제2부 비행제어·항공전자·감시

2.11 지상통제소(GCS)와 원격조종국(RPS) 설계

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

무인기는 조종사가 기체 밖에 있다. 시각·진동·가속도 같은 몸의 감각이 없으므로 지상통제소(GCS, ground control station)가 만들어 주는 화면과 소리가 곧 조종석이다. 대형 체계에서는 같은 장소를 원격조종국(RPS, remote pilot station)이라 부른다. 이 장은 그 조종석을 어떻게 설계하는가를 다룬다. 설계의 핵심은 세 가지다. 무엇을 보여 줄 것인가(정보), 얼마나 늦게 보여 줄 것인가(시간), 어떤 명령을 얼마나 안전하게 받을 것인가(행동)이다.

배우는 것:

• 구성과 형태 — 조종·임무 운용 석, 표시, 통신, 계획 소프트웨어, 휴대형·이동형·고정 원격운영센터의 선택.
• 정보 요구와 경보 — 경고·주의·권고 세 층, 오경보가 경보의 가치를 깎는 계산.
• 지연 버짓 — 영상 포착에서 표시까지와 명령 상향까지의 지연을 구성요소로 풀어 합치고, 그 합이 허용하는 조종 대역폭을 계산한다.
• 조종 수준의 선택 — 지연이 커지면 자세 조종에서 속도 명령, 경로점 지시로 올라가야 하는 이유.
• 상황 인식과 1:N 운용 — 영상 시점과 지도 시점, 한 사람이 여러 대를 맡을 때 한계를 정하는 것이 평균이 아니라 동시 발생이라는 점.
• 환경·안전·보안 — 햇빛 아래 화면 휘도, 위험 명령의 방호, 대형 UAS의 RPS와 상호운용 규격.

선수 지식: 사람과 기체를 합친 교차 모형과 지연이 위상 여유를 깎는 계산(1.29.10), 각속도·자세 루프(2.2), 영상 링크와 인코딩 지연(3.12), C2 링크(3.11). 인간요인 이론은 8.18, 승무 체계는 16.8, 지휘통제와 임무 위임은 16.9, 링크 설계는 3.8·3.11·3.12이 맡는다.

특히 중요한 독자: 엔지니어는 2.11.5·2.11.6의 계산을 직접 해 본다. 인증·운용 승인 담당자는 2.11.4와 2.11.10을 본다. 사업 담당자는 2.11.8의 1:N 계산과 2.11.11의 선택지를 읽는다. 운용자 한 사람이 몇 대를 볼 수 있는가가 운영 원가를 정하기 때문이다. 정책·법무 담당자는 2.11.12의 비교표와 2.11.14만 읽어도 된다.

기준 시점과 정직성. 이 장은 2026년 10월을 기준으로 작성한 기술 장이며 지식은 2026년 중반까지다. 지연 버짓의 구성 값(인코딩·링크·버퍼 등)은 구성 A~D를 보이기 위한 가정(경험 범위)이며 특정 제품의 측정이 아니다. 지연이 조종 한계를 줄이는 모형은 1.29.10의 McRuer 교차 모형을 그대로 이어 사용한다(사람의 유효 지연 0.25 s 가정 포함). 기체 안쪽 루프의 교차 주파수(각속도 24.9, 자세 6.7, 속도 1.8, 위치 0.46 rad/s)는 2.2.3의 기준 설계 값을 그대로 사용했다. 사람의 조종 수준별 교차 주파수는 이 장의 가정이다. 규격의 판은 확인한 것만 적었고 나머지는 (확인 필요)로 두었다. 수치는 파이썬(math)으로 계산했다.

2.11.2 개념·직관 — 조종석을 지상으로 옮기면 무엇이 사라지고 무엇이 생기나

유인기 조종석에는 계기판만 있는 것이 아니다. 엔진 소리, 진동, 중력의 변화, 창밖의 넓은 시야가 조종사에게 공짜로 정보를 준다. 원격조종에서는 이것이 모두 사라지고 정보로 바뀌어 화면과 소리로 전달된다. 대가가 둘 생긴다. 정보는 늦게 도착하고(지연), 일부만 도착한다(협소한 시야, 대역 제한). 그래서 GCS 설계는 "무엇이 빠졌는가"에서 출발한다.

