제14부 민간 UAS — 기술·운용·응용

14.15 비가시권(BVLOS) 운용: 기술 요건과 위험 관리

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

비가시권(Beyond Visual Line of Sight, BVLOS) 운용은 조종사나 관측자가 기체를 눈으로 볼 수 없는 거리까지 비행하는 것이다. 배송(14.2)·선형 점검(14.4)·선착 대응(14.6)·해양 감시(14.10) 같은 응용이 모두 이 능력에 기대므로, 규제의 한 문장이 사업의 범위를 정한다. 이 장은 BVLOS를 시야 내 운용이 암묵적으로 제공하던 세 가지를 기술과 절차로 대체하는 일로 읽는다. 세 가지는 기체의 위치·자세 확인, 링크 상실 때의 봉쇄, 다른 항공기의 탐지·회피다. 이 장은 세 가지를 계산하고, 미국의 시야 내 규정과 FEMA 포기·승인서의 BVLOS 조건, EU의 특정 범주 승인 구조를 원문으로 읽는다.

배우는 것:

• 시야 내 운용의 시각 한계 — 크기 0.5 m 기체의 방향 판별 한계는 614 m, 인식은 215 m다(14.15.3.1).
• 링크 상실의 비상 완충 — 검출 2 s·반응 3 s·감속 3 m/s²에서 속도 15 m/s의 완충 폭이 112.5 m다(14.15.3.2).
• 협력 항공기 탐지 거리 — 자기 15 m/s·침입기 50 m/s·시간 예산 30 s에서 1.95 km가 필요하다(14.15.3.3).
• FEMA 포기·승인서의 BVLOS 조건 — 200 ft 이하, ADS-B 탐지, 귀환 고도, 보고(14.15.3.4).
• 제도 — 107.31과 포기의 한계, EU 제4조 1항 (d)와 제11·12조의 위험평가·승인(14.15.4).

선수 지식: 3.11(C2 링크 설계), 9.13(C2·DAA 성능 표준), 8.6(위험 정량화, 1대 1 완충)을 읽었다고 가정한다.

특히 중요한 독자: 정책·법무 담당자는 14.15.4·14.15.8을, 사업 담당자는 14.15.5를, 엔지니어는 14.15.3을, 인증 담당자는 14.15.4·14.15.7을 먼저 읽는다.

기준 시점과 정직성. 2026년 11월 기준이다. 원문을 읽은 것: 14 CFR 107.31·107.33·107.37·107.205(eCFR, 2026-11-01 판 요청), FAA 포기·승인서 91.113-2026-00722(14.7에서 읽음), EU 이행규칙 2019/947 제4조 1항·제5조·제11조·제12조와 UAS.SPEC.050(14.1과 같은 관보 원문, 2019년 판). 읽지 못한 것: 미국 Part 108의 현재 규칙 상태(eCFR 2026-11-01 판 구조 조회에서 확인되지 않음, 14.2), JARUS SORA 본문의 BVLOS 관련 부분의 재독(8.6에서 읽은 것을 가져옴), 한국의 특별비행승인(비가시권) 조건과 절차, DO-365 등 DAA 성능 표준 본문(유료). 시각 모형(시력 1분각, 주기 2분각)·기체 크기·속도·감속·반응 시간·시간 예산은 설명용 가정이다. 이 장은 운용 승인 지침이 아니다.

14.15.2 개념·직관 — 시야 내가 제공하던 것

미국 14 CFR 107.31(a)는 조종사·시각 관측자·조종 장치를 다루는 사람이 안경 외 보조 수단 없이 전체 비행 동안 기체를 보고 (1) 위치, (2) 자세·고도·비행 방향, (3) 공역의 다른 항공기·위험물, (4) 타인의 생명·재산을 위협하지 않음을 판단할 수 있어야 한다고 정한다. 이 네 가지가 BVLOS에서 기술이 대체해야 할 기능이다. 위치·자세는 C2 링크의 텔레메트리와 항법(3.11·4.4), 공역의 다른 항공기는 DAA(9.13), 타인의 위협 방지는 지상 위험 완충과 봉쇄(8.6), 이상 상황 대응은 비상 절차(2.6)가 맡는다.

