제14부 민간 UAS — 기술·운용·응용
14.21 항공정보·지오존·저고도 기상 서비스
14.21.1 이 장에서 배우는 것 / 선수 지식 / 특히 중요한 독자
소형 무인기 운용자는 비행 전에 두 가지를 알아야 한다. 어디에 날 수 있는가(공역과 임시 제한)와 날 수 있는 날씨인가다. 두 정보는 모두 소형 무인기를 위해 만든 것이 아니라 유인 항공의 정보 체계에서 나오고, 그 체계는 소형 무인기의 고도 0~120 m에 맞게 짜여 있지 않다. 이 장은 정보가 원천에서 조종사와 기체에 닿기까지의 사슬과 그 지연, 그리고 지표 기상 관측과 비행 고도 기상의 간격을 계산한다. 미국 14 CFR 107.41~107.49와 LAANC·UAS Facility Maps, EU 이행규칙 2019/947 제15조와 위임규칙 2019/945의 지오 인식 요건을 원문으로 읽는다. 이 책의 방침(BK-04)에 따라 군용 공역 통제는 다루지 않는다.
배우는 것:
- 갱신 지연 — 자료를 하루에 한 번 갱신하면 1시간 동안 유효한 임시 구역은 기대 비율 0.021만 알려지고 96 %는 갱신이 한 번도 없이 지나간다(14.21.3.1).
- 풍속의 높이 프로파일 — 지표 10 m 풍속 8 m/s는 120 m에서 11.3~19.1 m/s이고, 한계 10 m/s를 120 m에서 만족하려면 10 m 풍속이 4.2~7.1 m/s 이하여야 한다(14.21.3.2).
- 제품 임계의 간격 — 항공 기상 AIRMET의 지속 지표풍 기준 30 kt(15.4 m/s)는 가정한 UAS 한계에 대응하는 10 m 풍속의 2.2~3.7배다(14.21.3.2).
- 정보 책임 — 미국은 원격조종사가 날씨와 공역·비행 제한을 평가하고(107.49(a)), LAANC는 허가만 제공한다고 FAA가 명시한다. EU는 회원국이 지오존을 공개하고 C1~C3 기체가 이를 적재·경고해야 한다(14.21.4).
선수 지식: 0.8(공역과 비행 규칙), 2.6(지오펜싱), 9.14(지오존 데이터 ED-269·ED-318), 14.7(소방·재난)을 읽었다고 가정한다.
특히 중요한 독자: 운용 담당자는 14.21.2·14.21.3·14.21.5를, 정책·법무 담당자는 14.21.4·14.21.8을, 엔지니어는 14.21.3·14.21.7을, 서비스 사업자는 14.21.2.2·14.21.5를 먼저 읽는다.
기준 시점과 정직성. 2026년 11월 기준이다. 원문을 읽은 것: 14 CFR 107.41·107.43·107.45·107.47·107.49·107.51과 91.103, 91.138·91.139·91.141·91.143·91.145의 제목(eCFR, 2026-11-01 판 요청), EU 이행규칙 2019/947의 제15조·UAS.OPEN.060(관보 원문), 위임규칙 2019/945 제2조의 정의와 Part 1~5의 지오 인식 요건(관보 원문), FAA LAANC 쪽과 UAS Facility Maps 쪽(FAA 누리집, 후자는 2023-04-12 갱신 표시), FAA 항공 정보 매뉴얼(AIM) 7장 1절의 TAF·AIRMET·그래픽 예보 서술. 2차로만 읽은 것: 한국 드론 원스톱 민원서비스(검색 요약). 읽지 못한 것: ICAO 부속서 15·3, WMO 지침(METAR 풍속의 측정 높이와 평균 시간은 일반 지식으로만 적었다), 14 CFR 99.7과 91.139~91.145의 본문, ED-269·ED-318 본문(9.14 참조), 한국의 항공정보·기상 제공 규정, 상용 저고도 기상 서비스의 성능. 풍속 지수 α·한계 풍속·자료 갱신 모형은 설명용 가정이다. 이 장은 운용 승인 지침이 아니다.
