제9부 규격·프로토콜·인터페이스

9.13 C2·DAA 성능 표준: DO-362A·DO-377A·DO-365·ACAS Xu·ACAS sXu·ASTM F3442

9.13.1 이 장에서 배우는 것 / 선수 지식 / 특히 중요한 독자

9.1은 규제·표준·규격·프로토콜이 어떻게 연결되는지를 보였다. 제9부의 다른 장이 신호를 어떻게 주고받는가(9.12의 감시 프로토콜 등)를 다룬다면, 이 장은 무인항공의 두 안전 기능인 C2(명령·제어) 링크와 탐지·회피(DAA)가 무엇을 달성해야 하는가를 정하는 성능 표준을 다룬다. 3.11과 2.14이 원리와 설계를 설명했으므로, 이 장은 그 설계가 입증해야 하는 문서의 구조를 읽는다. 성능 표준은 구현이 아니라 결과와 시험을 정하므로 서로 다른 설계가 같은 요구를 만족할 수 있다. 그 대신 요구가 어느 문서의 어느 조항에 있는지를 정확히 알아야 입증 경로를 설계할 수 있다.

배우는 것:

• 문서의 종류 — OSED·MASPS·MOPS·TSO·규칙이 서로 지시하는 방식과 성능 요구가 규제가 되는 세 경로.
• C2 링크 표준 — DO-377A(링크 시스템)와 DO-362A(지상 무선 장비)의 역할, 성능 지표의 형식, 3 s 끊김 목표를 직렬 요소에 배분하는 계산.
• DAA 표준 — DO-365의 Well Clear 정의와 경보 구역, 시간 설정, 접근 속도별 경계 거리와 경보 거리의 계산.
• 충돌 회피 계열 — ACAS Xu·sXu의 확률적 의사결정 표, 비용 함수, 표의 크기, sNMAC, 장난감 MDP로 보는 경보와 위험의 교환.
• ASTM F3442 — 범위의 구조, TSO로 인용할 수 없다는 선언, FAA가 사용하는 방식.
• C2와 DAA의 의존 — 링크 상실이 회피 창과 겹칠 확률과 책임의 분담.

선수 지식: 2.14(DAA의 기능 사슬·Well Clear·필요 탐지 거리), 3.11(필요 링크 성능·다중화·링크 상실 절차), 8.6.8(공중 충돌 모델), 9.1(문서의 층과 판 표기). 감시 프로토콜은 9.12, UTM 정보 교환은 9.14, 규제의 상세는 17.2·17.6·17.8이 다룬다.

특히 중요한 독자: 인증·법무 담당자는 9.13.2·9.13.3.6·9.13.10~9.13.12를, 엔지니어는 9.13.3.4·9.13.4·9.13.5를, 정책 담당자는 9.13.2·9.13.6·9.13.8을, 사업 담당자는 9.13.8(입증 경로의 선택)과 9.13.10(표)을 먼저 읽는다.

기준 시점과 정직성. 2026년 11월 기준이다. 원문을 읽은 것: FAA TSO-C213a 의견 수렴 초안(13쪽, 효력일 미기재), FAA 상태 보고서(RTCA 2026-03-10 회의 자료, 11쪽; 1·9쪽은 쪽 이미지로 확인), RTCA SC-228 ToR Rev 24와 SC-147 ToR Rev 21, 47 CFR 제88부 제정 문서(90 FR 1382·1387)와 FAA의 제108부 제안 규칙(90 FR 38212), FAA AC 90-117 ¶2.15, FAA의 DAA CMD(개정 2026-03-11), NASA 보고서(NTRS 20190000882·20190000888·20180001564·20210017063, CR-2017-219630; 앞 둘은 쪽 이미지로 식 확인), Lincoln Laboratory Journal 19권 1호(2012), Julian 외(arXiv 1810.04240), Katz 외(arXiv 1702.01135), ASTM F3442-25의 공개 범위 쪽, ICAO CNS SG/25 WP/28, EASA SC-RPAS.C2-01. 읽지 못한 것: RTCA DO-362A·DO-377A/B·DO-365·DO-366·DO-386·DO-396·DO-398A·DO-400·DO-406(유료, 인용한 공개 문서의 범위만 사용), ASTM F3442 본문(유료), 최종 TSO-C213a·C211a·C212a(FAA DRS가 동적 페이지라 받지 못함), ICAO Annex 10 Volume VI·Doc 10019·Doc 9869 본문, JARUS의 C2 RCP 개념서(위치를 찾지 못해 영국 CAA CAP 3154의 인용만 사용), ITU WRC-23 문서(서버가 요청을 거절). DO-377A의 수치는 업체 백서가 인용한 값이며 (2차 출처, 원문 미확인)이다. 계산은 전부 가정을 밝힌 학습용이고 표준의 값이 아니다. 군용 변형(ACAS Xm 등)과 군 체계의 요구는 이 장의 범위 밖이다.

9.13.2 개념·직관 — 성능 표준은 "무엇을", 규격·프로토콜은 "어떻게"

성능 표준은 장비나 시스템이 달성할 결과와 그 결과를 확인하는 시험을 정하고 구현은 지정하지 않는다. ASTM F3442는 스스로 구조에 중립(architecture agnostic)이라고 밝히고(1.6항), DO-365는 레이더·카메라·협조 감시 중 무엇을 사용할지 정하지 않는다. 규격·프로토콜은 서로 다른 제품이 같은 신호를 같은 뜻으로 주고받게 하는 형식을 정한다(9.1.1). 이 구분이 입증 방법을 결정한다. 성능 요구는 시험·해석으로 입증하고, 프로토콜 요구는 적합성 시험으로 확인한다(9.23).

