제15부 AAM — UAM·RAM·화물의 기술과 운용
15.25 지역항공모빌리티(RAM)·하이브리드·수소·STOL
15.25.1 이 장에서 배우는 것 / 선수 지식 / 특히 중요한 독자
앞 장들은 도심 노선(UAM)을 다루었다. 이 장은 도시 사이를 기존 공항으로 연결하는 지역항공모빌리티(RAM) 를 본다. 도심 노선에서는 버티포트와 소음이 앞에 나왔다면, 지역 노선의 병목은 에너지 예비와 운영 규칙이다. 이 장은 하이브리드·수소·단거리이착륙(STOL)이라는 세 기술이 각각 어느 제약을 푸는지, 그리고 규칙이 기체의 크기를 어떻게 정하는지를 계산과 일차 조문으로 따라간다.
배우는 것:
- RAM과 규칙의 선 — NASA의 정의에서 RAM은 기존 공항에 대한 접근이고 수직이착륙이 필수가 아니다. 미국에서 정기 운항은 비터보제트·9석 이하·탑재 7,500 lb 이하일 때 통근 운항(Part 135)이고, 그 밖에는 국내 운항(Part 121, Part 139 공항)이다(15.25.2).
- 예비가 에너지의 절반 — 100 NM 임무에 IFR과 50 NM 대체 공항의 예비를 더하면 에너지 300 NM 가운데 57 %(170 NM)가 예비다(15.25.3.1).
- 전기 단독의 한계 — 최대이륙중량 12,500 lb의 9석 비행기에서 에너지 계통 예산 2,128 kg을 모두 팩 250 Wh/kg으로 채워도 144 NM에서 끝나고, 100 NM 임무(300 NM)에는 팩 522 Wh/kg이 필요하다(15.25.3.2).
- 하이브리드와 수소의 질량 — 같은 300 NM에 필요한 에너지 계통은 직렬 하이브리드 679 kg, 액체 수소 996 kg, 700 bar 수소 1,937 kg, 배터리 4,448 kg이다(15.25.3.2).
- 수소의 규제 공백 — EASA SC E-19 Issue 1은 수소 설계를 범위 밖으로 두고, FAA의 ZA601 특별조건(2026-03-18)은 전기 엔진만 다룬다(15.25.3.3).
- STOL의 물리와 한계 — 후류 동압 증강으로 이륙 활주가 546 ft에서 171 ft로 줄어든다(모형). 그러나 NASA 통계에서 포장·조명 활주로를 가진 공공 공항의 94~95 %가 이미 2,600 ft 이상의 가능 거리를 가지므로 STOL의 가치는 접근 공항 수보다 소음과 부지에 있다(15.25.3.4).
선수 지식: 1.17(분산전기추진·블로운 윙), 1.21(배터리), 1.23(하이브리드), 1.24(수소), 15.17·15.18·15.19(운항증명·조종사·보안)을 읽었다고 가정한다.
특히 중요한 독자: 엔지니어는 15.25.3을, 인증 담당자는 15.25.2·15.25.3.3·15.25.4를, 정책 담당자는 15.25.2·15.25.4·15.25.9를, 운용 담당자는 15.25.3.1·15.25.5를 먼저 읽는다.
기준 시점과 정직성. 2026년 11월 기준이다. 원문을 읽은 것: 14 CFR 23.2005·23.2110·23.2115·23.2120·23.2125·23.2130·23.2400·23.2405·23.2410·23.2430, 91.151·91.167, 110.2의 commuter·domestic·on-demand 정의, 119.21, 121.385·121.436·121.590, 135.1·135.99·135.107·135.169·135.209·135.223·135.243·135.385·135.387·135.397·135.399, 139.1(eCFR 2025-06-01 판); FAA, Special Conditions: ZeroAvia, Inc. Model ZA601 Electric Engines, 91 FR 12917(2026-03-18)의 전문; FAA 면제 청구 요약, 90 FR 20336(2025-05-13, 도켓 FAA-2025-0378); EASA SC E-19 Issue 1(2021-04-07)의 서문·EHPS.10·EHPS.15의 앞부분·EHPS.40·EHPS.80(전체 30쪽 가운데 일부); Borer·Blaesser·Patterson(NASA Langley), Regulatory Considerations for Future Regional Air Mobility Aircraft(NTRS 20230006666)의 전문. 2차로만 읽은 것: Electra EL9의 150 ft 이착륙·양력계수 20 초과·FAA G-1 종결·형식증명 신청은 업계 매체(Urban Air Mobility News 2025-05-23, FLYING 2026-07-10, AIN)의 보도로서 제조사 주장이다. 읽지 못한 것: EASA CS-23, EASA·FAA의 수소 항공기 인증 기준(있다면), 전기·하이브리드 항공기 예비 에너지 면제의 결정문, 14 CFR 135.101 등 IFR 운항 규정, EU·한국의 RAM 관련 규정. 이 장의 에너지·STOL 모형은 설명용 가정의 계산이며 특정 기체의 설계값이 아니고 시험으로 검증하지 않았다.