14.21.2 개념·직관
14.21.2.1 세 가지 정보
| 정보 | 원천 | 바뀌는 속도 | 소형 UAS가 의존하는 방식 |
|---|---|---|---|
| 영구 공역(비행금지·제한·관제 공역) | 국가의 항공정보 | 느림(주기 개정) | 지도·앱의 구역 자료, 기체 내장 지오존 |
| 임시 제한(재난·행사·보안) | NOTAM, 임시 비행 제한 | 시간·일 단위, 갑자기 생김 | 앱 갱신, 조종사 확인 |
| 허가·승인 서비스 | LAANC(미국), 비행 승인 체계 | 요청마다 | 자동 승인 요청 |
| 저고도 기상 | 공항 METAR·TAF, 수치 예보, 현장 센서 | 분 단위~수 시간 | 조종사 판단 |
정적 정보와 동적 정보는 다르게 다루어야 한다. 영구 공역은 기체에 적재해도 대체로 맞지만 임시 제한은 적재 시점에 존재하지 않을 수 있다. 기상은 같은 장소에서도 몇 분 사이에 바뀐다.
14.21.2.2 정보 사슬
공역이 바뀌면 그 변경이 발행되고(발행 지연), 지오존 형식으로 가공되어(가공 지연), 서비스 공급자와 앱에 배포되고(갱신 주기), 조종사가 점검하거나 기체가 경고한다. 단계마다 지연이 붙는다. 책임은 단계가 아니라 사슬의 끝에 있다. 미국 14 CFR 107.49(a)는 원격조종사가 비행 전에 지역 기상과 지역 공역·비행 제한을 포함해 운용 환경을 평가하도록 요구하고, FAA의 LAANC 쪽은 "LAANC는 공역 허가만 제공하며 조종사는 여전히 NOTAM·기상을 확인하고 모든 공역 제한을 준수해야 한다"고 적는다. EU도 같다. UAS.OPEN.060(1)(b)는 원격조종사가 비행 전에 회원국이 제15조에 따라 공표한 지오존에 관한 갱신된 정보를 얻도록 요구한다. 서비스는 사슬을 짧게 만들 뿐 책임을 옮기지 않는다.
14.21.3 원리 — 갱신 지연과 높이 간격
14.21.3.1 임시 구역은 갱신 주기보다 짧으면 놓친다
구역이 $D$ 동안 유효하고 앱의 구역 자료가 $T_r$마다 갱신되며 갱신 위상이 구역 시작과 독립이라고 하자. $T_r\le D$이면 시작부터 첫 갱신까지 평균 $T_r/2$ 동안 모르고, $T_r>D$이면 구역이 유효한 동안 갱신이 한 번이라도 있을 확률이 $D/T_r$이며 있다면 평균 $D/2$ 동안 안다. 구역을 알고 있는 시간의 기대 비율 $c$는 다음이고 두 식은 $T_r=D$에서 0.5로 이어진다.
$$c=\begin{cases}1-\dfrac{T_r}{2D}, & T_r\le D\\[2mm] \dfrac{D}{2T_r}, & T_r>D\end{cases}\qquad\text{갱신 없이 지나갈 확률}=\max\!\left(0,\;1-\dfrac{D}{T_r}\right)$$
| 구역 유효 $D$ \ 갱신 $T_r$ | 1분 | 15분 | 1시간 | 6시간 | 1일 | 7일 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1시간 | 0.992 | 0.875 | 0.500 | 0.083 | 0.021 | 0.003 |
| 6시간 | 0.999 | 0.979 | 0.917 | 0.500 | 0.125 | 0.018 |
| 72시간 | 1.000 | 0.998 | 0.993 | 0.958 | 0.833 | 0.214 |
갱신 주기가 하루인 앱에서 1시간짜리 임시 제한의 96 %는 한 번도 갱신 없이 지나가고, 6시간짜리 제한은 75 %가 그렇다. 화재·행사·보안 제한은 길이가 시간 단위인 경우가 흔하므로 갱신은 분 단위여야 이 문제가 사라진다. 이 모형은 갱신 위상을 균일로 두었고 발행·가공 지연을 더하지 않았으며 구역 종료 뒤 자료가 늦게 지워지는 영향(불필요한 금지 표시)도 포함하지 않았다. 또 기체가 비행 중에는 자료를 받지 못하는 경우(이륙 전 적재만 하는 지오 인식)에는 이륙 시점의 자료가 비행 내내 고정된다. 지오펜스의 완충 폭은 위치 오차·정지 거리·지연으로 정하며(2.6.4.2) 시간적 최신성은 그와 별개의 문제다.