결론부터: GCS에서 가장 값비싼 자원은 화소가 아니라 운용자의 주의와 조종 루프의 시간이다. 경보가 많을수록 하나하나의 가치가 떨어지고, 지연이 클수록 사람이 직접 몰 수 있는 수준이 높아진다. 이 장의 계산은 이 두 문장을 숫자로 보인다.

세 축에서 요구가 이렇게 달라진다.

• 군용 드론은 대형 체계의 RPS가 조종사·센서 운용자·임무 지휘관 석을 갖춘 차량·컨테이너·고정 시설이다. 여러 기체와 여러 체계를 같은 통제소에서 다루려고 상호운용 규격(STANAG 4586, 9.7)을 사용하고, 전자파·노획·전장 환경 요구가 높다.
• 민간 UAS는 조종기와 태블릿이 대부분이고, 비가시권·기단 운용으로 가면 원격운영센터에서 한 사람이 여러 대를 본다(14.16). 지도·임무 계획 소프트웨어와 클라우드 연동이 핵심이다.
• AAM은 초기에는 조종사가 탑승하고 지상에는 운항 통제가 있다. 원격조종과 자율화로 가면 승객이 탄 기체를 지상에서 감독하는 문제가 생겨 경보·인계·고장 대응의 요구가 가장 높다(15.6·15.23).

2.11.3 구성과 형태

2.11.3.1 무엇으로 이루어지나

2.11.3.2 휴대형·이동형·고정 원격운영센터

2.11.3.3 대형 UAS의 RPS와 상호운용

ICAO는 원격조종항공기체계(RPAS)를 원격조종항공기, 원격조종국, 필요한 명령·제어(C2) 링크와 그 밖의 구성품으로 본다(ICAO Doc 10019 『Manual on Remotely Piloted Aircraft Systems』, 2015). 조종사가 항공기를 다루는 곳이 RPS이고, 책임자는 원격조종사다. 이 틀에서 RPS는 기체와 한 체계로 감항·운용 승인의 대상이 된다(20.1).

NATO의 STANAG 4586은 서로 다른 무인기와 통제소를 이어 사용하도록 상호운용 수준(LOI) 다섯 개를 정한다(판 기호는 확인 필요, 상세는 9.7).

높은 수준일수록 다른 조직의 통제소가 내 기체를 몰 수 있다. 그래서 권한 이전(인계)의 절차와 책임이 설계에 들어간다(16.7·16.9).

2.11.4 정보 요구와 경보 체계

2.11.4.1 무엇을 언제 보여 주나

정보는 임무 단계와 역할에 따라 요구가 다르다. 네 계층으로 나누면 설계 우선순위가 보인다.

원칙은 "필요한 것을, 필요한 때, 필요한 만큼"이다. 주 화면에 모든 값을 올리면 중요한 하나가 묻힌다. 비행 전·이륙·순항·착륙·비상의 단계마다 화면 구성이 달라지는 설계가 흔하다.

2.11.4.2 경고·주의·권고의 층

유인 대형기의 승무원 경보 요건(14 CFR 25.1322, CS 25.1322, 지침은 AC 25.1322-1)은 긴급도에 따라 세 층을 구분한다. 무인기 통제소에 그대로 적용되는 것은 아니지만 인간요인의 기준으로 준용되는 틀이다 (적용 범위 확인 필요).

색 규정의 세부(예: 경고는 적색)는 원문 확인이 필요하다. 요점은 층이 늘수록 엄격하게 아껴 사용한다는 것이다.

2.11.4.3 오경보 피로 — 경보 하나가 진짜일 확률

경보가 울렸을 때 그것이 진짜일 확률(양성 예측도)은 감지율만으로 정해지지 않는다. 진짜 이상이 드물수록 오경보가 압도한다. 감지율 $d$, 진짜 이상 발생률 $\lambda_T$, 오경보율 $\lambda_F$(둘 다 비행시간당)면

$$\mathrm{PPV}=\frac{d\,\lambda_T}{d\,\lambda_T+\lambda_F}$$

이다. 감지율 0.99로 두고 계산한다.

읽는 법: 진짜 이상이 1,000비행시간에 한 번이고 오경보가 10시간에 한 번이면 경보 100개 중 1개만 진짜다. 운용자는 경보를 무시하는 법을 배운다. 흔한 해법 둘이 있다. ① 오경보율을 진짜 이상률보다 훨씬 낮게 설계한다(위 표에서 $\lambda_F\le\lambda_T$여야 PPV가 절반 안팎). ② 경보 범람을 막는다. 링크 하나가 끊기면 영상·GNSS·조종 상태가 한꺼번에 경보를 내는데, 근본 원인 하나로 묶어 한 건으로 보여야 한다. 경보는 여러 기체를 한 사람이 맡을 때(2.11.8) 가장 먼저 한계에 닿는다.