15.25.2 개념·직관
15.25.2.1 RAM — 기존 공항을 사용하는 지역 노선
NASA Langley의 Borer·Blaesser·Patterson은 RAM을 '지역 공항에서의 항공 상거래에 대한 공평하고 경제적이며 환경친화적인 접근' 으로 설명한다. 같은 논문에 따르면 RAM이라는 말은 늦어도 2019년 조지아공대의 도심·지역항공모빌리티 센터 출범 때 등장했고, NASA·산업·학계 인사가 2021년 논문의 제목으로 사용했다. 'regional'은 탑재량·승객 수·거리·활주로 길이·예비 에너지의 넓은 범위를 뜻할 수 있어 모호하며, NASA 주도의 한 그룹이 50~500마일(약 80~800 km)을 제시했다고 소개한다. 논문은 RAM의 핵심을 이미 있는 공항을 사용하는 것으로 보고, 따라서 수직이착륙은 필수가 아니다라고 적는다.
시장의 구조. 같은 논문이 인용한 통계(2022년 9월)로 미국에는 공항이 13,112곳(인접 48개 주와 DC에 12,334곳) 있고 공공 이용 4,909곳(4,457곳) 가운데 Part 139 증명 공항은 504곳(457곳) 뿐이다. 2019년에는 30개 공항이 탑승객의 73 % 이상을 맡았다. 한 표본연구(628명, 1년)는 50마일 이상 숙박 여행의 70 % 이상이 50~500마일 구간이고, 이 구간에서 항공 이용이 10 % 미만이라고 보고한다(논문 인용, 2차). 곧 RAM의 시장은 공항이 없어서가 아니라 공항이 사용되지 않아서 비어 있다.
15.25.2.2 규칙이 기체의 크기를 정한다
RAM 기체의 사양은 기술보다 규칙의 경계가 먼저 정한다. 읽은 조문의 경계를 모으면 다음과 같다(미국, eCFR 2025-06-01 판).
| 경계 | 조문 | 내용 |
|---|---|---|
| 9석 | 14 CFR 110.2 | 통근(commuter) 운항: 정기 운항으로 주 5왕복 이상이며, 회전익이거나 터보제트가 아니고 승객 좌석 9석 이하이고 탑재 7,500 lb 이하인 비행기·동력양력 |
| 9석 초과 | 110.2, 121.590, 139.1(a)(1) | 국내(domestic) 운항: 터보제트이거나 9석 초과이거나 탑재 7,500 lb 초과이면 Part 121이고, 원칙적으로 Part 139 증명 공항에서만 운항한다(121.590(a), 대체 공항 지정 등의 예외는 (b)) |
| 30·31석 | 110.2, 139.1(a)(2) | 비정기 공통 운송은 30석 이하·탑재 7,500 lb 이하이면 Part 135이고, 비정기 운항은 31석 이상일 때 Part 139 공항을 요구한다 |
| 10석 | 135.99(b), 135.243(a)(1) | 10석 이상이면 제2조종사가 필요하고 기장은 항공운송조종사(ATP) 증명을 가진다 |
| 19석 초과 | 135.107 | 승객 좌석이 19석을 초과하면 객실승무원 |
| 12,500 lb | 49 CFR 1544.101 | 이 중량을 기준으로 12-5 보안 프로그램이 적용된다(15.19) |
| 19석·19,000 lb | 14 CFR 23.2005 | 일반(normal) 범주 비행기의 상한. 레벨 1~4는 승객 0~1·2~6·7~9·10~19명 |
9석·12,500 lb 이하·비터보제트의 정기 운항은 Part 139 공항 요건과 12-5 보안 프로그램을 모두 피한다. NASA 논문이 RAM 기체의 기본 사양을 승객 9명 또는 등가 화물로 삼은 이유다(논문의 논증과 이 장의 정리). 한 가지 주의가 있다. 논문(2023)은 9석 미만 비터보제트 비행기를 상업 조종사 증명으로 조종할 수 있다고 적지만, 이 장이 읽은 §135.243(a)(1) 은 통근 운항의 다발 비행기 기장에게 ATP 증명을 요구한다. 논문 이후의 개정인지 확인하지 못했다(확인 필요). 모터가 여러 개인 분산전기추진 기체가 이 조문의 '다발 비행기'에 해당하는지는 읽은 조문에서 정의를 찾지 못했다(확인 필요). 안전 목표도 같은 경계에서 달라진다. NASA 논문에 따르면 ASTM F3230은 레벨 3(7~9석)에 AC 23.1309-1E의 Class III와 비슷한 수준(파국적 고장 1억 비행시간당 1건 이하)을, 레벨 4(10~19석)에 Class IV(10억 비행시간당 1건 이하)를 요구한다(논문 인용, ASTM F3230 본문은 읽지 못했다).
