업본부의 우에노(植野) 씨에 따르면, UTM에서의 충돌 회피에는 아래의 4단계가 있다고 한다. (1) 비행 계획의 공유, (2) 전략적 충돌 회피(비행하는 시간과 장소를 사전에 조정), (3) 전술적 충돌 회피, (4) Detect&Avoid(결국 충돌할 것 같을 때 기체를 좌나 우로 선회해 회피)이다.

이 중 UTM은 (1)~(3)을 담당한다. (3)에서는 비행 중에 충돌의 위험이 있을 때는 우선 경고를 보내고, 그래도 리스크가 있는 경우는 시스템이 기체에 루트 변경을 지시한다. 또한 (4)는 최종 수단으로, 기체가 탑재하는 센서나 시스템에 맡긴다.

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