2.11.5 링크 지연과 조종의 한계 — 원리

조종 루프는 둘이다. 영상·상태가 기체에서 운용자의 눈까지 가는 하향 경로와, 운용자의 명령이 기체에 닿는 상향 경로다. 둘의 지연이 합쳐져 운용자가 보는 루프 지연이 된다.

하향 경로의 지연은 영상이 만들어지는 순서대로 쌓인다.

상향 경로는 조종 입력의 샘플링, C2 링크(3.11)의 갱신 주기와 전파, 기체의 처리로 이뤄진다. 위 모두가 사람의 외부에 있는 지연 $\tau_L$이다. 사람 자신의 지연 $\tau_e$(인지·판단·신경근)는 따로 있다.

1.29.10의 교차 모형은 사람과 기체를 합친 열린 고리를 $L(j\omega)\approx\omega_c e^{-j\omega\tau}/(j\omega)$로 둔다. 위상 여유 $\mathrm{PM}$의 하한을 충족하는 최대 교차 주파수는 다음과 같다.

$$\mathrm{PM}=90^{\circ}-\omega_c(\tau_e+\tau_L)\frac{180^{\circ}}{\pi},\qquad \omega_{c,\max}=\frac{(90^{\circ}-\mathrm{PM}_{\min})\,\pi/180^{\circ}}{\tau_e+\tau_L}$$

결론부터: 지연 $\tau_L$이 커지면 운용자가 안정하게 몰 수 있는 조종 대역폭이 반비례로 줄어든다. 줄어든 대역폭에 맞춰 조종 수준을 올려야 한다. 직접 자세를 몰다가(교차 주파수 높음), 속도를 지시하고(중간), 마지막으로 경로점을 지시하는(낮음) 순서다. 세 수준이 요구하는 사람의 교차 주파수는 이 장의 가정으로 정밀 호버 2.5 rad/s(1.29.10), 속도 명령 0.5 rad/s, 경로점 지시 0.1 rad/s다. 속도 명령과 경로점 지시는 기체의 속도·위치 루프(1.8·0.46 rad/s, 2.2.3)보다 3~5배 느리게 잡았다. 사람의 루프도 안쪽보다 느려야 한다는 같은 분리 원칙이다.

지연과 지터는 다르다. 일정한 지연은 기체 위치를 지연 시간만큼 앞서 예측해 중첩 표시하는 예측 표시(2.11.7)로 어느 정도 보상할 수 있다. 변하는 지연(지터)은 사람이 예측할 수 없어 최악값으로 잡아야 한다. 링크의 재전송과 버퍼가 지터를 만든다.

한 가지 설계 규칙이 이 식에서 나온다. 링크는 기체의 안쪽 루프에 들어가서는 안 된다. 2.2.3의 기준 설계는 안쪽에서 바깥으로 네 루프를 닫는다. 같은 0.1 s의 지연이 어느 루프에 끼는지에 따라 위상 손실이 다음처럼 달라진다($\omega_c\times0.1\ \mathrm{s}\times180^{\circ}/\pi$).

그래서 안정화(각속도·자세)는 기체에서 하고, 링크 밖의 운용자는 바깥 루프(속도·위치·경로)만 다룬다. 이 구분이 조종기가 "스틱으로 각도를 직접 주는" 방식과 "속도를 주는" 방식 사이의 차이를 만든다. 또한 사람의 루프가 기체의 안쪽 루프 위에 추가되므로 안쪽 루프의 지연이 사람의 루프에 한 번 더 들어간다. 2.2.3의 근사를 사용하면 안쪽 루프의 교차 주파수가 $\omega_i$일 때 사람의 위상 여유에서 $\arctan(\omega_c/\omega_i)$가 더 깎인다(2.11.6에서 계산한다).

2.11.6 수치 예시 — 지연 버짓과 조종 수준

네 구성의 지연을 구성요소로 풀어 합친다. 모든 값은 가정(경험 범위)이며 이 절의 계산은 같은 틀에 서로 다른 값을 넣으면 어떻게 바뀌는가를 보이려는 것이다.