15.25.2.3 세 기술이 푸는 제약
| 제약 | 기술 | 이 장의 절 |
|---|---|---|
| 임무 에너지와 예비 에너지 | 하이브리드(연료로 예비 담당), 수소 | 15.25.3.1·15.25.3.2·15.25.3.3 |
| 활주로·소음·부지 | 단거리이착륙(분산전기추진의 블로운 윙) | 15.25.3.4 |
| 좌석·중량의 규칙 경계 | 9석·12,500 lb 설계 | 15.25.2.2 |
15.25.3 원리 — 임무 에너지·계통 질량·이륙 활주
15.25.3.1 임무가 요구하는 에너지 — 경로 연장과 예비
임무 에너지를 비행 거리로 환산한 값 $R_{\mathrm{need}}$는 경로 연장과 예비의 합이다.
$$R_{\mathrm{need}}=d_{\mathrm{routed}}+R_{\mathrm{res}},\qquad d_{\mathrm{routed}}=1.3\,\min(d,200)+1.05\,\max(d-200,0)\ \mathrm{[NM]},\qquad R_{\mathrm{res}}=V\,t_{\mathrm{res}}+d_{\mathrm{alt}}$$
NASA 논문은 세 운영자의 실제 항적을 분석한 선행 연구(Crawford 등)를 인용해 200 NM 이하의 쌍에서 직선보다 20~40 % 멀리 난다고 적는다(가운데 값 30 %를 사용). 이 규칙으로 100 NM 쌍은 130 NM, 300 NM 쌍은 365 NM이 되어 논문의 임무 거리와 일치한다. 예비는 시간 기반이다. 14 CFR 91.151(a)와 135.209(a)는 낮에 30분, 밤에 45분을 요구하고, 91.167과 135.223(a)는 IFR에서 목적지, 대체 공항, 그 뒤 45분을 요구한다. 순항 160 kt(설명용)이면 30분은 80 NM, 45분은 120 NM이고, 대체 공항은 논문이 운영자와의 대화로 제안한 50 NM을 사용했다.
| 임무(출발-도착) | 예비 규칙 | 에너지 거리 | 예비 비중 |
|---|---|---|---|
| A: 100 NM | VFR 주간 30분 | 210 NM | 38 % |
| B: 100 NM | IFR 45분, 대체 없음 | 250 NM | 48 % |
| C: 100 NM | IFR 45분 + 대체 50 NM | 300 NM | 57 % |
| D: 300 NM | IFR 45분 + 대체 50 NM | 535 NM | 32 % |
100 NM 임무에서 IFR과 대체 공항을 요구받으면 에너지의 57 %가 예비다. 이 값은 짧은 노선에서 시간 기반 예비가 에너지 계통을 얼마나 키우는지를 보여 준다. 논문은 극단적인 지역·계절·시간대에서 출발 시점 기상으로 IFR 예비가 최대 50 %의 운항에 필요했다는 분석도 인용한다(2차).
이 조문들은 연료를 기준으로 작성되었다. 전기 항공기에 어떻게 적용하는지의 한 단서로 FAA는 2025년 5월 AAMI(Advanced Air Mobility Institute)의 면제 청구 요약을 공고했다(90 FR 20336, 도켓 FAA-2025-0378). 전기 추진 경주 항공기가 91.151(a)(1)·(b)의 연료 요건보다 작은 등가 에너지 예비를 싣게 해 달라는 청구다. 공고는 청구의 요약일 뿐이며 결정은 읽지 못했다(확인 필요).
