제14부 민간 UAS — 기술·운용·응용

14.18 사람 위·군중 위·도심 운용

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

사람 위 운용은 기체가 떨어질 때 맞는 사람이 있는 공간을 비행하는 일이다. 쇼(14.5)·배송(14.2)·선착 대응(14.6)·점검(14.4)·촬영 같은 응용이 도심에서 하려면 이 문제를 풀어야 한다. 규정은 이 문제를 기체가 떨어져도 상해가 작은가와 사람이 얼마나 모여 있는가의 두 축으로 나눈다. 이 장은 미국 14 CFR Part 107 Subpart D의 범주 1~4와 EU의 집회 규정을 원문으로 읽고, 에너지 기준(11·25 ft·lb)이 질량과 항력 면적에서 어떤 의미인지, 군중 노출이 일반 도심보다 얼마나 큰지를 계산한다.

배우는 것:

• 범주 1~4 — 이륙 중량 0.55파운드, 11 ft·lb, 25 ft·lb, 형식 증명의 네 사다리(14.18.2.1).
• 에너지 기준의 의미 — 항력 면적 0.06 m²에서 0.5 kg의 종단 낙하 에너지가 33.4 J로 범주 3 기준(33.9 J) 부근이고, 2 kg이 범주 3 아래로 내려가려면 항력 면적 0.95 m²(낙하산급)가 필요하다(14.18.3.1·14.18.3.2).
• 군중 노출 — 밀집 군중(2명/m²)의 노출은 도심 평균의 400배다(14.18.3.3).
• EU의 구조 — 집회 위 금지, 통제된 지상 구역, A1·A2 거리 조건(14.18.2.2).

선수 지식: 8.6(위험 정량화, 임계 면적), 1.30(비상 회수·낙하산·충돌 에너지), 14.5(드론쇼)를 읽었다고 가정한다.

특히 중요한 독자: 정책·법무 담당자는 14.18.2·14.18.9를, 엔지니어는 14.18.3을, 사업 담당자는 14.18.5를, 인증 담당자는 14.18.2·14.18.8을 먼저 읽는다.

기준 시점과 정직성. 2026년 11월 기준이다. 원문을 읽은 것: 14 CFR 107.39·107.100·107.105·107.110·107.115·107.120·107.125·107.130·107.140·107.145·107.150(eCFR, 2026-11-01 판 요청), EU 이행규칙 2019/947 제2조 3호·21호, 제4조 1항 (c), 제6조 1항 (b) i, UAS.OPEN.020·030(14.1과 같은 관보 원문, 2019년 판). 읽지 못한 것: 107.160~107.190(선언 절차·승인 방법 조항), 선언에 인용되는 시험 표준, 한국의 인구 밀집 지역 비행 승인 조건, 군중 위험의 사회 위험(F–N) 기준. 종단 낙하 에너지는 항력만 넣은 지표이며 규칙의 기준은 강체 충돌의 상해 심각도 등가이므로 직접 비교하지 않는다. 항력 면적·임계 면적(8.6의 고충돌각 모형 값 2.7 m²)·인구 밀도는 설명용 가정이다. 이 장은 운용 승인 지침이 아니다.

14.18.2 규제 구조

14.18.2.1 미국 Subpart D의 범주

14 CFR 107.39는 사람 위 운용을 금지하되 (a) 운용에 직접 참여하는 사람, (b) 덮개 아래·정차 차량 안의 사람, (c) Subpart D의 범주를 충족하는 운용을 예외로 한다. Subpart D의 네 범주는 다음과 같다.

이동 차량 안의 사람 위 운용은 범주 1~3에서 폐쇄·접근 제한 구역(통지)이거나 지속 비행을 하지 않을 때만 허용되고 범주 4는 감항증명과 비행 교범에 따른다(107.145). 한 기체가 여러 범주의 자격을 가지려면 조종사가 모드·구성을 의도치 않게 바꿀 수 없어야 한다(107.150). 11 ft·lb는 14.9 J, 25 ft·lb는 33.9 J다.

14.18.2.2 EU의 구조

EU 이행규칙은 집회를 "밀도 때문에 사람이 움직여 피할 수 없는 모임"으로 정의하고(제2조 3호), 개방 범주 운용이 집회 위를 비행하지 않을 것을 요구하며(제4조 1항 (c)), 집회 위 운용을 인증 범주로 분류한다(제6조 1항 (b) i). 통제된 지상 구역은 운영자가 관련된 사람만 있도록 보장할 수 있는 지상 구역이다(제2조 21호). 하위 범주별로 A1은 C0·250 g 미만 자작기는 관련 없는 사람 위 비행이 가능하나 집회 위는 금지하고 C1은 관련 없는 사람 위 비행을 예상하지 않으며, A2는 관련 없는 사람 위 비행 금지·수평 30 m(저속 모드 5 m), A3는 주거·상업·산업·여가 지역에서 150 m 이상이다(14.1.3.5). 미국은 기체의 충격 에너지로, EU는 사람과의 거리·집회 여부로 경계를 가른다는 차이가 있다.

14.18.2.3 한국

한국의 인구 밀집 지역·행사장 상공 비행 승인의 조건은 읽지 못했다(확인 필요, 18.6).

14.18.3 원리 — 에너지와 노출을 계산한다

14.18.3.1 종단 낙하 에너지

제어를 잃은 기체가 항력과 균형을 이룬 종단 속도로 떨어질 때 운동 에너지는 $E=\dfrac{m^{2}g}{\rho\,C_DA}$다(14.5.3.4의 종단 속도에서). 에너지는 질량의 제곱에 비례하고 항력 면적에 반비례한다. 항력 면적 0.06 m²·0.3 m²·1.0 m²에서의 값은 다음과 같다.

