미래항공 모빌리티(AAM) 시대 준비를 위한 General Aviation 공동 활용방안 : ADS-B를 중심으로 = General Aviation Joint Development Prepare for Advanced Air Mobility(AAM) Era - focusing on ADS-B -

국문 초록 (Abstract)

오늘날 항공 산업은 미래항공 모빌리티(AAM)의 시대를 앞두고 있다. 개발 중인 도심항공교통(UAM) 관련한 연구와 투자는 국내 4차 산업과 연계된 새로 운 항공 시대를 준비하기 위해 국가적, 산업적 관심 속에서 많이 진행되고 있다. 그리고 미래항공 모빌리티를 운용할 항행 인프라에 관한 연구는 저고도 도심항공교통 측면에서 주로 접근하고 있다. 그러나 저고도 공역을 운항할 다양한 비행체들의 운용 관련한 연구와 활용 시스템 구축은 일정한 분리된 고도에서 운항할지라도 종합적인 항공교통 관리와 항공 안전 측면에서 같이 연구하고 구축되어 운용해야 한다.

대한민국 항공 운송사업은 1989년 시작된 국민 해외여행 자유화에 힘입어 여객 운송과 화물 운송에서 비약적인 성장을 거듭하여 2023년 기준으로 종합 세계 9위 수송량을 달성하고 있다. 그러나 항공 사업의 기초 저변 분야인 General Aviation은 상대적으로 발전이 더디어 민간 항공기 제작 산업과 부품 분야를 비롯하여 항행 시설 및 장비등 많은 항공 분야가 해외 장비와 기술에 의존하고 있다.

현재 국내 산업계와 학계 그리고 연구기관들은 다가오는 미래항공 모빌리티(AAM)의 시대에 기술적 선점과 시장 우위를 점하기 위하여 도심항공교통(UAM) 분야에 많은 관심과 투자를 하고 있다. 그러나 UAM과 General Aviation 항공기들이 비행할 저고도 공역 관리 및 감시를 위한 위성기반 항행시설들과 통합 운영체계가 아직 제대로 구축되지 못하여 ADS-B 항행 이용 과 SBAS를 활용한 공항 접근 사용은 운송용 항공기와 거점 공항 위주로만 운영되는 실정이다.

General Aviation에 관한 국내 기존 연구들은 주로 운항·교육·훈련제도와 안전 및 항행 등에 관한 연구 위주가 많았고 또한 운송용 항공 분야 적용에 포커스를 둔 연구들이 많아 General Aviation 자체 활용과 시설 활용에 관 한 연구는 상대적으로 적은 편 이었다. 그러므로 본 연구를 통하여 미래항공 모빌리티 시대를 위한 시설 및 항행체계 구축 시에 General Aviation과의 공동 활용 부분을 찾아보고 효과적으로 구축할 방안들을 찾아 시너지 효과를 분석해 보았다.

연구를 위하여 먼저 Aviation에서 Air Mobility로 패러다임이 전환되고 있는 항공의 흐름을 파악해 보고 General Aviation 분야에서 FAA 와 대한민국의 항공종사자와 항공기 제작 및 비행장 보유 통계를 비교 분석해 보았다. 그리고 대한민국 UAM 추진 계획과 UAM 기술 수준을 항공 선진국과 비교하여 나타난 저고도 항행체계의 현황과 문제점들을 분석하였다.

연구조사를 통해 분석된 자료를 바탕으로 국내 항공 인프라와 운영체계의 개선점을 찾기 위해 AAM 과 General Aviation 공동 활용 분야들에 대하여 항공 시설 및 운용, 항공 안전 및 인력 제도, 항공 사업으로 세분화하여 분석 하였다. 그리고 공동 활용 분야 중에 가장 필요 우선적으로 필요하다고 판단된 ADS-B 국내 활용방안을 찾기 위하여 ICAO 항행체계 중에 ADS-B 운용 개념 및 발전 방향을 조사하여 보고 FAA의 ADS-B 시스템 구축과 활용을 분석해 본 후에 국내 AAM 과 General Aviation 공동 ADS-B 활용방안을 제시하였다.

분석 자료 검증 방법은 2024년 6월부터 2024년 10월까지 4개월 동안 실시한 “미래항공 모빌리티(AAM) 시대 준비를 위한 General Aviation 공동 활용방안(ADS-B를 중심으로)” 설문으로 수집된 데이터를 가지고 일반적인 공동활용 방안에 대하여 비교 분석을 통한 시너지 효과를 연구하였고 ADS-B 공동활용 방안에 대하여는 2024년 8월부터 2024년 9월까지 1개월 동안 실시한 ADS-B AHP 전문가 설문을 토대로 계층분석을 하여 국내 ADS-B 시스템의 효과적인 구축을 위한 우선순위 설정과 신뢰도를 분석하였다.