미국 RTCA 문서의 이름은 층을 알려 준다. 풀이는 문서 제목과 위원회 업무 범위에서 읽은 것이다.

성능 요구가 규제가 되는 경로는 세 가지이다.

1. TSO가 MOPS를 인용한다. TSO-C213a 초안은 신규 장비가 DO-362A 2절과 초안 부록 A의 추가 요구를 만족해야 한다고 정한다(3항).
2. 규칙이 표준의 일부 절을 직접 인용한다. FCC는 DO-362A의 송신 출력·점유 대역폭·대역외발사·스펙트럼 마스크·시분할 이중(TDD) 절을 제88부에 인용 편입했다(90 FR 1382·1387).
3. 규칙이 수치를 합의 표준에 위임한다. FAA의 제108부 제안 규칙은 링크 시간 초과 지표를 산업이 인정 방법의 일부로 정의하기를 기대한다고 밝힌다(90 FR 38306).

세 축에서 요구의 출처가 다르다. 민간 UAS와 AAM은 공개된 성능 표준이 입증의 기준이 되고, 군용 드론의 성능 요구는 체계 요구서로 정해져 이 장이 읽을 수 없다(9.13.9).

9.13.3 C2 링크 성능 표준

9.13.3.1 두 층 — 링크 시스템과 무선 장비

DO-377A는 C2 링크 시스템의 MASPS이다. TSO-C213a 초안의 그림 2(DO-377A 그림 3-2)에서 C2 링크 시스템은 공대지 링크, 지상 간 링크, 그리고 조종국과 기체의 C2 링크 실행 관리 사이의 데이터 전달·보안·경로 설정(DTSR) 기능의 전부이다. DO-362A는 지상 무선 구간의 MOPS이다. SC-228 ToR은 1단계 표준이 L 대역과 C 대역을 다뤘다고 적지만, TSO-C213a 초안과 FCC가 인용하는 것은 5030~5091 MHz(C 대역)의 요구이다. TSO-C213a 초안은 이 TSO가 물리 계층과 데이터링크 계층 일부 인터페이스만 대상으로 하고, 상위 계층 프로토콜은 설치 승인에서 별도로 인증한다고 밝힌다(1항).

DO-362A 표 2-1의 장비 분류는 TSO 초안 표 1에 그대로 옮겨져 있다. 열거하면 12종이다.

S는 한 지상 무선이 한 기체와 통신하는 점대점, M은 한 지상 무선이 여러 기체와 통신하는 점대다점이다. 초안은 DO-362A가 무선기 사이의 상호운용을 다루지 않으므로 기체 무선과 지상 무선을 짝으로 설계·생산해야 하고 한쪽만 TSO를 받을 수 없다고 밝힌다(표 1 아래 주). 이 성능 표준은 상호운용을 규격으로 정하지 않는 대신 짝 단위로 승인한다. 아래 네 조항이 표준이 정하는 것과 지정하지 않은 것의 경계를 보인다.

• 일탈이 허용되지 않는 것(3.h(2)항). 최대 송신 전력, 점유 대역폭, 대역외발사·감수성 한계(DO-362A 2.2.1.8.2.2·2.2.1.8.3절의 표 2-5·2-6), 인접·비인접 채널 제거, TDD 프레임 구조, 안테나 이득, 채널화, 시스템 손실이다. 모두 스펙트럼 공유를 결정하는 값이다.
• 지정하지 않은 것(3.b항, 4.a항). 고장 상태 분류의 표준 최소값이 없다. 장비를 설계한 수준(DAL)을 표시하며, 예는 "GLXS – DAL X"이다.
• 보증 요구(3.e·3.f·3.g항). 소프트웨어는 DO-178C(지상은 DO-278A도 허용), 복잡한 하드웨어는 DO-254, 보안은 DO-362A 2.1.10절의 요구와 DO-326A·DO-356A의 방법이다(8.8·8.11).
• 링크 상실과의 연결(5.f(1)항). TSO 밖의 기능은 CNPC 링크가 상실되면 링크 상실 절차와 무관한 기능이 자동으로 꺼지는 것을 보여야 한다.

9.13.3.2 채널 계획 — 표준이 스펙트럼을 나누는 방식

초안 부록 A는 5030~5091 MHz를 10 MHz 조각으로 나눈다. 각 조각은 폭 205 kHz까지의 비영상 C2 채널과 영상 채널로 구성된다. 영상 채널은 이착륙 채널 A·B(각 250 kHz)와 비행 중 비상 채널 C(500 kHz)이다. 대역은 61 MHz이므로 완전한 조각이 6개이고 1 MHz가 남는다(남은 폭의 처리는 읽지 못했다). 영상 채널은 조각의 1,000 kHz(10 %)이고 나머지 9,000 kHz가 비영상 채널의 배분이다. 폭 205 kHz 채널로만 채우면 조각마다 최대 43개이다(보호 대역과 채널 간격을 무시한 상한 산술). 채널 폭은 비행의 처리량 요구(C2만, 관제 음성 중계, DAA, 기상 레이더)가 정한다.

9.13.3.3 성능 지표의 형식 — 같은 네 지표를 서로 다르게 적는다

C2 링크의 성능은 거래 시간·연속성·가용성·무결성의 네 지표로 말한다(3.11.3.1). 문서마다 이를 적는 형식이 다르다.

