도심항공교통(UAM)에서 통신과 항행은 단순한 부품이 아니라 서비스 자체를 성립시키는 기반 인프라입니다.
저고도·도심 환경에서 다수의 기체가 동시에 움직이는 만큼, UAM Communication은 초저지연·고신뢰·연속성(availability)을 모두 만족해야 하죠.
이번 글에서는 5G/위성/V2X 네트워크와 GNSS·INS·정밀보정 기술을 중심으로, 하늘길을 연결하는 통신·항행 인프라의 기술적 구조를 상세히 해설합니다.
1. UAM Communication 개요 — 저고도 공역의 데이터 생태계
UAM 환경의 데이터 흐름은 크게 기체-지상, 기체-기체, 지상-지상으로 나뉩니다.
통신사 관제 클라우드, 버티포트(Vertiport) 운영시스템, 국가 관제기관(예: UATM/UTM) 사이에서 위치·속도·예정 경로·예비연료(배터리)·정비상태·기상 위험 등이 지속적으로 교환됩니다.
이 데이터가 끊기거나 지연되면 항로 충돌 회피·경로 재설정·비상대응의 의사결정이 즉시성을 잃으므로, 통신 지연(latency)과 가용성은 가장 핵심적인 품질 지표입니다.
- 지연(Latency): 수십 ms 수준의 왕복 지연(RTT)을 목표로 함
- 가용성(Availability): 다중 경로·다중 망 구성으로 단일 고장점 제거
- 연속성(Continuity): 핸드오버 중단 최소화(도심 빌딩 캐니언 환경 고려)
- 보안(Security): 종단간 암호화·기체 디지털 ID·서명된 비행계획
2. 통신의 핵심 — 5G/위성/V2X 하이브리드 네트워크
UAM Communication은 단일 망으로 해결하지 않습니다. 도심 지형과 운항 시나리오가 다양한 만큼,
5G 지상망 + 위성통신(SATCOM) + V2X(air-to-air/air-to-ground) 링크를 조합한 하이브리드 구조가 일반적입니다.
2-1. 5G (및 향후 6G) 지상망
5G는 초저지연(URLLC)과 대량 단말 연결(mMTC)을 통해 실시간 텔레메트리, 상태 모니터링, 경로 업데이트를 담당합니다.
도심 고층 밀집 지역에서는 빔포밍·빔트래킹, 다중 셀 간 핸드오버 최적화가 필수입니다.
빌딩 캐니언에서 신호 그림자가 생기므로, 다중 사업자 로밍 또는 전용 UAM 소형 기지국(스몰셀) 배치가 유효합니다.
2-2. 위성통신(SATCOM)
지상망이 불안정하거나 해상·외곽 구간을 운항할 때는 위성 링크가 백업·보조 채널로 작동합니다.
저궤도(LEO) 위성은 지연을 줄이고 커버리지를 보완하지만, 안테나 소형화·전력소모·장착중량 같은 설계 트레이드오프가 존재합니다.
운항 안전상 지상망 실패 → 자동 SATCOM 페일오버 같은 규칙 기반 전환 정책이 필요합니다.
2-3. V2X / A2A 링크
기체 간 직접 통신(A2A, air-to-air) 또는 기체-지상(A2G, air-to-ground)의 근거리 링크는 충돌 회피, 근접 형상 비행,
버티포트 접점 관리에 유용합니다. 고정밀 위치·속도 교환과 짧은 패킷의 고주기 전송이 핵심이며,
간섭(Interference)을 줄이기 위한 채널 할당·출력 제어가 수반됩니다.
| 기술 | 장점 | 한계/과제 | 권장 용도 |
|---|---|---|---|
| 5G | 초저지연·고속, 도심 인프라 활용 | 빌딩 캐니언·핸드오버 품질 이슈 | 도심 상공 실시간 데이터·관제 연동 |
| LEO 위성 | 광역 커버리지, 지상망 보완 | 안테나/전력/비용, 가시성 제한 | 외곽·해상 구간, 백업 채널 |
| A2A/A2G | 초근접 고주기 데이터, 직접 협상 | 간섭·범위 제한, 표준 다변화 | 충돌 회피, 형상 비행, 버티포트 접근 |
4. UAM 통신망 아키텍처 — 하늘과 땅, 클라우드를 묶는 설계
통신 아키텍처는 기체(Edge)–버티포트(Local)–관제/사업자 클라우드(Regional)–국가 관제/데이터 허브(Central)의 4계층으로 설명할 수 있습니다.