14.15.3 원리 — 세 가지를 계산한다

14.15.3.1 시야 내 운용의 시각 한계

시력 1분각이면 해상 요소 한 개가 0.291 mrad이고 한 주기(밝고 어두운 한 쌍)는 2분각(0.582 mrad)이다. Johnson 기준(6.3.6)의 필요 주기 수는 탐지 1.0, 방향 판별 1.4, 인식 4.0이므로 크기 $s$인 기체의 한계 거리는 $R=s/(N_c\cdot 0.582\ \text{mrad})$다.

107.31(a)(2)가 요구하는 자세·비행 방향 판단은 방향 판별 수준이므로 크기 0.5 m 기체의 시야 내 한계는 약 600 m다. 단순 "보인다"(탐지)는 859 m이지만 어느 쪽을 향하는지 아는 데는 614 m이고, 기체가 무엇인지 알아보는 인식은 215 m다. 대기·배경 대비·시력은 반영하지 않은 값이다. 큰 기체(2 m)는 2.5 km까지 방향을 알 수 있어 시야 내 범위가 넓다.

14.15.3.2 링크 상실의 비상 완충

링크가 끊기면 기체는 검출 시간 $t_d$와 반응 시간 $t_r$ 동안 직전 속도로 이동하고 이후 감속도 $a$로 멈춘다. 이동 거리는 비상 완충의 최소 폭이다.

$$d=V\,(t_d+t_r)+\frac{V^{2}}{2a}$$

가정: $t_d=2$ s, $t_r=3$ s, $a=3$ m/s².

완충 폭은 속도의 제곱으로 늘어난다. 속도 10 m/s를 20 m/s로 두 배 올리면 66.7 m가 166.7 m로 2.5배가 된다. 검출·반응 시간을 1 s·1 s로 줄이면 같은 속도에서 완충이 절반 가까이 준다. SORA의 1대 1 완충(완충 폭이 고도와 같음, 8.6)은 고도 120 m에서 120 m이며, 이 가정에서는 속도 15.8 m/s에서 두 값이 같아진다. 속도가 빠른 BVLOS 기체는 1대 1 완충이 부족할 수 있다.

14.15.3.3 협력 항공기 탐지 거리

정면에서 접근하는 협력 항공기(ADS-B Out 송신)를 시간 예산 $T$ 안에 탐지·판단·회피하려면 탐지 거리가 접근 속도에 시간 예산을 곱한 값이어야 한다. $R=(V_{\text{자기}}+V_{\text{침입}})\,T$.

(자기 기체 15 m/s.)

침입기가 빠르거나 시간 예산이 길수록 필요한 탐지 거리가 선형으로 늘어난다. 수신기의 ADS-B 가시선 거리는 이보다 길 수 있으나 이 계산은 협력 항공기만 대상이다. ADS-B Out을 송신하지 않는 항공기는 이 방식으로 탐지되지 않는다(비협력 탐지는 9.13). 시간 예산은 탐지 지연·판단·기동의 합으로 가정한 값이며 DO-365 같은 성능 표준의 값이 아니다.

14.15.3.4 FEMA 포기·승인서의 BVLOS 조건(원문)

14.7.5의 포기·승인서는 시각 관측자 없는 BVLOS를 다음 조건으로 허용한다(특별 조건 번호).

200 ft 상한은 협력 항공기와의 조우 확률을 낮추고 완충을 줄이는 규제 구조다. 위 03-03·03-02의 계산을 문서의 조건과 맞춰 보면, 고도 상한이 낮을수록 유인기 조우가 드물고(저고도) 완충이 작게 요구된다(1대 1이면 61 m). 문서는 한 기관의 한 문서다(14.7).

14.15.4 제도

14.15.4.1 미국

107.31은 위 네 가지를 요구하고 107.31(b)는 그 능력을 조종사·조종자 또는 시각 관측자가 발휘할 것을 요구한다(107.33은 관측자의 의사소통·시야 조건을 정한다). 107.37(a)는 모든 항공기에 양보할 것을 요구한다. 107.31은 포기 가능하나(107.205(c)) "유상으로 타인의 재산을 운송"하는 경우에는 포기를 발급하지 않는다(14.1.3.2). 공공 기관은 공공 항공기 포기·승인서(14.7)로 BVLOS를 얻는다. BVLOS 일반 규칙(Part 108)은 eCFR 2026-11-01 판 구조 조회에서 확인되지 않았다(14.2, 확인 필요, 17.6).