세 가지를 읽을 수 있다. 첫째, 관제 데이터링크는 한 번의 거래가 끝나는 시간(최대 240 s)으로, DO-377A는 연속 서비스에서 끊김의 길이(3 s)로 요구를 적는다. 요구의 형식이 서비스의 사용 방식을 반영한다. 둘째, 지연의 한도는 기능별로 다르다. 교신 기능의 0.155 s는 C2 링크 시스템 밖에 있는 음성 코덱의 지연까지 포함해 정한 값이고 그 밖의 기능은 1.0 s이다. 셋째, SC-228 ToR Rev 24는 DO-377C의 목적이 DO-377B의 의견 수렴에서 제기된 가용성·연속성 정의의 문제를 해소하는 것이라고 밝힌다. 가장 핵심인 두 지표의 정의가 판마다 조정되고 있으므로 아래 수치를 확정값으로 읽지 않는다.

9.13.3.4 워크스루 I — 3 s 끊김 목표를 직렬 요소에 배분하기

문제. DO-377A가 요구하는 것으로 인용된 값(2차 출처)은 비행시간당 3 s를 넘는 끊김이 없을 확률 $R$이 0.999(표면·비관제) 또는 0.99999이다. 끊김이 푸아송 과정으로 발생한다고 가정하면 발생률은 $\lambda=-\ln R$이고 평균 간격은 $1/\lambda$이다. $R=0.999$는 약 1,000 FH마다 한 번, $R=0.99999$는 약 100,000 FH마다 한 번이다. 링크 시스템은 직렬 $n$개 요소(기체 DTSR·무선, 공대지 전파 경로, 지상 무선, 지상 간 망, 조종국 DTSR)이고 요소가 독립이면 같은 배분량으로 나눌 때 요소마다 $q=1-R^{1/n}$이 허용된다.

읽을 것. 요소가 다섯이면 0.99999 목표의 배분량은 요소마다 $2.00\times10^{-6}$이다. 링크 하나가 $10^{-3}$($q=10^{-3}$, 가정)인 이중 링크의 비가용 확률은 3.11.5.1의 $\beta$-요인 모형에서 $\beta=0$이면 $1.00\times10^{-6}$로 배분량 안이지만 $\beta=0.01$이면 $1.10\times10^{-5}$로 배분량의 5.5배이다. 배분량 안에 들어가는 공통 원인 비율의 상한은 $\beta\le0.001$(0.1 %)이다. 한편 3.11.5.3의 전환 시간 3 s는 이 표준의 끊김 한도 3 s와 같은 값이어서 대기 링크로의 전환 시간이 한도와 같고, 같은 명령을 두 링크로 동시에 보내는 구성이 유리하다는 그 장의 견해와 일치한다. 일방향 지연은 3.11.3.3의 명령 상향 지연(10·15·80·288.7 ms)이 한도 1.0 s의 각각 1.0 %·1.5 %·8.0 %·28.9 %이다. 지연은 병목이 아니고 끊김의 길이와 확률이 병목이다.

가정: 푸아송 과정, 요소 독립, 같은 배분량, 링크 하나의 $q=10^{-3}$. 인용한 목표값이 판마다 조정될 수 있으므로 계산의 구조를 보이는 것이 목적이다.

9.13.3.5 표준의 확장 — 위성·UHF·상용망

SC-228 ToR Rev 24는 C2 표준이 단계적으로 늘어난 구조를 보인다. 1단계는 L 대역·C 대역 지상 데이터링크, 2단계는 위성 사업자와의 서비스 수준 협약 내용, 위성 사용의 설계·운용 고려, 통일된 링크 버짓 방법과 예이다. 3단계는 DO-362A의 개정(위성과의 조화, 초기 구현의 교훈, FCC 규칙 제정 반영)과 DO-377A의 개정(에어택시·공용 비행장의 지상 운용·저고도 소형 화물 배송 용례 추가), 새 면허 대역이다. 상용 4G·5G 망의 C2 MOPS는 EUROCAE WG-105와 공동으로 개발하고 발행 목표는 2026년 9월이다. UHF 대역 MOPS(DO-406)는 2024-09-26에 완료되었다. 제88부의 동적 주파수 관리 서비스(DFMS)를 위한 MASPS와 C2 서비스 제공자용 DO-377B 활용 지침이 2027년 6월 발행 목표로 진행 중이다. 이 일정은 2026-03의 계획이며 현재 상태는 확인하지 못했다.

9.13.3.6 규칙과의 연결 — FCC·FAA·ICAO·EASA

2026년 11월 현재 제108부의 최종 규칙은 확인하지 못했다. 2026-07-10에 백악관 심사에 들어갔다는 보도가 있다 (2차 출처, 확인 필요). FAA 상태표는 DO-377B와 DO-406(UHF 대역 C2 MOPS, 2024-09-26)이 "최종 규칙의 요구에 따라 인정 방법의 후보가 될 수 있다"고 적는다(9쪽).

9.13.4 DAA 성능 표준의 구조

9.13.4.1 문서 가족과 판의 이력

• DO-398A(2023-12-14)는 무인기 DAA의 OSED이다. FAA는 이를 AC로 반영할 계획이고 예상 시점은 2027-06-30이다(상태표 9쪽).
• DO-365(2017)가 1단계 DAA MOPS이다. DO-365C(2022-09-15)와 Change 1(2025-03-13)이 현행으로, FAA는 TSO-C211a를 2026-02-24에 서명했다(상태표 1쪽). DO-365D는 ACAS Xr 장비 분류를 추가하는 개정으로 2026년 12월 발행을 목표로 한다(SC-228 ToR).
• DO-366B(2025-03-13)는 공대공 레이더의 MOPS이고 TSO-C212a가 인용한다.
• 장비 분류가 있다. ToR은 DO-365의 Class 3과 Class 5(터미널 영역)를, 레이더 쪽은 DO-366B의 Class B2를 언급한다. 분류의 정의는 읽지 못했다 (확인 필요).
• 단계는 확장되었다. 1단계는 IFR의 Class A 진입·통과, 2단계는 Class D·E·G의 연장 운용·이착륙·Class B 통과, 3단계는 소형 UAS·AAM·Part 135 화물·지상 운용이다(SC-228 ToR).

