UAM 운항관리를 위한 Corridor 위험기반 안전관리 스크리닝 및 우선순위 분석모형 연구

UAM Corridor는 UAM 항공기의 운항을 일정한 수평·수직 범위에서 구조화하기 위한 3차원 공역개념이다. FAA는 UAM ConOps 및 Innovate28을 통해, 회랑이 일정한 성능·참여요건을 충족하는 항공기에 개방되고 전통적 ATC 전술분리 의존도를 낮추면서 협력적 교통관리를 활용할 수 있는 구조임을 제시한다(FAA, 2023a; 2023b). 유럽에서는 U-space 규정, SESAR 계열 연구를 통해 서비스기반 저고도 교통관리, 계층형 공역, 충돌위험모델 기반 안전완충거리가 제안되었고(European Commission, 2021; Gordo et al., 2023), JARUS SORA는 운용위험도에 비례한 단계적 안전요건 체계를 제시한다(JARUS, 2019). UAM 공역통합의 구조적 제약을 다룬 연구들 역시 회랑 기반 관리의 필요성을 뒷받침한다(Thipphavong et al., 2018; Vascik et al., 2018).

종합하면 회랑은 ① 수직·수평 분리기준, ② 장애물·지상위험·공중위험에 대한 완충거리, ③ 통신·항법·감시 성능요건, ④ 위험도에 비례한 운항승인·완화조치가 결합된 공역 패키지이다(JARUS, 2019; European Commission, 2021; FAA, 2023b; Gordo et al., 2023). 분리기준이 느슨하면 완충거리가 커져야 하고, 항법 성능이 낮으면 회랑 폭과 교차점 관리 요건이 강화되며, 지상·공중 노출이 높으면 SORA 유형의 추가 안전목표가 요구된다. 회랑 안전관리는 노선선정 문제가 아니라 위험도기반 요건설계 문제이다.

비행규칙 차원에서 이 총체는 자동으로 구현되지 않는다. ConOps 1.0부터 초기 운용은 조종사 탑승, 시계비행, 고정형 회랑을 전제하였고, ConOps 1.5는 이 방향을 유지한 채 역할·절차·항법성능을 구체화하였다(MOLIT, 2021; 2025a). 초기 단계의 운용조건은 다음과 같다. 첫째, PIC가 기내에 탑승하여 육안감시와 제공된 운항정보를 결합한 VFR 운항을 수행한다. 둘째, 운항 공간은 사전에 지정된 고정형 회랑으로 제한되며 회랑 이탈은 허용되지 않는다. 셋째, 기체는 PBN 성능을 갖추어야 하며, 운항자·버티포트운영자·UAM 교통관리 서비스 공급자(PSU)가 비행계획–비행–비행 후 단계에서 역할을 분담한다(MOLIT, 2025a). 국내 초기 상용화 회랑이 기존 헬기 VFR 항로(예: P73 시계비행 항로의 한강·용산 회랑)를 전용·중첩할 가능성 역시 논의되어 왔다(Kim et al., 2025).

전통적 VFR의 1차 분리수단은 see-and-avoid이다. 그러나 도심 저고도 UAM 환경에서는 초고층 건물·교량에 의한 시계 차폐, 한강 안개·하천 저시정, 빌딩풍·돌풍에 의한 경로유지 곤란, GNSS 다중경로·차폐, 기존 헬기·경비행기·드론과의 혼합교통이 동시에 발생할 수 있다(Vascik et al., 2018; Gordo et al., 2023; Kim et al., 2025). 따라서 ConOps 1.5의 VFR 고정형 회랑은 국제 동향이 요구하는 분리·완충·위험도 요건을 자동 충족하지 않는다. 그 요건을 충족하려면 회랑 폭·고도층·교차점 절차·기상최저치·통신·항법 성능·비상착륙지점이 VFR의 한계를 보완하는 구조적 통제수단으로 설계되어야 한다. 본 연구가 위험요소 분류에 분리기준, 장애물제한표면, 헬기항로 중첩, 저시정, GNSS 무결성, 통신 링크손실을 핵심 요인으로 둔 이유이다.

향후 UAM 운항의 자동화 수준과 교통밀도가 증가하면 비행규칙과 분리방식도 단계적으로 발전할 수 있다. 다만 이러한 미래 비행규칙 체계의 구체적 설계는 본 연구의 범위를 벗어난다. 본 분석틀은 현 단계의 VFR 기반 고정형 회랑 운용을 출발점으로 하되, 특정 비행규칙을 전제로 위험도를 산정하려는 것이 아니라 corridor의 공간·운영 특성에 따라 후속 SRM에서 우선 검토할 안전요인을 선별하는 데 초점을 둔다.