15.25.3.2 에너지 계통의 질량 — 배터리·하이브리드·수소
같은 임무를 세 가지 에너지 계통이 감당하는 데 필요한 질량을 비교한다. 기체는 최대이륙중량 $m_0=12{,}500$ lb(5,670 kg)의 9석 비행기이고, 승객 9명(수하물 포함 100 kg)과 조종사 90 kg의 탑재 990 kg, 에너지 저장·변환 계통을 뺀 빈 기체가 45 %(2,551 kg)이다. 남는 에너지 계통 예산은 2,128 kg이다(설명용 가정).
| 항목 | 가정 |
|---|---|
| 공력·구동 | 양항비 12, 순항 160 kt, 구동 효율 $\eta_d=0.78$(모터·인버터·프로펠러), 순항 전력 489 kW |
| 배터리 | 팩 250 Wh/kg의 85 % 사용, 방전 효율 0.97 |
| 직렬 하이브리드 | 연료 43 MJ/kg(1.23과 같은 11.94 kWh/kg), 엔진 열효율 0.25, 발전기·정류기 0.93, 발전 세트 1.5 kW/kg, 탱크 질량 = 연료 질량의 0.10배 |
| 수소 연료전지 | 수소 저위발열량 120 MJ/kg, 시스템 순효율 0.45(1.24.5와 같다), 연료전지 시스템 1.0 kW/kg, 수소 질량 분율 700 bar 4.2 %·액체 수소 12 %(1.24.4.1) |
배터리는 질량이 변하지 않으므로, 연료와 수소는 소모로 질량이 줄므로 브레게 식을 사용한다.
$$R=\frac{e\,\eta\,(L/D)}{g}\,\frac{m_b}{m_0}\ \ (\text{배터리}),\qquad R=\frac{e\,\eta\,(L/D)}{g}\,\ln\frac{m_0}{m_0-m_f}\ \ (\text{연료·수소})$$
$e$는 에너지원의 질량당 에너지[J/kg], $\eta$는 에너지원에서 추력까지의 효율이다. 하이브리드의 계통 질량은 발전 세트와 연료·탱크의 합 $m_{\mathrm{gen}}+(1+0.10)\,m_f$($m_{\mathrm{gen}}=P_{\mathrm{cr}}/\rho_{\mathrm{gen}}$)이고, 수소는 $P_{\mathrm{cr}}/\rho_{\mathrm{fc}}+m_{\mathrm{H_2}}/\varphi$이다($\varphi$는 수소 질량 분율).
| 임무 | 에너지 거리 | 배터리 전용 | 직렬 하이브리드 | 연료전지 + 700 bar | 연료전지 + 액체 수소 | 배터리 전용에 필요한 팩 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A | 210 NM | 3,113 kg | 575 kg | 1,504 kg | 844 kg | 366 Wh/kg |
| B | 250 NM | 3,707 kg | 621 kg | 1,697 kg | 912 kg | 435 Wh/kg |
| C | 300 NM | 4,448 kg | 679 kg | 1,937 kg | 996 kg | 522 Wh/kg |
| D | 535 NM | 7,932 kg | 941 kg | 3,060 kg | 1,389 kg | 932 Wh/kg |
질량 예산 2,128 kg 안에서 도달하는 최대 에너지 거리는 배터리 전용 144 NM, 연료전지 700 bar 340 NM, 액체 수소 982 NM, 직렬 하이브리드 1,757 NM이다. 배터리 전용은 팩 250 Wh/kg에서 VFR 주간 100 NM 임무(210 NM)조차 감당하지 못한다. 같은 기체에서 예산 전체를 배터리로 채웠을 때 임무 A·B·C·D가 필요로 하는 팩 비에너지는 366·435·522·932 Wh/kg이다.
예비를 연료로, 임무를 배터리로 나누는 구성. 시간 기반 예비가 에너지의 큰 몫을 차지하므로 예비 170 NM만 연료에 맡기고 경로 구간은 배터리가 담당하는 구성을 계산했다. 연료 184 kg(탱크 18 kg 포함 202 kg)과 발전 세트 326 kg이 들고 남는 배터리 1,600 kg이 경로 108 NM, 곧 출발-도착 83 NM까지 간다. 100 NM 임무에는 계통이 2,456 kg으로 예산을 328 kg(15 %) 초과한다. 엔진 열효율을 0.15·0.25·0.35로 바꾸면 임무 C의 하이브리드 질량이 903·679·580 kg으로 변하며, 어느 경우에도 예산 안이다.