9.13.4.2 Well Clear와 경보 구역

Well Clear의 정량 정의는 NASA 보고서가 DO-365의 값으로 인용한다(NTRS 20190000882 식 (1), 2쪽 이미지로 확인).

$$\bigl[0\le\tau_{\text{mod}}\le\tau^{*}_{\text{mod}}\ \text{또는}\ r_{xy}\le D_{\text{MOD}}\bigr]\ \text{이고}\ \bigl[\mathrm{HMD}\le\mathrm{HMD}^{*}\bigr]\ \text{이고}\ \bigl[-h^{*}\le d_h\le h^{*}\bigr]$$

값은 $\tau^{*}_{\text{mod}}=35$ s, $D_{\text{MOD}}=\mathrm{HMD}^{*}=4{,}000$ ft(0.66 nmi, 1,219 m), $h^{*}=450$ ft(137 m)이다. NTRS 20190000888의 식 (1)은 첫 괄호를 $0\le\tau_{\text{mod}}\le\tau^{*}_{\text{mod}}$로만 적는다. 두 보고서의 표기가 다르므로 DO-365 본문의 식을 확인해야 한다 (확인 필요). 수평 조건은 시간과 거리가 모두 위반되어야 상실이고, 수직 조건은 거리 하나로 상실이다.

Well Clear 원기둥은 NMAC 원기둥(2.14.4.3)과 같은 모양의 바깥 층이다(NASA는 실제 모양이 더 복잡하다고 밝히므로 원기둥은 근사이다). 수평 4,000 ft 대 500 ft, 수직 450 ft 대 100 ft이므로 부피비는 $(4000/500)^{2}\times(450/100)=288$이다. 두 층은 2.14.2의 4중 방어에서 서로 다른 역할을 한다.

경보는 세 구역으로 요구된다. 위험 구역(HAZ)에서는 반드시 경보하고, 비위험 구역(HAZ-not)에서는 경보하면 안 되며, 그 사이의 구역(MAZ)에서는 경보해도 된다(NTRS 20190000882 그림 1b). 요구는 하나의 임계값이 아니라 집합의 포함 관계이므로 서로 다른 알고리즘이 만족할 수 있다. 시간은 Well Clear 상실 전의 남은 시간으로 정하며 최근접점 전이 아니다(NTRS 20190000888 4쪽).

세 경보가 $\tau^{*}_{\text{mod}}$ 35 s와 $D_{\text{MOD}}$ 0.66 nmi를 공유한다(NTRS 20190000882 표 1). 예방 경보는 같은 고도의 조우처럼 모든 기하에서 나오지는 않는다. 이 값은 1단계의 값이고 DO-365C의 값은 읽지 못했다 (확인 필요). 기준 알고리즘 DAIDALUS를 MOPS에 맞춘 표준 설정은 시정·경고 경보에 60 s와 30 s를 사용하고 HMD*를 1 nmi로 키운다(NTRS 20180001564 2.3절). 최소 평균 시간 55 s·25 s보다 5 s씩 이르다.

9.13.4.3 시간 설정과 센서 요구의 구조

NASA의 시뮬레이션은 MOPS 규격에 따라 경보를 상실 15 s 전보다 늦지 않게 내고, 원격조종사가 입력해 명령이 기체에 도달하기까지 5 s를 허용해 기동 명령을 10 s 전(TTV 10 s)에 낸다(CR-2017-219630 3.2절). 기체는 3도/초 선회를 5도/초 롤율로 시작한다고 가정한다(3.1절). 그림은 이 시간 설정을 경보 창과 함께 나타낸 것이다. 이 5 s 안에 C2 상향 지연이 들어간다. 링크 지연과 원격조종사의 입력이 같은 5 s를 나누어 차지하므로, C2 지연 한도(DO-377A, 1.0 s)는 DAA의 시간 버짓에서 20 %를 차지한다.

센서의 요구는 제품 사양이 아니라 모형과 지표로 정해진다. NASA 보고서가 사용한 센서 모형은 FAA 기술센터가 SC-228을 위해 개발했고 MOPS 부록 F·Q에 설명이 있다고 한다. 모형은 ADS-B(NACp 7, 수평 위치 1σ 75.6 m), 능동 감시(Mode S 탐지 15.6 nmi 미만), 공대공 레이더(1σ 거리 오차 15.24 m, 갱신 1 s, 침입기 속도에 따른 추적 거리 5·6.5·8 nmi, 시야 앙각 ±15도·방위각 ±10도)이다(CR-2017-219630 3.3절). 이 값은 시뮬레이션 모형의 가정이며 MOPS의 요구값으로 확인한 것이 아니다. 표준은 경보 시간과 상실의 심각도(SLoWC)·경보 전이 횟수(alert jitter) 같은 지표로 센서 불확실성의 영향을 평가하게 한다(같은 보고서 2.2절).