ICAO Annex 19(ICAO, 2016)와 safety management manual(Doc 9859)(ICAO, 2018), FAA Order 8040.4 계열의 SRM은 위해요인(hazard)과 위험(risk)을 구분하고, 위험을 발생가능성(likelihood)×심각도(severity)로 평가한 뒤 수용 여부에 따라 완화조치의 우선순위를 정한다(FAA, 2023c). 이 절차에서 중요도는 안전목표에 대한 구조적 기여, 노출은 특정 운용맥락에서 위해요인과 접촉하는 빈도·지속시간·공간적 근접성 및 관리복잡성, 관리우선도는 평가·완화 자원을 어떤 순서로 투입할 것인가에 해당한다. NZ CAA SMS 지침은 likelihood를 probability×exposure로 분해할 수 있음을 명시한다(CAA NZ, 2013). 즉 중요도–노출–우선도의 3분리는 새로운 위험이론이 아니라, 자료가 부족한 사전 단계에서 SRM의 평가 차원을 조작적으로 분해한 것이다.

다기준 의사결정과 가중 우선순위 문헌도 같은 구조를 반복한다. AHP는 대안 평가에 앞서 평가기준의 상대적 중요도를 산출하는 표준 절차이며(Saaty, 1980), 항공안전 우선순위 산정에 사용되어 왔다(Song and Lee, 2013; Kim et al., 2025; Park, 2026). FMEA/ RPN은 severity×occurrence×detection의 곱으로 우선순위를 산출하고, 발생빈도×심각도만으로는 요인 간 상대 중요도를 반영하지 못한다는 한계를 보완하기 위해 가중치를 결합하는 방식이 공항 공기측 위험에 적용된 바 있다(Feng et al., 2013). JARUS SORA는 절대 확률 대신 공중위험등급(ARC)·지상위험등급(GRC)의 정성 구간으로 위험을 구분한다(JARUS, 2019). 본 연구의 CRPI(Wᵢ×Eᵢⱼ)는 이러한 ‘가중치(중요도)×맥락적 노출등급’ 결합을 UAM Corridor 단위의 스크리닝 지표로 응용한 것이다.

따라서 3단계 절차는 ICAO/FAA SRM과 정합하는 보조 수단이며, 전통적 5×5 위험매트릭스와 산정 논리가 다르다. 선행연구들이 주로 단일 시설·단일 시스템 내부 비교에 집중해 온 반면, 본 연구는 공간적으로 상이한 다중 Corridor 간 비교로 확장한다. 프레임워크의 흐름은 ‘Hazard identification → AHP common importance → CER exposure screening → CRPI management priority → formal SRM(likelihood×severity) and mitigation’이다.

Table 1에 제시된 공간·운영 특성은 그 자체로 위험값이 아니라 사전 위해요인 식별에 해당한다. SRM의 다음 단계는 식별된 위해요인이 운용 중 위험으로 전환될 때 어떤 잠재 결과가 발생하는지를 명시하는 것이다. 아래 서술은 실증적 사고확률을 제시하기 위한 것이 아니라, corridor 특성이 안전사건과 결과로 이어질 수 있는 개념적 연결이다. 구간·환경 서술의 1차 출처는 K-UAM 통합운용 실증 보도자료와 서울형 UAM 비전이며(Seoul Metropolitan Government, 2024; MOLIT, 2025b), 전환·결과는 SRM의 hazard–occurrence–consequence 논리로 재구성한 것이다(ICAO, 2016; FAA, 2023c). 실증 일정이나 시설 구축 현황 그 자체는 본 분석틀의 입력이 아니다.

Corridor A(아라뱃길)는 준도심 하천·운하 축이며 습지·철새도래지가 인접한다(MOLIT, 2025b). 위해요인은 조류밀집, 하천안개, 상대적으로 개방된 통신환경과 낮은 장애물 밀도이다. 전환 메커니즘은 저고도 경로상의 조류활동과 VFR 저시정이 겹치는 것이다. 잠재 결과는 조류충돌에 의한 분산전기추진·로터·조종면 손상, 회피기동에 따른 경로편차, 비상착륙 시 수면·제방 충돌, 단일 사건이 회랑 전체 운항중단으로 전파되는 운영 결과이다.

Corridor B(한강)는 김포공항 인접과 기존 헬기항로·고정익 교통 중첩이 핵심 위해요인이다(MOLIT, 2025b; Kim et al., 2025). VFR 고정형 회랑을 기존 시계비행 항로에 중첩할 경우 see-and-avoid만으로는 혼합교통 분리가 보장되지 않는다. 전환 메커니즘은 이종 교통의 상충, 관제·UATM 간 정보공유 지연, 공항 통신환경과 UATM 링크의 경합이다. 잠재 결과는 분리 상실 및 공중충돌(MAC), 활주로·진입표면과의 간섭, 회랑 폐쇄·우회, ATC/UATM 업무부하 증가이다.