- Edge(기체): 텔레메트리·상태진단·센서 융합, 5G/위성/A2A 멀티링크 모뎀
- Local(버티포트): 출도착 슬롯 관리, 충전/정비 데이터, 승객·화물 흐름 연동
- Regional(사업자): 플릿 운영·예측 정비, 경로 최적화, 데이터 레이크
- Central(공공): UATM/UTM, 공역 배분, 비상·기상 정보 브로드캐스트
설계 원칙은 이중화·분산·표준화입니다.
단일 실패 지점을 없애기 위해 물리적 이중 경로와 다중 통신 수단을 구성하고,
네트워크 장애 시 자동 페일오버·우회 라우팅을 정책으로 내장합니다.
또한 공용 데이터 모델(예: 비행계획·상태 텔레메트리 스키마 표준)을 적용해 제조사·사업자가 달라도 상호운용성을 보장합니다.
5. 데이터 보안·동기화 — 신뢰 가능한 UAM Communication 만들기
UAM은 네트워크를 전제로 움직이는 사이버-물리 시스템입니다. 따라서 통신 보안은 안전 그 자체와 직결됩니다.
- 암호화: 종단간 암호화(TLS/DTLS)와 Perfect Forward Secrecy 적용
- 디지털 신원: 기체/운영자 인증서, 서명된 비행계획·로그(무결성 확인)
- 시간 동기화: PTP/NTP 하이브리드로 로그 타임스탬프 정합성 확보
- 감사/감시: 이상 트래픽 탐지(IDS/IPS), 관제 명령 이력 불변 저장
특히 관제 명령과 비행 계획은 재전송·위변조·재생공격을 막아야 합니다.
명령마다 서명·카운터·유효시간을 부여하고, 수신 측에서 다중 조건 검증을 수행하는 정책 엔진을 운영하면 효과적입니다.
6. 운용 최적화 — 지연·가용성·소음까지 수치로 관리
네트워크 성능은 SLA 형태로 관리할 수 있습니다. 권장 모니터링 지표는 다음과 같습니다(값은 예시이며 노선·환경에 따라 달라질 수 있음).
| 지표 | 권장 목표(예) | 의미/활용 |
|---|---|---|
| 왕복 지연(RTT) | < 50 ms | 실시간 경로 업데이트·회피 기동 반응성 |
| 가용성(Availability) | > 99.9% | 이중화·페일오버 정상 동작 확인 |
| 핸드오버 성공률 | > 99.0% | 도심 셀 경계 이동 안정성 |
| 패킷 손실률 | < 0.1% | 텔레메트리 연속성·명령 신뢰성 |
| 시간 동기화 오차 | < 1 ms | 로그/영상/센서 융합 정확도 |
여기에 기상·소음 데이터까지 결합하면 더 정밀한 운용이 가능합니다. 돌풍·강수 예보에 따라 항로를 재배치하고,
야간/주거 밀집 구간에는 소음 노출을 줄이는 고도·속도 프로파일을 적용하는 식입니다.
7. 구축 플레이북 — 실증→상용화를 위한 단계별 체크리스트
- 요건 정의: 노선·고도·트래픽 모델·승객/물류 시나리오 수립
- 망 설계: 5G·위성·A2A 다중 경로, 핸드오버·페일오버 규칙 수립
- 항행 설계: GNSS 보정망, RTK 기준국, 비전/라이다 융합 전략
- 보안/ID: 기체 인증서, 관제 명령 서명/검증, 로그 불변 저장
- 시험/측정: 빌딩 캐니언, 터널링 구간, 날씨 극한 조건 테스트
- 운영 표준화: 데이터 스키마·API·알림 규격 통일(상호운용성)
8. 맺음말 — 하늘길을 잇는 디지털 토대
UAM Communication과 항행 인프라는 eVTOL의 ‘날개’이자, 시민이 신뢰할 수 있는 하늘길의 전제 조건입니다.
단일 기술의 우열이 아니라, 다중 네트워크와 센서의 정교한 조합이 안정성과 효율을 만듭니다.
표준화·이중화·보안 설계를 기반으로 한 통신·항행 인프라가 갖춰질 때, UAM은 비로소 일상적 이동수단이 됩니다.