9.13.4.4 워크스루 II — 경계와 경보의 거리

결론부터. 경보 시간이 상실 전의 남은 시간으로 정해지므로, 필요한 거리는 경계 거리에 접근 속도 × 경보 시간을 더한 값이다. 정면 접근·같은 고도·등속($\mathrm{HMD}=0$)에서 수정 $\tau$가 35 s가 되는 거리는 $r^{2}-\tau^{*}v_c r-D^{2}=0$의 양근이다.

$$r_{\tau}=\frac{\tau^{*}v_c+\sqrt{(\tau^{*}v_c)^{2}+4D^{2}}}{2},\qquad R_{\text{alert}}(v_c,t)=r_{\tau}+v_c\,t$$

접근 속도 $v_c$, $D=4{,}000$ ft, $t$는 경보의 최소 평균 시간이다.

세 가지를 읽을 수 있다. 첫째, 4K·60도 카메라의 4픽셀 탐지 거리 2.75 km(2.14.8.2)는 접근 속도 63 m/s(약 123 kt)부터 Well Clear 경계 거리 자체에도 못 미친다. 둘째, 시정 경보의 최소 평균 시간을 충족하려면 80 m/s에서 7.7 km가 필요하고, 이는 카메라의 2.8배이다. 셋째, NASA 모형의 레이더 추적 거리 8 nmi(14.8 km)는 이 그림의 모든 접근 속도에서 시정 경보의 거리를 넘지만, 160 m/s에서는 여유가 162 m(1.1 %)에 불과하다. 2.14.5.3의 80 m/s 값 3,259 m와 이 장의 3,256 m는 입력의 차이이다(2.14은 0.66 nmi = 1,222 m, 이 장은 4,000 ft = 1,219.2 m). 2.14의 필요 탐지 거리가 기동을 유지하는 데 필요한 거리라면 이 절의 거리는 표준이 경보를 요구하는 거리이며 서로 다른 질문의 답이다.

9.13.5 충돌 회피 계열 — ACAS Xu·ACAS sXu

9.13.5.1 규칙에서 표로

TCAS는 시간과 예상 최근접 거리에 기초한 결정론적·경험적 규칙의 모음이다. ACAS X는 확률적 동역학 모형과 다목적 효용 모형을 입력으로 동적계획법을 풀어 수치 표를 만든다. 충돌 회피 문제에서 근접 공중 충돌(NMAC)에는 큰 비용을, 회피 권고(RA)의 발령에는 작은 비용을, 권고의 방향 반전과 요구 속도의 증가에도 비용을 준다(Lincoln Laboratory Journal 2012, 22쪽). 모든 복잡성이 표 안에 있으므로 표를 표준화·인증하고 제조사에 줄 수 있으며, 갱신은 코드가 아니라 표를 바꾸어 한다(21쪽).

• ACAS Xa·Xo(DO-385A, 2023-06-23)는 유인기용이다. 2012년 논문에서 ACAS X의 표는 압축하지 않은 크기가 약 300 MB였다(20쪽).
• ACAS Xu(DO-386, 2020-12-17)는 제1권(요구)과 제2권(알고리즘 설계)으로 되어 있고, 트랜스폰더와 ADS-B Out을 갖추고 관제 업무를 받는 관제공역 항공기를 위한 DAA·충돌 회피 시스템이다(SC-147 ToR Rev 21).
• ACAS sXu(DO-396)는 소형 UAS용이다. DO-396이 sXu의 MOPS라는 대응과 RTCA의 2022-12 승인은 2차 출처이다 (검색 요약).
• ACAS Xr은 회전익·VTOL·AAM용으로 개발 중이고, ACAS Xu의 개정판 DO-386(A)는 DO-365C의 터미널 기능을 반영한다(SC-147 ToR). 발행 목표는 2026년 6월이었으며 현재 상태는 확인하지 못했다.

9.13.5.2 ACAS Xu의 점수 표

ACAS Xu는 수평 회피 권고(RA)를 낸다. 동작은 다섯 가지로, 청정(COC)과 좌·우 선회의 약(1.5도/초)·강(3.0도/초)이다. 상태는 일곱 변수 $\rho$(거리), $\theta$(침입기 방향각), $\psi$(침입기 진행각), $v_{\text{own}}$, $v_{\text{int}}$, $\tau$(수직 간격 상실까지의 시간), $a_{\text{prev}}$(직전 권고)이다. 점수 $Q$의 표에서 최선의 동작을 고른다(Julian 외 II절).

$$a^{*}(s)=\arg\max_{a}Q(s,a)$$

Katz 외(5절)는 가장 낮은 점수를 최선으로 정의하므로 부호만 다르고 정책은 같다. 격자는 1억 2천만 점이고 동작이 다섯이므로 6억 개의 부동소수이며, 단정도(4바이트)면 2.4 GB로 논문의 "2 GB 이상"과 같다. 동적계획법의 원표는 수백 GB였고 180배 다운샘플한 것이 이 크기이다(432 GB로 환산). 신경망 근사는 2.4 MB로 약 1,000분의 1이며, $\tau$와 $a_{\text{prev}}$의 45가지 조합마다 하나씩 45개 망으로 나눈다. 다중 침입기는 최악의 침입기를 택하거나 동작 점수를 합산해 처리한다(Julian 외 II절). 센서 값이 격자점과 일치하지 않으면 최근접 격자점으로 보간한다.

NASA의 비교(NTRS 20180001564)는 ACAS Xu의 Well Clear 유지 경보·안내가 DAIDALUS의 시정 경보와 시간·결과에서 비슷하되 안내는 더 보수적이고, 충돌 회피 경보는 DAIDALUS의 경고 경보보다 늦다고 보고한다. 표는 알고리즘을 규정한다. 표준(DO-386 제2권)이 알고리즘 설계를 서술하는 까닭이다.