구성 B의 영상 경로 98 ms(60 fps 포착 16.7 + 인코딩 25 + 링크 20 + 디코딩 20 + 표시 16.7)는 3.12.5.1의 구성요소 모형이 다시 구해 맞춘다. GEO 위성의 영상 링크와 명령 상향은 전파 지연을 식으로 구했다. 정지궤도 고도 35,786 km에서 지상 → 위성 → 지상 한 방향의 최소 거리는 $2\times35{,}786$ km이므로

$$\tau_{\text{전파}}=\frac{2\times35{,}786\ \mathrm{km}}{299{,}792\ \mathrm{km/s}}=238.7\ \mathrm{ms}$$

이고(천정 기준의 최소값, 실제는 경사 거리만큼 더 길다), 지상국·망 처리 50 ms(가정)를 더해 한 방향 288.7 ms다. 영상 하향과 명령 상향이 각각 이만큼이라 전파만으로 477 ms가 나간다. 어떤 소프트웨어 개선으로도 줄지 않는 값이다.

각 구성의 조종 수준별 위상 여유와 허용 교차 주파수는 다음과 같다(사람의 지연 $\tau_e=0.25$ s, 위상 여유 하한 30° 가정). 각 칸은 1.29.10의 모형으로 구한 값과, 기체 안쪽 루프의 지연 $\arctan(\omega_c/\omega_i)$를 더 뺀 값을 기본 / 보정으로 적었다. 보정량은 정밀 호버 20.5°($\omega_i=6.7$ rad/s), 속도 명령 15.5°(1.8), 경로점 지시 12.3°(0.46)다.

읽을 것 넷.

1. 정밀 호버(직접 자세 조종)는 지연이 거의 없을 때만 된다. 1.29.10의 모형으로는 A·B에서 위상 여유가 있다(48°·38°, B는 1.29.10의 결과 40°와 맞는다). 지연 한계는 0.169 s다. 그러나 기체의 자세 루프 지연을 넣으면 A도 27°로 하한 30° 아래이고 한계 지연은 0.026 s로 내려간다. 이 모형이 낙관적이라는 뜻이고, 이 과제는 직접 시야에서만 하며 숙련 조종사의 앞섬(실제 $\tau_e$가 더 작다)에 기댄다. C·D는 어느 쪽으로도 불가능하다.
2. 속도 명령은 모든 구성에서 된다. D(GEO 위성)에서도 위상 여유가 59°(보정 후 43°)다. 한계 지연은 1.84 s(보정 후 1.30 s)라 위성 링크도 견딘다. 셀룰러로 운용되는 소형 배송 드론이 조종기보다 앱의 속도·경로 지시로 운용되는 흐름, 대형 MALE이 위성 링크에서 방향·고도·속도 명령 중심으로 운용된다는 일반적 설명과 맞는다(10.4, 공개 자료로 확인하지 못했다 (확인 필요)).
3. 경로점 지시는 지연에 거의 무관하다. D에서도 84°(보정 후 72°)이고 한계 지연은 10 s를 넘는다. 이때 운용자는 움직이고 기다리는(move-and-wait) 방식으로 행동하거나 기체의 자율에 임무를 위임한다(16.9). 지연이 큰 원격 조작 연구가 오래 전부터 보인 현상이다(Ferrell·Sheridan).
4. 줄일 수 있는 항목은 구성마다 다르다. A는 거의 없고, B는 인코더와 링크 재전송, C는 지터 버퍼와 인코딩(합 167 ms)이다. D는 전파 477 ms가 고정이라 줄일 여지가 나머지 367 ms(영상 처리·망 처리)뿐이다. 그리고 전파 477 ms만으로 정밀 호버의 한계 지연 169 ms의 2.8배다. 어떤 소프트웨어 개선도 GEO 위성 링크에서 직접 정밀 조종을 만들지 못하고, 자율과 위임으로 가야 한다.

지연된 영상이 무엇을 속이는지도 계산해 볼 수 있다. 영상 경로(포착~표시)의 지연은 A 34 ms, B 98 ms, C 313 ms, D 555 ms다. 기체가 15 m/s로 날 때 화면 속 기체는 실제보다 각각 0.5·1.5·4.7·8.3 m 뒤에 있다. 장애물 5 m 안에서는 C·D의 영상만으로 회피 판단을 하면 안 된다. 영상 속 장애물과 기체의 상대 위치가 그만큼 틀려 있다. 근접 비행은 기체의 자체 감지(7.1·2.14)에 맡긴다.

