도심항공교통(UAM)과 위성항법 시스템(GNSS)의 통합 운용

1. UAM 운영에서 위치 정확도의 중요성과 GNSS의 역할

도심항공교통(UAM: Urban Air Mobility)은 전기 수직이착륙기(eVTOL)를 이용해 복잡한 도심 상공을 자율 또는 원격으로 비행하는 교통 시스템이다. 이때 기체가 정확한 위치를 인식하지 못하면 공중 충돌, 항로 이탈, 버티포트 착륙 실패 등 치명적인 사고가 발생할 수 있다. 따라서 위치 데이터의 정확성, 연속성, 신뢰도는 eVTOL의 안전운항에 있어 가장 핵심적인 요소 중 하나다. 

이를 위해 활용되는 것이 바로 위성항법 시스템 GNSS(Global Navigation Satellite System)이다. GPS(미국), Galileo(유럽), GLONASS(러시아), BeiDou(중국) 등으로 구성된 GNSS는 전 세계에 위치한 위성 군으로부터 신호를 수신하여 기체의 위치, 속도, 고도 정보를 계산한다. 하지만 도심항공 환경에서는 고층 건물, 터널형 구조물, 전파 장애 등의 영향으로 인해 GNSS 신호가 약화되거나 반사되어 정확도 오류나 신호 누락(RAIM 오류)이 발생할 수 있다.

특히 수직 이착륙 과정에서는 ±1m 이내의 고정밀 위치 제어가 필요한데, 기존 GNSS 단독으로는 이러한 정밀성을 확보하기 어렵다. 이러한 한계를 보완하기 위해서는 기체 내 IMU(관성측정장치), RTK-GNSS(실시간 정밀측위), SBAS(보정시스템), 그리고 도심형 멀티센서 융합 알고리즘과의 통합이 요구된다. 즉, GNSS는 단독 항법 수단이 아니라 센서 융합 기반의 정밀 위치 인식 플랫폼의 중심축으로 설계되어야 한다.

 

2. GNSS와 보조 시스템의 통합 운용 기술

UAM 기체에서 GNSS를 실용적으로 활용하기 위해서는 기체 내 항법 시스템이 GNSS 신호를 실시간으로 처리하고, 이를 기반으로 상황별 보조항법 알고리즘과 연동되는 구조로 설계되어야 한다. 이를 구현하는 대표적인 기술이 바로 RTK-GNSS(Real-Time Kinematic GNSS)이다. RTK는 기준국(Base Station)에서 전송하는 보정 데이터를 실시간으로 수신하여 GNSS 수신 오차를 cm 단위까지 줄일 수 있게 해준다. 

이와 함께 SBAS(Satellite-Based Augmentation System) 기술도 병행된다. SBAS는 위성을 통해 GNSS 신호의 오차를 보정하고, 수직 항법 정확도를 강화하며, 특히 항공기 자동 착륙 등 안전 임무 수행 시 안정적인 위치 기반 서비스를 제공한다. 한국은 KASS(Korea Augmentation Satellite System)를 구축 중이며, 이는 향후 K-UAM 국가항법 기반 시스템의 핵심 축이 될 것으로 예상된다. 

하지만 GNSS는 여전히 단독으로는 완벽하지 않기 때문에, IMU(관성측정장치), LiDAR 기반 지도 매칭, 비전(Vision)-SLAM 등의 보조 항법 기술과 융합 운용(Multi-Sensor Fusion)이 필요하다. 특히 고층 건물 밀집 지역에서는 Dead Reckoning + GNSS + LiDAR 맵핑을 조합한 하이브리드 항법 체계가 요구된다. 이 구조에서는 AI 기반의 필터링 알고리즘이 실시간으로 데이터를 조합하고, 센서 간 신뢰도 평가를 통해 가장 정밀한 위치 좌표를 도출하게 된다.

 

3. 정책적 과제와 한국형 통합 항법 체계 구축 방향

UAM과 GNSS의 통합 활용은 단순한 기술 문제를 넘어서 국가 항공안전 시스템과 정보통신 인프라가 얼마나 유기적으로 설계되느냐에 달려 있다. 현재 국토교통부는 K-UAM 로드맵에 따라 항공관제 시스템을 고도화하고 있으며, 과학기술정보통신부는 KASS를 기반으로 하는 GNSS 고도 보정 서비스 실증을 진행하고 있다.

이러한 움직임은 향후 UAM 실시간 항로 추적, 자동 착륙 관제, 통신기반 기체 식별과 같은 복합 임무 수행에 필수적인 기술 기반을 제공할 수 있다. 하지만 GNSS와 보조 항법 시스템이 실질적인 상용 UAM 운영에 반영되기 위해서는 3가지 정책 과제가 선결되어야 한다.

첫째, UAM 기체에 대한 정밀 위치 인증 기준 마련이다. 현재 항공기와 드론은 서로 다른 기준을 적용받고 있는데, UAM은 이 둘의 경계를 넘나드는 만큼 독자적 GNSS 인증체계가 필요하다. 

둘째, 기준국 및 보정 신호의 커버리지 확대다. 현재 RTK-GNSS의 기준국은 도시 외곽에 제한되어 있으며, UAM이 상공을 항해할 경우 실시간 보정 신호 수신이 끊길 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해 5G 또는 위성통신 기반 보정 데이터 전송 네트워크가 필요하다. 

셋째, 국산 GNSS 모듈의 자립화이다. 현재 대부분의 UAM 기체는 해외 GNSS 수신기를 채택하고 있으며, 이는 데이터 보안, 통신권, 고장 시 대응 등에서 문제를 야기할 수 있다. 따라서 국산 GNSS 칩셋 및 RTK 모듈 개발과 조기 인증체계 확보가 UAM 항법 주권 확보의 핵심이 될 것이다.

 

<본문 요약>

• UAM은 정밀한 위치 추적이 필수이며, GNSS는 이를 위한 핵심 기반 기술이다.
• RTK-GNSS, SBAS, IMU, LiDAR 등 보조 항법 시스템과 융합하여 복잡한 공역에서도 정확한 항법이 가능하도록 설계되어야 한다.
• 한국은 GNSS 기반 UAM 항법 체계 수립을 위해 정책, 인프라, 산업 생태계 연계 전략이 필요하다.