9.13.5.3 ACAS sXu와 sNMAC

ACAS sXu의 대상은 55 lb 미만 UAS와 날개폭 25 ft 미만·높이 12 ft 미만의 "smaller UAS"이다. 권고는 목표 수직 속도나 목표 방위(또는 둘 다)이고, 상대와 협조하는 기체 간 조정(V2V)을 사용한다. 시험 모형은 권고를 1 s 지연 뒤 완전히 따르는 원격조종사를 가정하고, sXu 사양에 따라 3도/초 선회와 수직 가속 $g/4$(이후 권고는 $g/3$)를 사용한다(Lipkis 외, NTRS 20210017063). sNMAC는 수평 50 ft(15.24 m), 수직 15 ft(4.57 m) 안으로 근접하는 사건이다. 정면 투영 넓이 $2R\times2h$(8.6.8.2의 방식)로 NMAC 원기둥(500 ft·100 ft)은 $1.86\times10^{4}$ m²이고 sNMAC 원기둥은 279 m²이며 비는 66.7이다. NMAC에서 같은 방식의 근접 대 충돌 비는 588이었다(8.6.8.2). 작은 기체에 NMAC 원기둥을 그대로 적용하면 이 비가 달라지므로 기준을 충돌 위험에서 유도해야 한다는 것이 이 장의 해석이고, 제목이 같은 취지를 보이는 연구가 있다(Weinert 외, "A Quantitatively Derived NMAC Analog for Smaller Unmanned Aircraft Systems Based on Unmitigated Collision Risk", 2020, 사전 발표본).

ASTM F3442-25는 UA끼리의 중간 충돌 지표를 DO-396의 sNMAC에 맞춘다(1.6.1항). FAA의 제108부 제안은 날개폭 25 ft의 한계를 정하며 ASTM F3442와 ACAS sXu의 MOPS를 활용했다고 밝힌다(90 FR 38305). 한계를 읽는다. 같은 논문의 적응형 스트레스 시험은 FAA의 sXu 시제품(버전 3)에서 적대적 탐색으로 sNMAC를 찾아 $a_{\max}=g/2$에서 97 %, $g/3$에서 70 %를 얻었다. 이는 안전 결함을 찾는 탐색의 성공률이며 운용 충돌률이 아니다.

9.13.5.4 워크스루 III — 비용 함수가 경보와 위험의 교환을 정한다

문제. ACAS X의 구조를 가장 작게 줄여 보자(장난감 모형이며 ACAS X의 값이 아니다). 정면으로 접근하는 조우의 수직 간격 $z$만 본다. 상승·하강·무권고 중 하나를 매초 고른다. 권고가 시작되면 $d$초 뒤에 25 ft/s(1,500 ft/min)로 따르고, 매초 상대 고도가 교란된다(가정). 비용은 CPA의 수직 간격이 100 ft 이내(NMAC)일 때 1이고 권고가 켜진 매초 $\kappa$이다. 역방향 동적계획법으로 비용을 최소화한다. 시작은 CPA 45 s 전이고 $z$는 표준편차 300 ft의 정규분포이다. 권고가 없으면 NMAC 확률이 25.1 %이다.

가정은 아래와 같다.

위험비는 권고를 따를 때의 NMAC 확률을 권고가 없을 때로 나눈 값, 경보율은 한 번이라도 권고가 나온 조우의 비율이다. 경보 시작은 상대 고도가 0 ft일 때 권고가 최적이 되는 CPA 전의 가장 이른 시간이다.

읽을 것. ① $d=5$ s이면 CPA 5 s 이내에는 어떤 상대 고도에서도 권고가 최적이 아니다(응답이 효과를 내기 전에 충돌이 일어난다). LL 저널의 예(23쪽, 응답 5 s이면 5 s 미만에는 경보하지 않는다)와 같은 구조이다. ② 응답이 느릴수록 같은 $\kappa$에서 경보가 더 일찍 시작한다. ③ 같은 경보율 56.5 %에서 위험비는 지연 1 s에서 0.0017, 5 s에서 0.031(보간), 10 s에서 0.076이다. 느린 응답은 위험의 증가로 나타난다. ACAS sXu가 권고를 원격조종사뿐 아니라 자동조종에도 보낼 수 있게 한 이유의 하나이다(NTRS 20210017063). ④ 표준이 경보와 위험 중 하나만 정할 수 없고 둘의 교환 곡선 위의 한 점을 정해야 한다. FAA의 DAA CMD가 위험비 분석을 했다면 NMAC와 Well Clear의 위험비를 적으라고 질문하는 까닭이다(질문 27).

8.6.8.1의 필요 감소비의 역수가 필요 위험비이다. 경량 항공기 0.21(감소비 4.7), 헬리콥터 0.20(5.1), 운송기 $7.45\times10^{-5}$($1.34\times10^{4}$)이다. 밀도 $10^{-5}$ 대/km²(8.6의 가정)에서 위험비 0.2 정도의 회피 체계는 경량 항공기 목표를 겨우 채우지만 운송기 목표에는 크게 못 미치고, 이것이 운송기 구역의 제외가 완화가 되는 정량적 이유이다. 장난감 모형의 위험비는 절댓값이 의미가 없고 순서만 의미가 있다.