14.21.3.2 지표 기상은 비행 고도의 기상이 아니다
공항의 METAR는 지표 부근 10 m 높이의 바람을 보고한다고 알려져 있다(일반 지식, WMO·ICAO 지침은 읽지 못했다). 소형 UAS는 지표 위 0~120 m에서 난다. 높이 $z$의 평균 풍속을 거듭제곱 법칙으로 어림하면 다음이다.
$$v(z)=v_{10}\left(\frac{z}{10}\right)^{\alpha}$$
$\alpha$는 지표 거칠기에 따라 커지며 열린 지형 0.14, 교외 0.25, 도심 0.35를 가정한다(일반적으로 인용되는 범위이며 이 장은 근거 문헌을 읽지 못했다). $v_{10}=8$ m/s일 때 다음과 같다.
| 높이 [m] | 열린 지형 $\alpha=0.14$ | 교외 $\alpha=0.25$ | 도심 $\alpha=0.35$ |
|---|---|---|---|
| 10 | 8.0 | 8.0 | 8.0 |
| 30 | 9.3 | 10.5 | 11.8 |
| 60 | 10.3 | 12.5 | 15.0 |
| 120 | 11.3 | 14.9 | 19.1 |
지표에서 8 m/s(15.6 kt)인 날 120 m의 평균 풍속은 도심에서 19.1 m/s이다. 가정한 UAS 풍속 한계 10 m/s를 120 m에서 만족하려면 $v_{10}\le10/12^{\alpha}$이므로 열린 지형 7.1 m/s(13.7 kt), 교외 5.4 m/s(10.4 kt), 도심 4.2 m/s(8.1 kt) 이하여야 한다. 돌풍은 평균 위에 더해진다. 그래서 운용 한계는 지표 풍속이 아니라 비행 고도의 풍속으로 적고, 지표 관측만 있으면 보수적인 α로 환산해야 한다.
항공 기상 제품의 임계도 소형 UAS에 맞지 않는다. FAA AIM은 그래픽 지표 예보(GFA)에 지속 지표풍 30 kt 이상을 알리는 AIRMET가 함께 표시된다고 서술하며 이 임계는 15.4 m/s다. 위 한계에 대응하는 10 m 풍속(4.2~7.1 m/s)의 2.2~3.7배다. 즉 유인 항공의 경보가 울리기 전에 소형 무인기는 이미 한계를 넘는다. TAF는 700개가 넘는 공항에 대해 123개 기상예보사무소가 작성하고 24시간 또는 30시간 유효하다고 AIM이 서술하며(미국 기준), 공항이 아닌 곳의 정보는 수치 예보나 현장 센서로 채워야 한다(해석).
14.21.4 규제
14.21.4.1 미국
- 107.41 Class B·C·D 공역과 공항용 Class E의 지표 구역 수평 경계 안에서는 ATC의 사전 승인 없이 운용하지 못한다.
- 107.43 공항·헬기장·수상 비행장의 운용과 교통 방식을 방해하는 방식으로 운용하지 못한다.
- 107.45 비행금지·비행제한 구역에서는 사용 기관 또는 관제 기관의 허가 없이 운용하지 못한다.
- 107.47 원격조종사는 91.137~91.145와 99.7을 준수해야 한다. 91.137은 재난·위험 구역, 91.138은 하와이의 국가 재난 구역, 91.139는 긴급 항공 교통 규칙, 91.141은 대통령 등의 근접, 91.143은 우주 비행 운용, 91.145는 항공 시범과 대형 스포츠 행사의 제한이다(제목만 읽었다).
- 107.49(a) 비행 전 평가에 지역 기상과 지역 공역·비행 제한이 들어간다. 107.51(c)·(d)는 통제 위치 시정 3법정 마일과 구름에서의 거리를 정한다(14.20에서 읽음). 유인기 조종사에게는 91.103이 날씨 보고·예보 등 이용 가능한 모든 정보의 숙지를 요구한다.
- LAANC와 UAS Facility Maps. FAA는 LAANC가 FAA와 업계의 협력으로 UAS 서비스 공급자(USS) 의 앱이 UAS Facility Maps, 특수 사용 공역 자료, 공항·공역 등급, 임시 비행 제한, NOTAM을 대조해 공항 주변 관제 공역 400 ft 이하 비행의 승인을 거의 실시간으로 내 준다고 설명한다. LAANC는 726개 공항에서 가능하다고 적혀 있고(게시 시점 미표시), 시설 지도 고도 상한을 넘는 요청은 최대 90일 전에 수동으로 조정하는 '추가 조정 요청'(Part 107만)이다. UAS Facility Maps는 추가 안전 분석 없이 FAA가 승인할 수 있는 공항 주변 최대 고도를 보이며, 그 자체로 운용을 승인하지 않는다고 FAA가 명시한다. 이것은 정보가 승인으로 바로 연결되는 구조다.