이 모형은 이륙 첨두 전력을 감당하는 배터리의 질량과 냉각 질량을 넣지 않아 하이브리드와 수소에 유리하다. 그래도 배터리 전용이 예산을 크게 초과한다는 결론은 변하지 않는다.
15.25.3.3 수소의 부피와 규제 공백
임무 C(300 NM)의 수소 소모는 60.8 kg이다. 1.24.4.1의 DOE 공개값(0.024 kg/L, 700 bar 시스템 전체 부피 기준)으로 환산하면 저장 시스템의 부피가 약 2,530 L다. 700 bar 계통은 수소 61 kg을 담는 저장 시스템이 1,448 kg(질량 분율 4.2 %)이고 연료전지 489 kg을 더해 1,937 kg으로 예산 2,128 kg의 91 %를 차지한다. 액체 수소는 996 kg으로 가볍지만 질량 분율 12 %는 1.24의 가정(추정) 이다.
규제는 수소에 아직 열려 있지 않다. EASA의 SC E-19 Issue 1(2021-04-07, 최종)은 전기·하이브리드 추진계(EHPS)의 인증 요건이며, EHPS.10은 '연료전지에 공급하든 연소기관에 공급하든 수소를 사용하는 설계는 현 단계에서 이 특별조건의 범위 밖이며 인증 요건을 정하기 전에 추가 연구가 필요하다' 고 적는다. 이 특별조건은 CS-22·CS-LSA·CS-23 레벨 1 주간 VFR·경량 UAS의 추진계도 범위에서 뺀다. FAA의 ZeroAvia ZA601 특별조건(Part 33, 91 FR 12917, 효력 2026-03-18)은 전기 모터·인버터·고전압 계통이 비행기의 주 추진원인 전기 엔진만 다루며 일반(normal) 범주 레벨 3 이상의 Part 23 비행기에 사용된다. 이 문서 본문에는 수소와 연료전지가 나오지 않는다(읽은 전문에서 확인). 수소 저장·연료전지의 인증 기준은 읽지 못했다(확인 필요).
15.25.3.4 STOL — 블로운 윙과 이륙 활주
이 장이 다루는 단거리 이착륙은 날개 위의 유속을 프로펠러 후류로 높여 같은 날개 면적에서 실속 속도를 낮추는 방식이다(1.17.5.1). 후류의 동압비 $Q=[(1+\sqrt{1+\tau})/2]^2$($\tau$는 프로펠러의 추력 하중계수)이고 후류가 날개폭의 $\varepsilon$를 덮으면 날개 평균 동압비는 $1+\varepsilon(Q-1)$이다. 이 모형에 정추력 $T=\tau_0 W$로 달리는 이륙 활주를 더했다.
$$L=\tfrac12\rho V^2 S\,C_{L,\mathrm{loc}}\,[1+\varepsilon(Q-1)],\qquad L(V_s)=W,\qquad m\dot V=T-D-\mu\,(W-L),\qquad V_{LO}=1.1\,V_s$$
14 CFR 23.2110(b)는 추력을 고양력에 사용하는 추진계의 실속 속도를 공칭 추력에서 정하라고 한다(추력이 양력을 만드는 시스템에 대한 규칙 근거). 가정은 최대이륙중량 12,500 lb, 날개 국부 양력계수 2.5(후류 안), 프로펠러 디스크 면적 합계 12.3 m², 구름 마찰 0.04, 지상 항력계수 0.08이다. 수치 적분과 평균 가속도 근사($s\approx V_{LO}^2/2\bar a$)가 0.2~0.3 % 이내로 일치했다.