2.11.7 상황 인식 — 영상 시점과 지도 시점

상황 인식(situational awareness)은 지각(요소를 알아챈다), 이해(의미를 안다), 예측(곧 어떻게 되는지 안다)의 세 수준으로 나눈다(Endsley, 1995). 원격조종에서 각 수준은 이렇게 달라진다.

영상 시점(FPV, 1인칭)은 민첩한 조종과 근접 판단에 좋지만 시야가 좁고 전체 위치 감각이 약하다. 지도 시점은 공역·경계·교통·경로를 한눈에 주지만 근접 장애물을 못 본다. 한쪽에 치우친 화면이 사고의 원인이 된다. 흔한 설계는 둘을 항상 함께 두고 임무 단계에 따라 비중을 바꾼다. 합성 시야(지형 데이터베이스로 그린 가상 화면)는 영상이 끊기거나 저시정일 때 방향 감각을 유지시키고, 예측 표시는 위의 B~D 같은 지연을 눈에 보이게 줄인다. 합성 시야와 영상을 중첩할 때는 합성이 틀린 정보(지형 데이터 오차)를 사실처럼 보이지 않게 하는 것이 인증의 쟁점이다(8.18).

2.11.8 단일·다중 기체 운용(1:N)

운용자 한 사람이 여러 기체를 맡는 규모는 평균 부하가 아니라 동시에 벌어지는 일이 정한다. 기체 하나가 운용자의 개입을 요구하는 시간(상호작용 시간 $IT$)과, 사람이 보지 않아도 되는 시간(방치 시간 $NT$)이 있다. 한 사람이 감당하는 팬아웃(fan-out)의 단순화된 형태는 다음이다(Olsen·Wood의 정의에서 단순화, 원문의 식은 확인 필요).

$$FO\approx1+\frac{NT}{IT}$$

방치 시간 270 s로 두고 개입 시간을 바꿔 보았다. 사람의 이용률을 70 %로 제한(경험 범위)하면 평균 기준의 대수 $N_{70}$이 나온다. 반대로 기체 $N$대가 동시에 개입을 요구하고 마지막 기체가 60 s 안에 처리되어야 하면 $N\le60/IT$다.

평균이 허용하는 대수보다 동시 발생이 허용하는 대수가 훨씬 작다. 링크 하나의 장애나 같은 기상 변화는 여러 기체를 한꺼번에 개입이 필요한 상태로 만든다. 한 번에 한 기체씩 처리하면 마지막 기체는 $(N-1)\times IT$를 기다린다. 대수를 늘리는 길은 개입 시간 $IT$를 줄이는 것이다. 단일 클릭 인계, 자동 귀환, 경보 묶기가 모두 $IT$를 깎는다. 개입 시간이 30 s에서 5 s로 줄면 동시 발생 대수가 2에서 12로 늘어난다. 운영 원가와 인원 계획은 14.16, 감독 제어는 7.11, 승무 체계는 16.8이 이어 받는다.

2.11.9 환경·전원·인간공학

햇빛 아래의 화면. 직사광 아래 화면은 자기 빛에 반사광이 더해져 대비가 깎인다. 표면이 난반사한다고 보면 반사 휘도는 $L_{\text{refl}}=\rho E/\pi$($\rho$ 표면 반사율, $E$ 조도)이고 대비비는 $CR=1+L_{\text{on}}/L_{\text{refl}}$이다. 글자가 읽히는 하한을 대비비 3:1로 가정하면 필요한 화면 휘도는 $L_{\text{on}}\ge2L_{\text{refl}}$다.

일반 태블릿의 화면이 수백 cd/m²급이라는 점을 감안하면 (경험 범위), 직사광 아래의 소형 UAS 운용에는 반사 방지 코팅과 높은 휘도의 화면, 차양이 필요하다. 높은 휘도는 전력 소모와 발열을 키운다(2.9.7). 이동형 통제소가 그늘 막을 갖추는 까닭이다.