9.13.6 ASTM F3442 — 합의 표준이 DAA 성능을 정하는 방식

ASTM F3442-25는 51쪽이며 F38.01 소위원회가 만든다. 본문은 유료이고 이 절은 ASTM이 공개한 범위 절(1.1~1.14항)만 읽은 것이다.

판은 F3442/F3442M-20, -23, F3442-25이다. -23의 1.5항은 UA 간 회피를 "이후의 노력"으로 미루었고, -25는 1.6.1항에서 sNMAC 정렬의 지표를 도입했다. 판마다 범위의 문장이 달라지므로 계약서에 판을 적는다(9.1.10).

FAA는 이 표준을 TSO가 아니라 사례별 심사의 자료로 사용한다. FAA의 DAA CMD(개정 2026-03-11)는 DAA 시스템을 "DO-396, ASTM F3442-25" 같은 공표된 표준으로 설계·시험했는지 질문하고(질문 24), 준수 체크리스트와 비준수 영역의 기술을 요구한다. 또한 감지 거리, 탐지·경보·회피에 필요한 시간(질문 11·12), 오경보, 지연 자료를 시험 보고에 포함시킨다(부록 A). 질문 20은 ADS-B 수신기 감도가 $-93$ dBm보다 둔하면 DAA가 충분한 거리의 방송 수신에 최적화되지 않은 것일 수 있다고 적는다.

9.13.7 C2와 DAA의 의존

두 기능은 같은 표준 위원회 안에서 짝으로 다뤄진다. SC-228 ToR은 강건한 DAA와 강건하고 안전한 C2 데이터링크 둘 다 무인기를 유인기와 분리되지 않은 공역에 통합하는 전제라고 밝힌다. 의존은 구성에 따라 다르다.

DAA CMD는 원격조종사가 회피를 시작하는 구성에서 C2 링크가 상실되면 어떻게 되는지(질문 8)와 자동화 구성의 시스템 고장 때 절차(질문 9)를 질문한다. TSO-C213a 초안은 링크 상실 때 관련 없는 기능이 꺼지는 것을 요구한다(5.f(1)항). FAA 상태표(2026-03)는 링크 상실 때 UAS 동작의 지침 DO-400(2023-06-22)을 FAA 조치 대기 문서로 올리고 후속 문서는 적지 않는다(9쪽).

계산. 경고 경보의 평균 25 s에서 기동 명령 10 s까지 15 s 동안 3 s를 넘는 끊김이 시작될 확률은 $1-e^{-\lambda W/3600}$이다(푸아송·독립 가정, $\lambda$는 비행시간당 끊김률).

값은 DAA의 위험비(9.13.5.4의 0.2 수준 요구)보다 훨씬 작다. 가용성보다 지연과 사람이 DAA의 병목이다. 단 이 계산은 독립 가정이다. 지형 가림이나 간섭은 C2와 협조 감시·센서를 동시에 상실시킬 수 있고 이 공통 원인은 반영하지 않았다(3.11.5.2).

9.13.8 설계 트레이드오프 — 성능을 어떤 표준으로 입증할 것인가

① TSO·MOPS 경로. C2 무선은 TSO-C213a(DO-362A), DAA는 TSO-C211a(DO-365C), 레이더는 TSO-C212a(DO-366B)를 따른다. 장점은 장비 단위로 승인되어 재사용된다는 점이며, IFR 통합과 인증 범주를 목표로 하는 제조사와 운용자에게 맞다. 단점은 판의 전환(DO-365D→TSO-C211b, DO-362B→TSO-C213b 진행), 시험·보증 비용(DO-178C·DO-254), 짝 단위 승인이다.

② 합의 표준과 사례별 입증. ASTM F3442-25의 성능 요구와 DO-377B의 방법론을 사용하고 FAA의 DAA CMD 같은 심사 틀과 인정 방법으로 입증한다. 장점은 소형·낮은 위험에 비례하고 구조에 중립이라는 점이며, 저고도 BVLOS를 사례별 승인으로 시작하는 소형 UAS 사업자에게 맞다. 단점은 F3442가 TSO로 인용될 수 없어(1.7.1항) 승인이 운용 단위이고, 값(감지 거리·시간선)을 신청자가 설계하며, 판이 바뀐다는 점이다.

③ 운용·공역의 제한으로 요구를 낮춤. 제108부 제안은 ADS-B를 방송하는 항공기에 양보하고(§108.195), Class B·C와 인구 밀집 구역(Category 5)에서만 비협조 항공기를 탐지·회피하게 한다(90 FR 38238·38241). 장점은 센서 부담이 줄어드는 점이며, 협조 교통이 대부분인 저고도 운용에 맞다. 단점은 비협조 표적의 잔여 위험과 최종 규칙의 불확실성이다.

견해: 소형 UAS의 BVLOS는 ②를 기본으로 ③을 병행하고, 인증 범주의 중대형 UAS는 ①이 맞는다고 본다. 근거는 9.13.4.4의 계산이다. 80 m/s에서 시정 경보의 최소 평균 거리 7.7 km는 카메라(2.75 km)로 충족할 수 없고 레이더급 센서가 필요하며, 이는 소형 기체의 SWaP에 맞지 않는다. 반대로 F3442가 가정하는 낮은 위험·드문 조우의 환경(1.1.5항)에서는 이렇게 이른 경보가 요구되지 않을 수 있으나 F3442의 값을 읽지 못했으므로 확인이 필요하다. 반대 입장도 합리적이다. TSO 경로가 장비 재사용으로 장기적으로 싸고, 제108부 최종 규칙이 ②를 인정 방법으로 받아들일지는 불확실하다. 이 견해는 이 장의 가정 계산에 의존하며 실제 센서 시험과 위험 모델(8.6)로 확인해야 한다.