14.21.4.2 EU
이행규칙 2019/947 제15조 1항은 회원국이 안전·보안·사생활·환경을 이유로 UAS 지오존을 정할 때 (a) 운용을 금지하거나 조건 또는 사전 운용 승인을 요구하고, (b) 환경 기준을 적용하고, (c) 특정 UAS 등급만 허용하고, (d) 원격 식별이나 지오 인식 같은 기술 특징을 갖춘 UAS만 허용할 수 있다고 정한다. 3항은 회원국이 지오 인식을 위해 유효 기간을 포함한 지오존 정보를 공통의 단일 디지털 형식으로 공개하도록 요구한다. 위임규칙 2019/945는 '지오 인식'을 회원국이 제공한 자료에 근거해 공역 제한의 침해 가능성을 감지하고 원격조종사에게 즉시 조치하도록 경고하는 기능으로 정의하고(제2조 32호), 등급 C1(Part 2)·C2(Part 3)·C3(Part 4)에 지오 인식 시스템을 요구한다. 요구 내용은 (a) 제15조의 지오존이 부과한 공역 제한 자료를 적재·갱신하는 인터페이스로 갱신이 자료의 무결성과 유효성을 해치지 않을 것, (b) 침해 가능성의 경고, (c) 위치·항법 시스템이 지오 인식의 정상 작동을 보장하지 못할 때의 상태 정보와 경고다. 읽은 범위에서 C0(Part 1)와 C4(Part 5)에는 지오 인식 요건이 나오지 않았다.
14.21.4.3 한국
한국의 공역·비행 정보 제공 체계는 읽지 못했다(확인 필요, 18.7·14.23). 검색 요약(2차)에 따르면 국토교통부가 운영하는 드론 원스톱 민원서비스(drone.onestop.go.kr)가 비행 승인·항공촬영 허가 등의 민원과 비행 계획·가능 지역 검색을 한곳에서 제공하고 지도 기능은 브이월드와 연계해 비행금지구역·관제권을 보인다고 한다. 지자체별 별도 규정이 있다는 안내도 있다(2차, 일부는 2020년 기사·블로그여서 최신 기준과 다를 수 있다).
14.21.5 설계·운용의 선택
- ① 이륙 전 적재 대 비행 중 갱신. 적재만 하면 통신 없는 곳에서도 되지만 14.21.3.1의 지연이 비행 시간만큼 늘어난다. 갱신하려면 데이터링크와 자료 무결성(EU 요건의 '갱신이 무결성을 해치지 않을 것')이 필요하다.
- ② 서비스 의존 대 원천 확인. USS·앱은 사슬을 줄이지만 단일 고장점이 되고, 앱이 보이지 않는 구역을 조종사가 모를 수 있다. 책임은 조종사에게 남는다(14.21.2.2).
- ③ 기상 한계의 기준 높이. 지표 풍속 한계는 단순하지만 도심에서 14.21.3.2처럼 어긋난다.
견해: 운용 절차서는 풍속 한계를 비행 고도의 평균·돌풍으로 정하고, 지표 관측만 있는 날은 도심 α=0.35 같은 보수적 지수로 환산한 지표 한계(예: 한계 10 m/s이면 도심 4.2 m/s)를 함께 적는 편이 낫다. 근거는 14.21.3.2의 계산이다. 반론은 α가 장소·시간대(안정도)에 따라 크게 달라 일률적인 값이 실제 위험을 과대하게 보이고 임무 가능 일수를 줄인다는 점이다. 그러나 한계를 넘는 쪽의 오류가 기체 손실과 사람 위 낙하로 이어지므로, 비행 고도 풍속을 측정하지 못하는 동안은 보수적인 쪽이 낫다고 본다.