| 날개 하중 | 정지 추력/무게 0.30 | 0.35 | 0.40 | 0.45 |
|---|---|---|---|---|
| 1,200 N/m² (날개 46 m²) | 202 / 601 ft | 136 / 506 ft | 90 / 437 ft | 58 / 384 ft |
| 1,500 N/m² (날개 37 m²) | 327 / 752 ft | 235 / 633 ft | 171 / 546 ft | 124 / 480 ft |
| 1,800 N/m² (날개 31 m²) | 458 / 902 ft | 342 / 759 ft | 260 / 654 ft | 199 / 576 ft |
표는 블로운 / 비블로운 이륙 활주 거리다. 날개 하중 1,500 N/m²·추력비 0.4(추력 22.2 kN)에서 후류가 있으면 실속 속도가 35 kt(자유류 동압 기준 $C_L$ 약 7.5), 이륙 속도 38.5 kt, 활주 171 ft이고, 없으면 60.8 kt와 546 ft다. 제조사 주장(150 ft)은 이 모형의 범위에 들어간다(보도는 150 ft가 활주인지 장애물까지의 거리인지 밝히지 않는다). 다만 이 계산은 정추력과 50 ft 장애물 거리를 빼고 있어 이륙 성능의 하한 근사다. Urban Air Mobility News(2025-05-23)는 Electra가 20 % 축척 풍동 시험에서 양력계수 20 초과를 얻었다고 전하지만(2차) 기준 동압·면적을 읽지 못해 이 모형의 7.5와 비교하지 않는다.
두 가지 대가. 첫째, 추력을 잃으면 실속 속도가 35 kt에서 61 kt로 올라간다(후류 없는 날개의 값). 저속 이륙에서 추력 상실은 곧 실속 여유의 상실이다. 둘째, 규칙이 다르다. 9석(레벨 3, 저속) 비행기의 이륙 성능은 활주와 50 ft까지의 거리를 정하면 되지만(23.2115(b)), 10~19석(레벨 4) 은 임계 추력 상실 뒤의 중단 이륙 거리와 순 이륙 비행 경로까지 정해야 한다(23.2115(c)). 추력 상실 뒤 상승 구배는 레벨 3 저속 비행기에서 400 ft에서 1 %, 레벨 4에서 2 %(23.2120(b)). 따라서 같은 블로운 윙 설계를 9석에서 19석으로 키우는 일은 인증 요건의 단계가 올라가는 일이다(해석).
STOL이 접근 공항 수를 늘리는가? NASA 논문의 통계로 공공 이용·포장·조명 활주로가 있는 공항 3,504곳 가운데 이륙 가능 거리 2,600 ft 이상이 95.2 %, 착륙 가능 거리가 94.0 %다. 밀도 고도 4,100 ft에서 착륙 거리 2,665 ft 이상인 공항이 2,507곳 이상이다. 논문이 제안한 RAM 요건(2,665 ft·4,100 ft 밀도 고도)은 STOL 없이도 대부분의 공항을 열며, 논문은 이 숫자가 장애 상황의 추가 요건을 포함하지 않는다고 단서를 단다. 또 135.385(b)는 대형 터빈 수송기에 착륙 거리가 유효 활주로의 60 % 이내(터보프롭의 대체 공항은 70 %)를 요구하고 135.399(b)는 §135.169(b)(6) 비행기에 이를 준용하는데, Part 23 레벨 3 비행기에 적용되는 활주로 여유 한도는 읽은 조문으로 확정하지 못했다(확인 필요). STOL의 가치는 공항 수가 아니라 소음 발자국·장애물 여유·더 짧은 부지에 있다고 해석한다.
15.25.4 규제와의 연결
- 미국. 운영은 14 CFR 110.2·119.21·121·135·139(15.25.2.2), 감항은 Part 23의 성능 기반 규정(23.2110·23.2115·23.2120·23.2400)과 엔진 특별조건(Part 33, 15.25.3.3). 예비 에너지는 91.151·135.209·135.223(15.25.3.1). 보안은 15.19, 조종사는 15.18.
- EU. SC E-19 Issue 1이 전기·하이브리드 추진계를 다루고 수소는 범위 밖이다(15.25.3.3). RAM에 해당하는 운항 규정은 읽지 못했다(확인 필요, 17.14).
- 한국. 이 장의 규정은 한국 법령에서 읽은 것이 없다(확인 필요, 18.2·18.13).
- 세 축. 군용 하이브리드·수소 추진은 1.23·1.24에서 기술로만 다루고 이 장의 운항·인증은 해당 없음(BK-04). 민간 UAS의 소형 하이브리드·수소는 1.23·1.24.
15.25.5 설계·운용의 선택
- ① 규칙 경계. 9석·12,500 lb·비터보제트·정기 운항을 목표로 할지, 10석 이상으로 가서 Part 121·Part 139 공항을 받아들일지를 먼저 정한다.
- ② 예비. 시간 기반 예비가 에너지의 32~57 %를 차지하므로 예비 규칙의 해석(연료 기준, 등가 에너지)이 계통 크기를 정한다.