ADS-B를 중심으로 한 미래항공 모빌리티와 General Aviation 공동 활용 방안에 대한 본 연구의 결과는 위성을 활용한 저고도 국내 항행시스템의 체계적 구축의 필요성과 당위성을 제시하였으며 구축을 위한 우선순위 요소들은 ‘General Aviation 대학’, ‘UAM 연구 개발’, ‘ADS-B 사용 경험 전문가’ 그룹의 의견을 반영하여 제시하였으므로 국내 저고도 항행체계 및 시설 통합시스템 구축 시에 실질적인 참고와 정책 시행 근거 마련 등에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

주제어 : 미래항공 모빌리티, 일반항공, 공동활용, ADS-B

목차 (Table of Contents)

• 목 차 Ⅰ
• 표 목 차 Ⅴ
• 그림목차 Ⅷ
• 국문초록 Ⅸ
• 제1장 서 론 1
• 1.1 연구 배경 및 목적 1
• 1.1.1 연구 배경 1
• 1.1.2 연구 목적 2
• 1.2 연구 범위 및 방법 3
• 1.2.1 연구 범위 3
• 1.2.2 연구 방법 4
• 1.3 기대 효과 5
• 1.4 연구 절차 흐름도 6
• 제2장 이론적 배경 7
• 2.1 Aviation에서 Air Mobility로 패러다임 전환 7
• 2.2 General Aviation 현황 및 비교 분석 8
• 2.2.1 General Aviation 정의 8
• 2.2.2 General Aviation 역사와 국내 현황 9
• 2.2.3 General Aviation 관련기관 비교 12
• 2.2.4 FAA 항공 통계 비교 15
• 2.2.5 CAA 항공 통계 비교 20
• 2.3 미래항공 모빌리티(AAM) 현황 및 비교 분석 21
• 2.3.1 Air Mobility 시작과 정의 21
• 2.3.2 대한민국·FAA·EASA UAM Road Map 비교 23
• 2.3.3 미래항공 모빌리티(AAM) 통계지수 분석 27
• 2.3.4 미국과 비교한 대한민국 UAM 기술 수준 분석 30
• 2.4 항행 감시 분야의 발전과 ADS-B 규정 및 표준 31
• 2.4.1 ICAO 항행 감시 체계의 발전 31
• 2.4.2 Radar의 한계와 Transponder, ADS-B의 발전 32
• 2.4.3 ADS-B 원리와 운용개념 36
• 2.4.4 ADS-B 구축 장비 요구 성능 38
• 2.4.5 ADS-B 규정 및 표준 40
• 2.5 FAA의 ADS-B 시스템 구축과 활용 42
• 2.5.1 Alaska Capstone Program과 ADS-B 장착 현황 42
• 2.5.2 FAA ADS-B 공역 및 구축 현황 44
• 2.5.3 FAA ADS-B 활용 현황 47
• 2.6 EASA General Aviation Roadmap과 시사점 50
• 2.6.1 EASA General Aviation Roadmap 50
• 2.6.2 EASA General Aviation 설문의 시사점 51
• 2.7 AAM 과 General Aviation 공동 활용 분야 고찰 55
• 2.7.1 항공 시설 및 운용 분야 55
• 2.7.2 항공 안전 및 인력 제도 분야 59
• 2.7.3 항공 사업 분야 61
• 2.8 대한민국 ADS-B 구축 및 활용방안 65
• 2.8.1 국내 항행 안전 무선시설 비교 65
• 2.8.2 국내 ADS-B 와 MLAT 그리고 KASS 67
• 2.8.3 소방청 헬기 ADS-B 구축의 문제점 69
• 2.8.4 태안비행장 ADS-B 구축 및 활용방안 70
• 2.8.5 사고사례로 본 ADS-B 필요성 73
• 제3장 연구 설계 77
• 3.1 연구 수행 개념 및 문제의 설정 77
• 3.2 연구 설계 79
• 3.2.1 연구 절차 설계 79
• 3.2.2 연구 요소의 정의 80
• 3.2.3 측정도구(설문지)의 구성 81
• 3.2.4 자료 분석 방법 82
• 제4장 실증 분석 83
• 4.1 표본 자료 분석 83
• 4.1.1 인구통계학적 특성 83
• 4.1.2 측정 데이터 분석 85
• 4.2 ADS-B 공동 활용방안 AHP 연구 분석 97
• 4.2.1 AHP 개념과 연구 절차 설계 97
• 4.2.2 AHP 구조 설정과 표본 구성 99
• 4.2.3 AHP 설문지의 구성 및 내용 101
• 4.2.4 AHP 분석 방법 103
• 4.2.5 ADS-B 우선순위 요소 AHP 분석 106
• 4.2.6 종합 우선순위 결과 분석 및 일관성 비율(CR) 검증 111
• 4.3 연구 결과 종합 113
• 제5장 결 론 115
• 5.1 연구 결과의 요약 115
• 5.2 연구 결과의 시사점과 정책 개선방안 118
• 5.3 국내 ADS-B 민·관 공동 구축 및 활용 제안 121
• 5.4 연구의 한계 및 향후 연구 제언 123
• 참고문헌 126
• ABSTRACT 134
• ❲부록❳
• 설문지 Ⅰ. 항공 일반 설문 137
• 설문지 Ⅱ. ADS-B 전문가 설문 142
• 감사의 글 146