0.25 kg 기체는 항력 면적 0.06 m²에서 8.3 J로 범주 2 기준(14.9 J) 아래이고, 0.5 kg은 33.4 J로 범주 3 기준(33.9 J) 부근이다. 질량이 두 배가 되면 에너지가 네 배가 된다. 범주 1이 0.55파운드(0.25 kg)로 정해진 것과 이 수치가 같은 자릿수라는 것은 이 지표의 크기 감각일 뿐 규칙이 이 지표로 정한 것이 아니다.

14.18.3.2 기준을 만족하는 질량과 항력 면적

기준 에너지 $E_{\lim}$ 아래로 내려가는 최대 질량은 $m_{\max}=\sqrt{\rho\,C_DA\,E_{\lim}/g}$, 질량 $m$의 기체가 필요한 항력 면적은 $C_DA=m^{2}g/(\rho E_{\lim})$다.

2 kg 기체가 범주 3 기준을 만족하려면 항력 면적 0.95 m², 범주 2는 2.15 m²가 필요하다. 이는 낙하산이나 다른 감속 장치의 규모(1.30.5)이고 질량이 커질수록 설계 부담이 제곱으로 늘어난다. 규칙은 이를 종단 에너지가 아닌 시험으로 입증하도록 하며(선언 절차는 읽지 못했다) 낙하산은 풍하중에 낙하 지점을 옮기는 대가가 있다(8.6).

14.18.3.3 군중의 노출

낙하한 기체의 임계 면적 $A_c$(사람이 맞을 것으로 예상되는 지면의 넓이, 8.6의 고충돌각 모형에서 2.7 m²) 안에 사람이 들어올 기대 인원은 인구 밀도 $\rho_p$에서 $\rho_p A_c$다.

밀집 군중의 노출은 도심 평균의 400배, 농촌의 2만 배다. 게다가 군중은 한 사건에서 여러 명이 영향을 받으므로 평균 위험보다 사회 위험(F–N)이 중요하다(8.6). 이것이 규정이 집회 위 운용을 별도로 다루는 이유다. 도심에서는 GNSS·C2 링크가 차폐·다중 경로로 나빠져(3.3·4.4) 낙하 가능성이 일반 환경보다 커질 수 있다.

14.18.4 설계·선택의 트레이드오프

• ① 질량. 질량을 줄이면 에너지가 제곱으로 줄어 범주 상향이 쉬우나 탑재량·체공이 준다(1.7). 2 kg급 기체는 낙하산 등 감속 장치가 거의 필수다(1.30).
• ② 노출 회피. 사람 위를 비행하지 않는 경로 설계(통제된 지상 구역, 도로·하천 회랑)는 기체 인증보다 싸다. 다만 EU의 통제된 지상 구역은 운영자가 관련된 사람만 있음을 보장해야 한다.
• ③ 인증 경로. 미국은 선언(범주 2·3)과 감항증명(범주 4)으로, EU는 개방·특정·인증 범주로 간다(17.11).

견해: 사람 위 운용의 규정을 읽을 때는 "기체가 안전한가"와 "사람이 노출되었는가"를 따로 적어 두 가지를 곱해 보는 편이 낫다. 근거는 14.18.3이다. 같은 기체의 낙하 에너지는 환경에 상관없이 같지만 군중에서는 노출이 400배다. 반론은 미국 범주 1·2가 기체 요건만으로 집회 위 지속 비행까지 허용한다는 점(원격 식별 요건만 추가)이고, 이는 기체 요건이 노출을 충분히 흡수한다고 보는 설계다. 그래도 사업 계획에서는 기체 범주와 현장 노출을 따로 점검하는 편이 낫다고 본다.

14.18.5 세 축 비교

14.18.6 관련 규격·프로토콜

14.18.7 관련 규제·인증 요구와의 연결

14.18.8 함정과 한계

14.18.9 체크포인트·연구 질문

체크포인트

1. Subpart D의 범주 1~4의 기체 요건과 운용 요건을 말할 수 있는가?
2. 종단 낙하 에너지를 질량과 항력 면적에서 계산하고 기준 질량·필요 항력 면적을 구할 수 있는가?
3. 군중의 노출을 밀도와 임계 면적으로 계산할 수 있는가?
4. 미국의 에너지 기준과 EU의 거리·집회 기준의 차이를 설명할 수 있는가?
5. 집회의 정의(EU 제2조 3호)와 통제된 지상 구역의 의미를 설명할 수 있는가?

연구 질문(25.7에 모은다)

• 11 ft·lb·25 ft·lb 기준의 상해 근거와 시험 방법은 무엇이며 소형 기체의 실제 충격 에너지와 어떻게 대응하는가?
• 군중 위 운용 사고의 공개 사례에서 낙하 원인과 피해는 어떻게 분포하는가?
• 한국의 행사장·인구 밀집 지역 비행 승인 조건은 미국 범주·EU 구조와 어떻게 다른가?
• 낙하산이 군중 위에서 줄이는 에너지와 옮기는 낙하 지점의 균형은 얼마인가?

1차 출처(이 장)

• 14 CFR 107.39, 107.100~107.150 (eCFR)
• Commission Implementing Regulation (EU) 2019/947 (관보 원문 2019년 판 — 제2조, 제4조, 제6조, UAS.OPEN.020·030)
• 이 책 8.6(임계 면적), 14.5.3.4(종단 속도)

다음 장: 14.19 위험물·투하·외부 하중 운송 — 사람 위 낙하와 함께 물건을 싣고 떨어뜨리는 문제를 다룬다.