Corridor C(탄천)는 잠실 일대 초고층 건물군이 핵심 위해요인이다(Yu, 2023; Seoul Metropolitan Government, 2024). 장애물제한표면 침범 가능성, GNSS 다중경로·차폐, 빌딩풍·후류, 시계 차폐가 결합되면 VFR의 육안감시와 PBN의 경로유지가 동시에 약화된다. 잠재 결과는 항법편차, 장애물 근접·충돌/CFIT, 교차점 혼잡에 따른 근접, 비상착륙지점 제약으로 인한 도심 제3자 피해이다. 지상 인구·자산 밀도가 높아 동일 사건의 심각도가 다른 회랑보다 커질 수 있다.

본 연구는 방법론적 연구로서, 3단계 정량화 절차의 입력자료, 분석절차, 산출물, 다음 단계와의 연결을 Table 2와 같이 고정한다. 절차의 전후에는 SRM 관점의 hazard identification과 formal likelihood× severity assessment가 위치한다. 핵심 산출물은 ‘위험도’ 자체가 아니라 상세 위험평가와 완화조치 검토의 우선순위이다. Fig. 1은 같은 흐름을 한눈에 보이도록 재구성한 것이다.

Fig. 1. Position of the proposed framework within the SRM process

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Corridor 안전관리 요소의 공통적 상대중요도 산출에는 Saaty(1980)의 AHP를 적용한다. 쌍대비교는 1–9점 척도를 이용하고, 판단행렬의 일관성은 consistency ratio(CR)로 검토하며 CR<0.10을 수용기준으로 한다. 복수 전문가 판단을 통합하는 실제 적용에서는 개인 판단의 기하평균에 기반한 AIJ를 적용할 수 있다(Forman and Peniwati, 1998; Saaty and Peniwati, 2008). 본 연구에 제시된 AHP 가중치는 실제 전문가 쌍대비교에서 산출된 실증치가 아니라, 제안된 절차와 산출물의 형식을 시연하기 위한 illustrative values이다. 전체 20개 소분류의 local/global weight는 본문의 Table 3에 제시하였다.

5개 대분류와 20개 소분류는 AHP 결과에서 사후적으로 생성된 것이 아니라, K-UAM ConOps, FAA UAM ConOps/Innovate28, SESAR/U-space, JARUS SORA, UAM 공역통합 및 국내 버티포트·장애물 연구를 사전에 검토하여 안전 construct를 정의한 뒤 AHP hierarchy로 전환하였다. 즉 ‘문헌고찰 → 안전 construct → 세부 요인 → AHP 가중치’의 순서이다(Table 4).

Corridor별 worked example에는 8개 핵심요인(*)을 사용하였다. 선정규칙은 ① illustrative AHP 전역가중치 상위요인, ② Corridor 간 공간·운영 특성의 변별 가능성, ③ 통신·항법·분리·기상·환경 등 주요 안전영역의 대표성이다. ‘전략적 이격관리 체계’는 공통 중요도 단계에는 유지하되 Corridor 간 공간적 변별력이 제한적이라는 이유로 CER 대상에서는 제외하고, 아라뱃길의 환경차이를 표현하기 위해 조류충돌을 포함하였다. 8개 요인의 문헌 대응은 Table 5와 같다.

기존의 ‘corridor별 위험등급 매트릭스’라는 표현은 likelihood×severity risk matrix와 혼동될 수 있으므로 본 연구에서는 corridor-specific exposure rating(CER)으로 재정의한다. CER은 위험발생확률이나 결과의 심각도를 산정하는 risk matrix가 아니라, 특정 corridor에서 해당 안전요인에 대한 노출과 관리복잡성이 어느 정도인지를 비교하는 screening scale이다.

전통 매트릭스를 이 단계의 주 도구로 쓰지 않은 이유는 임의 선택이 아니라 자료 제약과 혼동방지 때문이다. 전통 매트릭스는 운항시간당 사건률과 결과분포가 존재할 때 유효하다. 국내 UAM은 실증·시험운항 단계에 있어 회랑별 발생가능성을 독립적으로 추정하기 어렵다(MOLIT, 2025a; 2025b). 이 조건에서 가능성·심각도 칸을 형식적으로 채우면 전문가의 상대 판단이 정량평가로 오인되기 쉽다. CER은 절대 확률 추정 대신 동일한 척도로 corridor 간 노출·관리복잡성을 비교하며, JARUS SORA가 절대 확률 대신 공중·지상 위험등급의 정성 구간을 사용하는 방식과 논리적으로 상통한다(JARUS, 2019). 가중치와 등급을 분리한 뒤 결합하는 구조는 Feng et al.(2013) 및 Carrodano(2023)의 다기준 우선순위 산정과도 연결된다. 향후 운항자료가 축적되면 동일 평가 항목을 전통 매트릭스의 likelihood 입력 또는 정량 노출지표로 치환할 수 있도록 조작적 정의를 열어 두었다.

