도심항공교통(UAM)용 저지연 항공통신망 구축

1. UAM 통신 인프라의 중요성과 저지연 기술의 필요성

도심항공교통(UAM: Urban Air Mobility)은 공중에서 실시간으로 이동하는 전기수직이착륙기(eVTOL)를 기반으로 한다. 이와 같은 시스템은 공중 충돌 회피, 지능형 항로 제어, 비상상황 대처 등에서 밀리초(ms) 단위의 통신 지연에도 민감한 구조를 가진다. 특히 도심 상공이라는 복잡한 환경에서 수십 기체가 동시에 움직이게 될 경우, 통신망의 응답 속도와 신뢰도는 기체 자체의 안전성보다 더 중요한 요소로 작용할 수 있다. 기존 LTE 통신망이나 5G 단독망조차도 일정 구간에서 지연이나 통신 끊김이 발생할 수 있으며, 이는 자율비행 시스템의 판단 지연으로 이어진다.

예컨대, 시속 150km로 비행하는 eVTOL이 1초간 통신 응답을 받지 못하면 약 40m 이상의 오차가 발생할 수 있고, 이는 좁은 도심 공역에서 치명적 충돌을 유발할 수 있다. 따라서 UAM 운영을 위한 통신망은 초저지연(Ultra Low Latency), 초고신뢰(Ultra Reliability), 대용량 실시간성을 동시에 만족해야 한다. 이러한 요구 조건을 충족시키기 위해, UAM 통신망은 단순한 지상 기지국 기반 구조를 넘어 기체 간 통신(V2V), 기체-인프라 간 통신(V2I), 기체-관제소 간 통신 (V2N), 기체-보행자 간 통신(V2P) 등 V2X(모든 사물 간 통신) 기반의 구조적 통합 설계가 필요하다. 즉, ‘하늘 위의 자율주행 네트워크’를 실현하기 위해서는 전용 항공통신망 구축이 필수적이다.

 

2. V2X 기반 저지연 통신망 기술 구성 및 구현 전략

UAM용 저지연 통신망의 기반은 크게 5G/6G 통신 인프라, MEC(다중 엣지 컴퓨팅), SDN(소프트웨어 정의 네트워크), 고정밀 위치기반 시스템으로 구성된다. 먼저, 5G-V2X 기술은 자동차용으로 개발된 것을 항공용으로 확장해, 고속 이동 중에도 실시간 연결성을 유지할 수 있도록 설계된다. 이 기술은 고주파 밀리미터파 대역(mmWave) 또는 중대역 주파수(C-Band)를 사용하여, 1ms 이하의 지연 시간을 제공할 수 있는 구조를 지닌다. 

특히 중요하게 다뤄지는 기술 중 하나는 MEC이다. MEC는 기체에 가까운 위치에 소형 데이터센터를 두고, 중앙 서버를 거치지 않고 데이터를 즉시 처리하도록 하는 기술로, 이는 실시간 판단이 필요한 충돌 방지, 경로 재조정, 기상 회피 등에 필수적이다. 또한 기체가 이동함에 따라 주변 엣지 노드와 지속적으로 연결을 유지해야 하므로, 다중 경로 핸드오버와 예측기반 로밍 기술이 병행되어야 한다. 기체 간 직접 통신(V2V)은 특히 충돌 방지 및 비상 회피 기동에 핵심이 된다.

이를 위해 DSRC(Dedicated Short Range Communication) 또는 C-V2X(Cellular V2X) 기반 통신 모듈이 eVTOL에 탑재되고, 비콘 신호 기반의 실시간 거리·속도 계산 알고리즘이 함께 작동되어야 한다. 기체 내에서는 자이로센서, 관성항법장치, GPS 기반 RTK, LiDAR 센서 등에서 수집된 데이터를 융합하여, 통신과 센싱 기반의 이중 안전망 구조를 구현하는 것이 중요하다. 한편, 도심 고층 건물이나 터널형 구조물, 혹은 기상 악화 구간에서는 통신 음영이 발생할 수 있다. 이를 대비해 UAM 통신망에는 위성통신(SATCOM) 백업 채널이나, 지능형 경로재설계 시스템이 병행되어야 하고, 버티포트 상공에는 고정형 통신 중계기(airborne repeater)를 배치해 커버리지를 보완하는 방식도 검토되고 있다.

 

3. 정책적 기반 마련과 산업계 협력 모델 구축

기술적 요소와 함께, UAM용 통신망이 실제 운용되기 위해서는 국가 차원의 통신망 인증체계와 산업계 협업 기반이 필요하다. 현재 국내에서는 K-UAM 로드맵에 따라 국토교통부, 과학기술정보통신부, 통신 3사가 협력해 시범구간 통신망을 구축하고 있으나, 여전히 항공 특화 통신망에 대한 법적 기준과 주파수 배분 체계는 미비하다. 이를 해결하기 위해, 정부는 UAM 통신 주파수 전용 대역을 설정하고, 항공용 5G/6G 표준을 조기 마련해야 한다.

또한 UAM 기체 제조사, 통신사, 관제기관, 소프트웨어 개발사 간의 ‘UAM 통신 얼라이언스’를 구성해, 통합된 네트워크 운영체계를 설계해야 한다. 예를 들어, 기체 제조 시점부터 통신 모듈 내장 및 인증을 표준화하고, 관제시스템과의 데이터 동기화 규격을 통합된 API 기반으로 정비하는 것이 필요하다. 더불어, MEC 센터의 위치 선정, 엣지 서버의 분산화, 통신망 트래픽 우선순위 관리 정책 등은 지자체와 공동으로 설계하는 구조가 되어야 한다.

UAM이 도심 내 공역을 실시간 비행하게 되므로, 지역 상황에 따라 통신망의 구조와 대역폭이 달라져야 하며, 이는 지역 맞춤형 통신 인프라 설계가 병행되어야 함을 의미한다. 궁극적으로, UAM의 성공은 기체 성능이 아닌, 그 기체가 안전하게 하늘에서 실시간으로 통신하고, 판단하며, 반응할 수 있느냐에 달려 있다. 저지연 항공통신망은 단순한 인프라를 넘어 UAM 생태계 전체를 지탱하는 ‘디지털 척추’이자, 공중 교통 질서를 유지하는 핵심 기술 인프라로 기능하게 될 것이다.

 

<본문 요약>

• UAM 통신망은 V2X 기반의 초저지연, 초고신뢰 통신 시스템으로 구성되어야 한다.
• 5G/6G, MEC, C-V2X, RTK-GPS, 위성통신 백업, 엣지 컴퓨팅 등 복합 기술이 결합된다.
• 정책적 기반, 주파수 배분, 산업계 통신 얼라이언스 구축 없이는 상용화에 어려움이 따른다.