- ③ 에너지. 팩 250 Wh/kg에서는 예비를 연료에 맡기는 하이브리드가 질량 예산 안에서 출발-도착 83 NM까지 간다. 배터리 단독은 IFR 100 NM 임무(C)에 팩 비에너지 522 Wh/kg이 필요하다.
- ④ 수소. 규제 공백과 부피(300 NM에 약 2,530 L) 때문에 개발 위험이 크다.
- ⑤ STOL. 접근 공항 수가 목적이면 효과가 작고, 소음·부지·장애물이 목적이면 의미가 있다. 레벨 3에서 레벨 4로 올라가면 추력 상실 요건이 추가된다.
견해: 9석 RAM의 첫 상용 구성은 배터리 단독이 아니라 연료로 예비를 담당하는 하이브리드라고 본다. 근거는 15.25.3.1·15.25.3.2다. 팩 250 Wh/kg에서 배터리 단독은 144 NM로 VFR 주간 100 NM 임무(210 NM)에도 못 미치고, 예비를 연료에 맡기면 질량 예산 안에서 83 NM까지 간다. 반론은 셋이다. 이 모형이 이륙 첨두 배터리와 냉각 질량을 빼서 하이브리드에 유리하고, 예비 규정이 성능 기반으로 바뀌면 배터리 단독의 크기가 크게 달라지며(FAA 면제 청구가 그 방향의 단서지만 결정은 읽지 못했다), 같은 질량·효율 가정에서 팩이 522 Wh/kg 이상이면 임무 C를 배터리 단독으로 감당해 결론이 뒤집힌다. 그래서 이 견해는 현행 시간 기반 예비 규정과 250 Wh/kg 팩이라는 조건에서의 판단이며 특정 제품의 성패를 말하지 않는다.
15.25.6 세 축 비교
| 비교 축 | 군용 드론 | 민간 UAS | AAM(UAM·RAM·화물) |
|---|---|---|---|
| 노선 | 해당 없음(BK-04) | 가시권·BVLOS 비행 | 도시 사이 기존 공항 노선 |
| 에너지 | 해당 없음(기술은 1.23·1.24) | 소형 배터리·하이브리드·연료전지(1.21·1.23·1.24) | 시간 기반 예비가 에너지의 32~57 %, 하이브리드·수소 |
| 근거 문서 | 해당 없음 | 드론 규칙 | 14 CFR 110.2·135·139, SC E-19, 91 FR 12917 |
| 병목 | 해당 없음 | 허가 | 예비 에너지, 9석·12,500 lb 경계, 수소 규제 공백 |
15.25.7 관련 규격·프로토콜
| 문서 | 발행 | 무엇을 정하나 | 상세 장 |
|---|---|---|---|
| 14 CFR 110.2, 135, 139 | 미국 | 통근·국내·비정기 운항과 공항 요건 | 15.25 |
| 14 CFR 23 (Amdt. 23-64·65) | 미국 | 성능 기반 감항(레벨 1~4, 성능 레벨 저속·고속) | 15.25 |
| 91 FR 12917, Special Conditions 33-031-SC | 미국(2026-03-18) | ZeroAvia ZA601 전기 엔진 33개 특별조건 | 15.25 |
| SC E-19 Issue 1 | EASA(2021-04-07) | 전기·하이브리드 추진계(수소 제외) | 15.25·17.14 |
| ASTM F3338-18 | ASTM F39 | 일반 항공용 전기 추진 장치 설계(위 특별조건이 근거로 사용) | 1.17 |
| AC 120-12A | FAA | 공통 운송(common carriage)의 4요소(NASA 논문 인용) | 15.17 |
15.25.8 관련 규제·인증 요구와의 연결
| 이 장의 내용 | 일으키는 규제·인증 요구 | 장 |
|---|---|---|
| 9석 통근 운항 | Part 135, Part 139 공항 불요, 다발기 기장 ATP | 15.18 |
| 10석 이상 정기 운항 | Part 121, Part 139 공항, 조종사 2명 ATP | 15.17 |
| 12,500 lb | 12-5 보안 프로그램 | 15.19 |
| 시간 기반 예비 | 91.151·135.209·135.223, 면제 청구 | 15.25 |
| 전기 엔진 | Part 33 특별조건, Part 23 레벨 3 이상 | 15.25 |
| 수소 | EASA 범위 밖, 기준 미확인 | 17.14 |
| STOL | 23.2110(b)·23.2115·23.2120 | 15.25 |
15.25.9 함정과 한계
| 오해 | 실제 | 더 볼 곳 |
|---|---|---|