전원과 열. 이동형은 발전기와 무정전 전원(UPS)으로 전원 끊김에 대비한다. 통제소의 전원 끊김이 곧 조종 상실이므로 링크 상실 절차(3.11)와 같은 수준의 다중화가 요구된다. 실내 고정 센터는 공조와 이중 전원을 둔다. 전자파는 통제소 자체가 안테나와 가까워 장비 사이의 간섭이 생기고(8.10), 전장의 통제소는 탐지·공격의 대상이 된다(5.4).

인간공학. 좌석·조명·소음·교대 주기가 주의력을 정한다. 장시간 감시 임무(수십 시간 체공)는 경계 유지가 어려운 감시 피로를 만든다. 승무 교대와 인계는 16.8·16.7가 다룬다. 통제실 인간공학의 일반 기준은 ISO 11064와 미 국방부 MIL-STD-1472가 있다(판 확인 필요).

2.11.10 안전과 보안

통제소는 기체를 움직일 수 있는 장소다. 그래서 안전과 보안이 같은 문제로 중첩된다. 설계는 범주 수준에서 다음을 갖춘다.

범위 경계에 따라 이 장은 방호의 범주까지만 작성한다. 특정 제품이나 프로토콜의 취약점은 다루지 않는다. 한 가지 원칙은 분명하다. 통제소는 기체와 같은 감항·보안 대상이다. 노트북에 설치된 앱이 곧 조종석이므로 그 컴퓨터의 갱신·백신·네트워크 구성이 비행 안전 사안이다.

2.11.11 설계 트레이드오프

① 휴대형 단일 운용자. 조종기와 태블릿으로 가시권 안에서 몬다. 값이 낮고 설치가 없다. 대가는 단일 인원의 과부하와 작은 화면, 햇빛이다. 소형 UAS와 근거리 임무에 맞는다.

② 이동형 다석 통제소(차량·컨테이너). 조종사·센서 운용자·지휘관을 갖춘 팀이 몬다. 역할 분담과 다중화가 되지만 설치·인원·보안 부담이 크다. 군 전술·중형 체계가 이 방식이다.

③ 고정 원격운영센터(1:N). 교대 근무와 인프라를 갖춰 많은 기체를 감독한다. 운영 원가가 낮지만 링크 지연과 지상 인프라 의존, 경보·인계 설계가 어렵다. BVLOS 배송과 기단 운영의 방향이다.

견해: 통제소 설계는 지연 버짓을 먼저 정하고 그 합이 허용하는 조종 수준을 임무에 맞추는 순서가 낫다고 본다. 근거는 이 장의 계산이다. 같은 기체라도 B의 113 ms에서는 직접 자세 조종의 위상 여유가 남고(38°, 안쪽 루프를 넣으면 17.5°로 한계), C의 393 ms에서는 불가능하며(−2.2°), D의 844 ms에서는 속도 명령(59°)과 경로점 지시만 가능하다. 화면과 입력 장치를 먼저 고르고 링크를 나중에 맞추면 이 수준 차이를 놓쳐 조종 불가능한 조합이 생긴다. 반대로 고정 센터의 1:N은 개입 시간 $IT$를 줄이는 자동화 설계가 대수를 정한다(30 s에서 5 s로 줄면 동시 발생 대수 2에서 12). 따라서 센터 규모의 약속은 평균 부하가 아니라 동시 발생 시험으로 입증해야 한다. 이 판단은 가정한 지연 구성과 70 % 이용률에 기대며 실제 임무에서는 실측해야 한다.

2.11.12 세 축 비교

2.11.13 관련 규격·프로토콜

판 기호를 확인하지 못한 문서는 해당 장에서 확인한다. 유료 표준의 본문은 옮기지 않았다.

2.11.14 관련 규제·인증 요구와의 연결

2.11.15 함정과 한계

이 장의 한계다.

• 지연 구성 값은 가정이다. 제품·망·인코더 설정에 따라 크게 달라지고, 실제 값은 영상 포착부터 표시까지를 한 시계로 재는 실측이 필요하다(3.12).
• 교차 모형은 사람을 크게 단순화한다. 지연이 클 때 사람은 행동을 바꾼다(움직이고 기다리기, 예측 보조). 개인차와 과제 의존성이 크다(1.29.10). 조종 수준별 교차 주파수(2.5·0.5·0.1 rad/s)는 이 장의 가정이다. 안쪽 루프 지연의 보정은 2.2.3의 1차 근사이고 실제 여유는 더 낮다(2.2는 같은 근사가 낙관적이라고 밝혔다).
• 위성 전파 지연은 천정 기준의 최소값이다. 실제 경사 거리와 다중 중계는 더 길다. 저궤도 위성(전파 지연은 작다)의 종단 지연은 망 구성이 정한다. 이 장은 값을 단정하지 않는다.
• 팬아웃 식은 단순화이고 70 % 이용률은 경험 값이다(확인 필요). 동시 발생 모형은 개입이 동시에 끝나야 한다고 보는 상한 쪽 모형이다.
• 휘도 계산은 난반사 표면과 대비비 3:1 가정이다. 실제는 편광·반사 방지·장면에 따라 다르다.
• 규격의 판과 조항 번호는 확인하지 못한 것이 있다. 군 통제소의 구체 구성과 성능은 공개 자료의 범위만 다뤘다.