9.13.9 세 축 비교

9.13.10 관련 규격·프로토콜

전체 지도는 A.6에 있다.

9.13.11 관련 규제·인증 요구와의 연결

9.13.12 함정과 한계

미해결 문제. DO-377의 가용성·연속성 정의와 수치(DO-377C까지), DO-365C의 경보 값과 DO-365D의 변경, ASTM F3442의 한계값(검출 거리·시간선·sNMAC 기준), 제108부 최종 규칙의 MOC, ICAO RLP의 값, 판 전환의 일정은 이 장의 자료로 답할 수 없다 (확인 필요). DO-396이 ACAS sXu의 MOPS라는 대응과 2022-12 승인은 2차 출처이다(ASTM F3442-25 1.6.1항과 FAA의 DAA CMD 질문 24는 DO-396을 sNMAC와 공표된 DAA 표준으로 지시한다). 두 논문이 서술하는 ACAS Xu 망의 크기(층당 45개 대 50개 노드)가 다르며 판의 차이로 보나 확인하지 못했다.

9.13.13 체크포인트·연구 질문

체크포인트:

1. $R=0.99999$, $n=4$이면 요소마다 허용되는 끊김 확률은? 평균 간격은?
2. 접근 속도 100 m/s에서 경고 경보의 최소 평균 시간에 해당하는 거리는? 근거와 가정은?
3. 분류 기호 GMYS의 각 글자가 지시하는 것을 설명하라.
4. DO-365의 경보 요구가 하나의 임계값이 아니라 구역과 시간 창인 까닭은?
5. ACAS Xu 표의 부동소수 개수와 크기를 구하고 신경망 근사가 가져오는 인증의 어려움을 말하라.
6. 응답 지연 5 s의 장난감 MDP에서 CPA 5 s 이내에 권고가 최적이 아닌 까닭은?

연구 질문(25.7에 모은다):

• 링크 시스템 성능의 배분 — DO-377의 가용성·연속성 정의를 요소별 배분과 일치시키는 방법은 무엇이며 DO-377C가 어떻게 바꾸는가.
• 소형 UA의 Well Clear와 sNMAC — 위험 모델(8.6)에서 유도한 기준이 실측 조우 자료와 맞는가.
• 신경망 근사 회피 로직의 보증 — 표 대신 망을 인증하는 증거(7.8)는 무엇인가.
• C2 지연 분포와 원격조종사 응답의 결합 — DAA의 5 s 안에서 링크 지연과 인간 응답을 함께 정하는 모형(8.18)은 무엇인가.

1차 출처(이 장):

• FAA, TSO-C213a: UAS Control and Non-Payload Communications Terrestrial Link System, 의견 수렴 초안(faa.gov, URL 경로가 2022-08) — 1·3·4·5항, 표 1, 부록 A. 효력일 미기재.
• FAA Status Report, RTCA PMC 2026-03-10 회의 자료 — 1·9쪽(이미지 확인).
• RTCA, SC-228 Terms of Reference Rev 24(2026-03-10); SC-147 Terms of Reference Rev 21(2024-12-12, 파일 표지에 DRAFT 표기).
• FCC, Spectrum Rules and Policies for the Operation of Unmanned Aircraft Systems, 90 FR 1380(2025-01-08) — 1382·1387쪽.
• FAA·TSA, Normalizing Unmanned Aircraft Systems Beyond Visual Line of Sight Operations, 90 FR 38212(2025-08-07) — 38235·38238·38241·38281·38305·38306쪽.
• FAA, AC 90-117 Data Link Communications — ¶2.15(2-18~2-21쪽). FAA, DAA CMD(개정 2026-03-11).
• Trujillo 외, "En Route Detect and Avoid Well Clear in Terminal Area Landing Pattern", NASA NTRS 20190000882. Jack·Hardy·Hoffler, NTRS 20190000888. Jack·Hoffler·Sturdy, NASA/CR-2017-219630. NTRS 20180001564(ACAS-Xu와 DAIDALUS의 비교).
• Lipkis 외, "Adaptive Stress Testing of Collision Avoidance Systems for Small UASs with Deep Reinforcement Learning", NTRS 20210017063.
• Kochenderfer·Holland·Chryssanthacopoulos, "Next-Generation Airborne Collision Avoidance System", Lincoln Laboratory Journal 19(1), 2012. Julian·Kochenderfer·Owen, arXiv 1810.04240. Katz 외, "Reluplex", arXiv 1702.01135.
• ASTM F3442-25 공개 범위 쪽(astm.org). ICAO CNS SG/25 WP/28(2021). EASA SC-RPAS.C2-01(2016-05-02). UK CAA CAP 3154(2025-09).
• RTCA DO-362A·DO-377A/B·DO-365·DO-366·DO-386·DO-396·DO-398A, ASTM F3442 본문, ICAO Annex 10 Volume VI, JARUS RLP 개념서 — 읽지 못함 (확인 필요).

다음 장: 9.14 — UTM·U-space·ATM 정보 교환: ASTM F3548·InterUSS·SWIM·FIXM·AIXM·지오존 데이터(ED-269·ED-318). 이 장이 기체와 조종국이 안전 성능을 만족하는지 정하는 표준을 읽었다면, 9.14는 운용자·서비스 제공자·관제가 비행 계획과 공역 정보를 주고받는 정보 교환 표준을 다룬다. 이 장의 제108부 제안이 인용하는 ASTM F3548의 전략적 분리와 적합성 감시가 그 출발점이다.