14.21.6 세 축 비교
| 비교 축 | 군용 드론 | 민간 UAS | AAM(UAM·RAM·화물) |
|---|---|---|---|
| 정보의 성격 | 해당 없음(군용 공역 통제는 다루지 않음) | 지오존·NOTAM·LAANC, 지표 기상 | 접근 구역과 저고도 기상이 더 중요해진다(해석) |
| 핵심 변수 | — | 갱신 지연, 높이 간격 | 버티포트 주변 풍·난류 |
| 규칙 | — | 107.41~107.49, 제15조, 2019/945 | 15.11·17.13 |
| 병목 | — | 임시 구역 정보, 고도별 기상 | 저고도 기상 관측망 |
14.21.7 관련 규격·프로토콜
| 문서 | 발행 | 무엇을 정하나 | 상세 장 |
|---|---|---|---|
| 14 CFR 107.41~107.49 | 미국 연방항공청 | 공역 제한·사전 평가·임시 제한 준수 | 17.5 |
| LAANC·UAS Facility Maps | 미국 연방항공청 | 관제 공역 자동 승인 정보 | 17.5 |
| 이행규칙 2019/947 제15조 | EU | 지오존의 공개 형식·유효 기간 | 17.11 |
| 위임규칙 2019/945 Part 2~4 | EU | C1~C3의 지오 인식 | 17.11 |
| ED-269·ED-318 | EUROCAE | 지오존 데이터 모델(본문은 9.14) | 9.14 |
| ASTM F3548 | ASTM | USS 사이 정보 교환 | 9.14·14.22 |
| AIM 7장 | 미국 연방항공청 | TAF·AIRMET·그래픽 예보 서술 | — |
14.21.8 관련 규제·인증 요구와의 연결
| 이 장의 내용 | 일으키는 규제·인증 요구 | 장 |
|---|---|---|
| 임시 구역의 갱신 지연 | 구역 정보 공개 형식(제15조 3항), 갱신 주기 설계 | 9.14·14.22 |
| 비행 전 정보 확인 | 107.49(a), UAS.OPEN.060(1)(b) | 17.5·17.11 |
| 기체의 지오 인식 | 2019/945 C1~C3, 자료 무결성 | 2.6·17.11 |
| 승인과 정보의 결합 | LAANC, 비행 승인 체계 | 17.5·18.6 |
| 풍속 한계의 높이 | 제조사 한계, 운용 절차서 | 1.7·16.3 |
| 사고 시 책임 | 정보 확인 의무의 입증 | 18.22 |
14.21.9 함정과 한계
| 오해 | 실제 | 더 볼 곳 |
|---|---|---|
| 앱에 구역이 안 보이면 비행해도 된다 | 갱신 주기가 하루이면 1시간 구역의 96 %는 앱에 없다 | 14.21.3.1 |
| LAANC 승인이 곧 비행 가능이다 | FAA는 LAANC가 공역 허가만 제공한다고 명시한다 | 14.21.4.1 |
| UAS Facility Maps의 고도는 승인된 고도다 | FAA는 정보 제공용이며 운용을 승인하지 않는다고 명시한다 | 14.21.4.1 |
| 공항 METAR 풍속이 비행 고도의 풍속이다 | 120 m에서 1.4~2.4배일 수 있다(가정 α) | 14.21.3.2 |
| AIRMET가 없으니 날씨가 괜찮다 | 임계 30 kt는 UAS 한계의 2.2~3.7배다 | 14.21.3.2 |
| 모든 EU 기체가 지오 인식을 한다 | 읽은 범위에서 C1~C3만 요구하고 C0·C4는 나오지 않았다 | 14.21.4.2 |
| 한국도 같다 | 읽지 못했다 | 14.21.4.3 |
14.21.10 체크포인트·연구 질문
체크포인트
- 구역 유효 시간과 갱신 주기에서 알고 있는 시간의 비율과 갱신 없이 지나갈 확률을 계산할 수 있는가?
- 거듭제곱 법칙으로 지표 풍속에서 120 m 풍속을 구하고 지표 한계로 환산할 수 있는가?
- 107.41·107.45·107.47·107.49(a)의 의무를 구별할 수 있는가?
- EU 제15조 3항과 2019/945의 지오 인식 요건이 서로 어떻게 맞물리는지 설명할 수 있는가?
- LAANC·UAS Facility Maps가 정보인지 승인인지 구별해 설명할 수 있는가?
연구 질문(25.7에 모은다)
- 도심 0~120 m의 풍속 프로파일에서 α의 실측 분포는 안정도·시간대에 따라 어떻게 다른가?
- 임시 구역의 발행에서 앱 반영까지의 실제 지연 분포는 얼마인가?
- 한국의 비행 승인·지오존 자료는 갱신 주기와 형식에서 EU 제15조 3항과 어떻게 다른가?
- 저고도 풍속을 상용 센서·드론 탑재 측정으로 채우는 서비스의 정확도는 어떠한가?
1차 출처(이 장)
- 14 CFR 91.103, 107.41·107.43·107.45·107.47·107.49·107.51 (eCFR, 2026-11-01 판 요청)
- Commission Implementing Regulation (EU) 2019/947 — 제15조, UAS.OPEN.060 (관보 원문)
- Commission Delegated Regulation (EU) 2019/945 — 제2조 32호, Part 2~4의 지오 인식 요건 (관보 원문)
- FAA, UAS Data Exchange (LAANC) 쪽과 UAS Facility Maps 쪽 (faa.gov)
- FAA, Aeronautical Information Manual, 7장 1절 (faa.gov)
2차 출처(이 장)
- 드론 원스톱 민원서비스 소개 기사·블로그(검색 요약)
다음 장: 14.22 UTM I: 개념·아키텍처(USS·DSS) — 이 장의 정보 사슬을 USS와 DSS의 구조로 일반화한다.