| RAM은 수직이착륙기의 지역 노선이다 | NASA 논문은 기존 공항 사용을 핵심으로 보고 수직이착륙을 필수로 보지 않는다 | 15.25.2.1 |
| 9석을 초과해도 같은 규칙이다 | 정기 운항은 Part 121과 Part 139 공항, 제2조종사, ATP | 15.25.2.2 |
| NASA 논문의 조종사 요건이 현행이다 | §135.243(a)(1)이 통근 다발 비행기 기장에 ATP를 요구한다(개정 시점 미확인) | 15.25.2.2 |
| 전기 항공기는 예비 규정이 없다 | 91.151 등은 연료 기준이고 등가 에너지 예비의 면제 청구가 공고되었다(결정 미확인) | 15.25.3.1 |
| 배터리 단독으로 100 NM를 간다 | 팩 250 Wh/kg에서 144 NM, 100 NM 임무에는 366~522 Wh/kg | 15.25.3.2 |
| 하이브리드는 배터리와 연료의 중간이다 | 연료의 질량당 에너지가 압도적이라 예비만 연료에 맡겨도 효과가 크다 | 15.25.3.2 |
| EASA가 수소를 다룬다 | SC E-19 Issue 1이 범위 밖이라고 적는다 | 15.25.3.3 |
| FAA ZA601 특별조건이 수소 비행기를 인증한다 | 전기 엔진만 다룬다 | 15.25.3.3 |
| STOL이면 더 많은 공항에 간다 | NASA 통계로 94~95 %가 이미 2,600 ft 이상 | 15.25.3.4 |
| 양력계수 20은 안전하다는 뜻이다 | 추력을 잃으면 실속 속도가 35 kt에서 61 kt로 오른다(모형) | 15.25.3.4 |
| 한국도 같다 | 읽지 못했다 | 15.25.4 |
15.25.10 체크포인트·연구 질문
체크포인트
- 통근 운항·국내 운항·부정기 운항의 정의와 Part 139 공항 요건을 설명할 수 있는가?
- 100 NM 임무의 에너지 거리를 경로 연장과 예비로 계산할 수 있는가?
- 배터리 전용·직렬 하이브리드·수소 계통이 같은 임무에 필요한 질량을 계산하고 비교할 수 있는가?
- SC E-19와 FAA ZA601 특별조건이 수소를 다루는 범위를 설명할 수 있는가?
- 블로운 윙의 실속 속도와 이륙 활주를 계산하고, 추력 상실 때의 의미를 설명할 수 있는가?
연구 질문(25.7에 모은다)
- 등가 에너지 예비(AAMI 면제 청구)의 FAA 결정과 일반 규칙화 여부는 어떻게 되었는가?
- §135.243(a)(1)의 통근 다발기 ATP 요건은 분산전기추진 기체에 어떻게 적용되는가?
- 예비 연료형 하이브리드의 이륙 첨두 배터리와 냉각을 넣으면 질량 예산이 얼마나 달라지는가?
- 수소 저장·연료전지의 항공 인증 기준은 FAA·EASA에서 어디까지 진행되었는가?
- 블로운 윙의 부분 추력 상실(모터 하나)에서 실속 속도와 롤 모멘트는 어떻게 변하는가?
1차 출처(이 장)
- 14 CFR Part 23(23.2005·2110·2115·2120·2125·2130·2400·2405·2410·2430), 91(91.151·91.167), 110(110.2), 119(119.21), 121(121.385·436·590), 135(135.1·99·107·169·209·223·243·385·387·397·399), 139(139.1) (eCFR 2025-06-01 판)
- FAA, Special Conditions: ZeroAvia, Inc. Model ZA601 Electric Engines, 91 FR 12917, 2026-03-18
- FAA, Petition for Exemption; Summary of Petition Received; Advanced Air Mobility, 90 FR 20336, 2025-05-13 (도켓 FAA-2025-0378)
- EASA, Special Condition SC E-19 Electric / Hybrid Propulsion System, Issue 1, 2021-04-07
- Borer, N. K.·Blaesser, N. J.·Patterson, M. D., Regulatory Considerations for Future Regional Air Mobility Aircraft, NASA Langley (NTRS 20230006666)
다음 장: 15.26 화물 AAM과 군 활용(이중용도) — 화물 운송 AAM의 운항·경제성과 민간·군 겸용 측면을 다룬다.