2.11.16 체크포인트·연구 질문

체크포인트

1. 사람의 유효 지연 0.25 s와 링크 지연 0.11 s에서 교차 주파수 2.5 rad/s의 위상 여유를 구하라. 같은 조종을 지연 0.39 s에서 할 수 없는 이유를 말하라.
2. GEO 위성 링크의 전파 지연을 식으로 구하고, 영상 하향과 명령 상향을 합친 값이 왜 줄지 않는지 설명하라.
3. 감지율 0.99, 진짜 이상 $10^{-3}$/h, 오경보 0.1/h일 때 경보가 진짜일 확률은? 이 값을 올리는 두 가지 방법을 말하라.
4. 개입 시간 10 s, 방치 시간 270 s일 때 평균 기준 대수($N_{70}$)와 동시 발생 기준(60 s) 대수를 구하고 두 값의 차이를 설명하라.
5. 링크가 기체의 각속도 루프에 들어가면 안 되는 이유를 위상 계산으로 보여라.
6. 직사광 100,000 lx에서 반사율 1 %일 때 대비비 3:1에 필요한 화면 휘도는? 반사율이 5 %이면 어떻게 달라지는가?

연구 질문 — 이 장에서 파생되는 열린 주제(25.7에 모은다)

1. 지연 하의 원격 조종 한계 실측 — 영상·명령 지연을 독립으로 조절하는 시험에서 정밀 호버의 위상 여유가 사라지는 지연은 몇 초인가? 개인차와 훈련 효과는 얼마인가(1.29.10의 연구 질문과 연결)?
2. 1:N 운용의 동시 발생 시험 — 링크 장애·기상 변화 같은 공통 원인이 여러 기체의 개입을 동시에 요구할 때 운용자 대 기체 비율을 어떻게 입증하는가(14.16)?
3. 경보의 양성 예측도 측정 — 공개 사고·사건 자료(8.24)에서 경보의 진양성 비율을 어떻게 추정하는가? 경보 묶기의 효과는?
4. 예측 표시의 안전성 — 예측 표시가 틀리면 사람이 오히려 더 크게 속는다. 예측 오차를 어떻게 보여 주는가(8.18)?

1차 출처(이 장)

• Endsley, M. R., "Toward a Theory of Situation Awareness in Dynamic Systems," Human Factors, 37(1), 1995.
• Sheridan, T. B., Telerobotics, Automation, and Human Supervisory Control, MIT Press, 1992.
• Ferrell, W. R., "Remote Manipulation with Transmission Delay," IEEE Transactions on Human Factors in Electronics, 1965.
• McRuer, D. T.; Krendel, E. S., Mathematical Models of Human Pilot Behavior, AGARD-AG-188, 1974.
• Olsen, D. R.; Wood, S. B., "Fan-out: Measuring Human Control of Multiple Robots," Proc. CHI 2004; Crandall, J. W. 외, IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics — Part A, 35(4), 2005.
• ICAO Doc 10019 Manual on Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS), 초판 2015.
• 14 CFR 25.1322(eCFR), EASA CS 25.1322, FAA AC 25.1322-1, STANAG 4586, STANAG 4671, ISO 11064, MIL-STD-1472.

출처를 찾고 판을 추적하는 방법은 0.9에서 다룬다.

다음 장: 2.12에서 기체의 건전성 상태를 감시하는 기체 건전성 관리(PHM·HUMS)와 예측 정비를 본다. 베어링·모터·배터리가 고장 나기 전에 보내는 신호를 특징으로 뽑고, 남은 수명을 외삽으로 추정하며, 소형 UAS에서 이 장치가 값을 하는지를 경제성으로 따진다.