4단계 CER의 조작적 정의는 다음과 같다. (1) low(1.0–1.9): 노출·관리복잡성이 제한적이며 일반 절차로 관리 가능. (2) medium(2.0–2.9): 추가 관리수단은 필요하나 표준 절차·감시로 통제 가능. (3) high(3.0–3.4): 강화된 절차·감시·완화조치가 요구되는 주요 관리 관심사. (4) very high(3.5–4.0): 해당 corridor의 핵심 운항제약 또는 특별한 안전관리 검토가 필요한 수준이다.

CRPIᵢⱼ=Wᵢ×Eᵢⱼ로 정의한다. Wᵢ는 위험요인 i의 AHP 전역가중치이며, Eᵢⱼ는 corridor j에서 해당 요인의 illustrative CER 값이다. 4단계 CER은 원칙적으로 서열척도이나, 본 worked example에서는 계산 절차를 시연하기 위해 준등간척도(quasi-interval scale)로 취급한다. 따라서 CRPI는 사고확률 또는 절대적 위험수준을 나타내지 않는 weighted management-priority score이며, 상세 likelihood×severity 평가와 완화조치 검토를 어디부터 수행할지를 지원하는 screening index로 해석한다.

Illustrative example에서 대분류 가중치는 UATM 신뢰성(0.327), 회랑 설계 안전성(0.298), 기상·환경 위험 대응(0.191), 버티포트–회랑 연계 운영(0.112), 제도·국제기준 정합성(0.072)의 순으로 구성하였다. 이 결과는 실제 전문가 선호를 의미하지 않으며, 공통 중요도와 corridor별 CER을 분리하여 결합하는 계산방식을 시연하기 위한 값이다.

UATM 신뢰성(0.327)과 회랑 설계 안전성(0.298)의 차이는 0.029이다. UATM 신뢰성 가중치를 ±10% 변화시키고 나머지 대분류 가중치를 비례 조정하는 예시에서는 UATM 가중치를 10% 낮출 경우 두 상위요인의 순위가 역전되나 두 요인 모두 3순위 기상·환경 요인보다 높은 상위관리군을 유지한다. 이 분석은 실제 전문가자료의 통계적 강건성 검증이 아니라 illustrative weights에 대한 구조적 민감도 시연이다.

Table 6의 값은 전문가 설문이나 운항데이터의 통계 추정치가 아니다. Table 1의 서로 다른 hazard environment와 2.3절의 전환 논리를 노출·관리복잡성 점수로 번역한 가상값이다. 한강은 공항 인접˙혼합 교통으로 분리기준(3.7)과 헬기항로 중첩(3.8)을 높게, 탄천은 GNSS(3.6)·빌딩풍(3.7)·OLS(3.2)를 높게, 아라뱃길은 조류충돌(3.7)을 높게 설정하였다.

Table 7의 Wᵢ와 Table 6의 Eᵢⱼ를 결합한 CRPI는 Table 8과 같다. 합계는 전체 20개 AHP 요인이 아니라 사전에 선정된 8개 핵심요인의 weighted screening score이며, corridor의 절대적 위험서열이 아니다.

Worked example에서는 corridor B(1.977)와 C(1.941)의 합계가 유사하고 A(1.313)가 상대적으로 낮게 구성되어 있으나, 차이 0.036을 실제 위험수준의 차이로 해석해서는 안 된다. 방법론적으로 중요한 결과는 동일한 공통 중요도 Wᵢ를 적용하더라도 corridor별 CER이 달라지면 관리우선순위 프로파일이 달라진다는 점이다. 세 회랑 모두 분리기준이 CRPI 상위 관리요소에 포함되는 결과가 나타났으며, 이는 향후 실증자료에 기반한 검증에서 분리요건을 공통 안전기준 후보로 우선 검토할 필요성을 시사한다. 반면 A에서 조류충돌의 CER은 가장 높으나(3.7) 전역가중치가 낮아(0.034) CRPI는 통신·분리·항법보다 후순위이다. 이는 ‘현장 노출이 높은 요인’과 ‘전체 안전체계에서 구조적으로 중요한 요인’을 구분하여 후속 SRM 자원의 검토순서를 정할 수 있음을 보여 주며, CRPI의 존재 이유이다.