14.15.4.2 EU

이행규칙 제4조 1항 (d)는 개방 범주에서 VLOS를 요구하므로 BVLOS는 특정 범주(제5조)다. 운영자는 운용 위험평가(제11조)를 해야 한다. 위험평가는 운용의 특성(활동, 지리 영역·인구·공역, 복잡성, 기체 성능, 인원 역량)을 기술하고, VLOS 또는 BVLOS, 지상 인구 밀도, 집회 위 여부, 기체 치수로 지상 위험을, 비상 절차에 필요한 공역을 더한 운용 공역 체적, 공역 등급, 다른 항공 교통에 미치는 영향(고도, 관제 여부, 비행장 환경, 도시·농촌, 분리)으로 공중 위험을 정한다. 관할 당국은 완화 조치가 충분히 견고하다고 판단하면 승인한다(제12조). 운영자는 절차·한계, 보안, 개인정보 보호, 무선 사용 효율, 원격 조종사 역량 같은 의무를 진다(UAS.SPEC.050). SORA(8.6·17.17)가 이 평가의 방법론이다.

14.15.4.3 한국

한국의 비가시권 특별비행승인의 조건과 절차는 읽지 못했다(확인 필요, 18.6).

14.15.5 설계·선택의 트레이드오프

• ① 속도. 속도를 올리면 이동 시간이 줄지만 비상 완충이 제곱으로 늘고(14.15.3.2) 협력 항공기와의 접근 속도도 는다.
• ② 고도. 낮추면 유인기 조우와 완충이 줄지만 지형·장애물·통신 손실이 는다(14.4.5.1·3.2).
• ③ 시각 관측자 대 기술. 관측자는 시야 한계(14.15.3.1)에 묶이고, 기술(DAA·C2 이중화)은 비용과 인증 증거가 필요하다.

견해: BVLOS 승인 논의는 "몇 km까지 날 수 있는가"가 아니라 세 가지 한계(시각, 봉쇄, 탐지) 중 어느 것을 무엇으로 대체했는가로 구성하는 편이 낫다. 근거는 14.15.3의 계산이다. 시야 내 한계 약 600 m, 완충은 속도의 제곱, 탐지 거리는 접근 속도에 비례하며 세 요소를 따로 증명해야 한다. 반론은 승인이 실제로는 운용 환경(저고도·저밀도·한정 구역)으로 위험을 낮춰 이 증거를 줄여 준다는 점이다. 그래도 증거의 구조를 먼저 세우는 편이 낫다고 본다.

14.15.6 세 축 비교

14.15.7 관련 규격·프로토콜

14.15.8 관련 규제·인증 요구와의 연결

14.15.9 함정과 한계

14.15.10 체크포인트·연구 질문

체크포인트

1. 107.31(a)의 네 요구와 BVLOS에서 대체해야 할 기능을 연결할 수 있는가?
2. 기체 크기에서 시야 내 한계를 계산하고 탐지·방향·인식의 차이를 설명할 수 있는가?
3. 링크 상실의 비상 완충을 속도·검출·반응·감속에서 구할 수 있는가?
4. 협력 항공기 탐지 거리를 접근 속도와 시간 예산에서 계산할 수 있는가?
5. EU에서 BVLOS가 특정 범주인 이유와 위험평가의 요소를 설명할 수 있는가?

연구 질문(25.7에 모은다)

• 현장의 시야 내 한계는 기체 크기·색·배경에 따라 이 장의 시각 모형과 얼마나 다른가?
• 속도가 빠른 BVLOS 기체의 완충을 1대 1보다 더 두어야 하는 조건은 무엇인가?
• 비협력 항공기를 저고도에서 탐지하는 센서의 요구 성능은 무엇인가?
• 한국의 비가시권 승인 조건은 FAA 포기와 EU 특정 범주 승인과 어떻게 다른가?

1차 출처(이 장)

• 14 CFR 107.31·107.33·107.37·107.205 (eCFR)
• FAA, Certificate of Waiver and Authorization No. 91.113-2026-00722 (FEMA)
• Commission Implementing Regulation (EU) 2019/947 (관보 원문 2019년 판 — 제4·5·11·12조, UAS.SPEC.050)

다음 장: 14.16 드론 스테이션(드론 인 어 박스)·원격운영센터·1:N 운용 — 비가시권이 일상 운용이 될 때 인프라와 인력 구조를 다룬다.