제3부 전파·통신
3.15 항공 통신 체계와 UAM: VHF 음성·데이터링크·LDACS·AeroMACS·5G
3.15.1 이 장에서 배우는 것 / 선수 지식 / 특히 중요한 독자
이 장은 하늘의 오래된 통신 체계를 본다. 조종사와 관제사가 사용하는 VHF 음성, 거기서 자란 데이터링크, 그리고 그 뒤를 이을 LDACS·AeroMACS와 5G다. 무인기와 UAM은 이 체계의 바깥에서 새로 시작하는 것이 아니라 기존 체계의 어딘가에 끼어들어야 한다. 그 자리가 어디인지가 이 장의 질문이다.
배우는 것:
- 항공 VHF 음성 — 118~137 MHz의 진폭 변조 음성, 채널 간격 25 kHz와 8.33 kHz의 채널 수를 식으로 비교한다.
- VHF 가시선 통달거리 — 출력이 아니라 높이가 거리를 정하는 이유를 2.13.3.3의 식과 링크 버짓으로 확인한다.
- 데이터링크 — ACARS·VDL 모드 2·CPDLC가 무엇을 나르고 얼마나 빠른가.
- 무인기의 관제 교신 — 원격조종사가 관제사와 말하는 세 가지 방법과 지연이 만드는 문제.
- LDACS·AeroMACS·5G — 각각의 대역과 현재 상태, 5G와 전파고도계의 충돌 사례.
- UAM이 들어가는 층 — 유인·원격·자율 단계별로 어느 통신 층에 연결되는가, 음성 채널 용량 계산.
선수 지식: 공역·비행 규칙과 관제의 기초는 0.8, 데시벨과 열잡음은 3.1, 자유공간 손실과 전파 수평선은 3.2과 2.13.3.3을 본다.
특히 중요한 독자: 인증·규제 담당자는 3.15.9(항공 안전 스펙트럼의 보호)를 읽는다. 사업·정책 담당자는 3.15.8과 비교표 3.15.12면 된다. 엔지니어는 3.15.3과 3.15.4의 계산을 직접 해 본다.
기준 시점과 정직성. 이 장은 2026년 10월을 기준으로 작성한 기술 장이고 지식은 2026년 중반까지다. 채널 수·통달거리는 이 장의 식으로 파이썬에서 계산했다. 규정·서비스 현황은 웹 검색 요약으로 확인한 범위만 단정했고 ICAO·EU·RTCA 문서의 원문은 읽지 못했다. 확인하지 못한 것은
(확인 필요), 출처의 성격이 약한 것은(2차)로 표시했다. 음성 용량·링크 버짓 예제의 값은 모두 가정이다.
3.15.2 개념·직관 — 항공 통신은 안전 서비스다
항공 통신의 가장 큰 특징은 한 채널을 모두가 듣는다는 점이다. 같은 섹터의 항공기는 한 주파수를 공유하고, 관제사가 한 기체에 내린 지시를 다른 조종사도 듣는다. 이 공용선(party line) 덕에 조종사는 주변 상황을 귀로 안다. 대가는 동시에 한 명만 말할 수 있다는 것이다. 두 송신이 충돌하면 둘 다 막히고, 한 채널의 점유율이 한계에 닿으면 관제사의 업무량이 한계에 닿는다.
통신 체계는 수십 년의 호환성으로 쌓였다. 새 기술이 들어와도 구형 무선기가 함께 있으므로 한 번에 갈아엎지 못한다. 그래서 이 장의 이야기는 항상 공존이다. 8.33 kHz 채널은 25 kHz 무선기와 같은 대역에서 살고, LDACS는 거리측정장치(DME)가 사용하는 대역 사이에 끼고, 5G는 전파고도계의 이웃 대역으로 들어온다.
세 축에서 이 체계와의 관계가 다르다.
- 군용 드론 — 군 항공은 UHF 음성(225~400 MHz대)을 따로 사용하고 비행 구역도 군 관제가 맡는다. 민간 관제 공역에 들어가면 VHF가 필요하다(3.16).
- 민간 UAS — 대부분의 소형 UAS는 비관제 공역의 낮은 고도에서 관제 교신 없이 날고, 관제 공역에 들어가거나 인증 범주(대형) 기체로 가면 관제 교신이 요건이 된다(17.4).
- AAM — 유인 UAM은 조종사가 VHF로 관제와 말하는 것에서 시작하고, 규모가 커지면 음성 채널 용량이 한계가 된다(3.15.8).
3.15.3 VHF 음성 — 대역·변조·채널 수
3.15.3.1 대역과 변조
항공 VHF 대역은 108~137 MHz다. 그러나 전부가 음성은 아니다.
| 대역 | 용도 |
|---|---|
| 108~117.975 MHz | 항행 보조(VOR·ILS 로컬라이저 등) — 음성이 아니다 |
| 118~137 MHz | 항공 이동 음성 통신(관제·운항 지원). 규정상 하한 경계는 117.975 MHz로 적히기도 한다 |
| 121.5 MHz | 항공 비상 주파수(국제 조난 주파수)로 알려져 있다 (확인 필요) |
음성은 진폭 변조(AM) 다. 신호는 반송파 진폭 $A_c$에 음성 $x(t)$를 변조도 $m$으로 실은 꼴이다.
$$s(t)=A_c\,[1+m\,x(t)]\cos(2\pi f_c t),\qquad B\approx2f_m,\qquad \eta_{\text{측파대}}=\frac{m^{2}}{2+m^{2}}\ (\text{정현파 변조})$$
$f_m$은 음성의 최고 주파수, $\eta$는 전체 전력 중 정보를 실은 측파대 전력의 몫이다. $m=0.3$이면 4.3 %, $m=0.8$이면 24.2 %, $m=1.0$이면 33.3 %뿐이다. 나머지는 반송파에 사용된다. 비효율적이지만 수신기가 단순하고(포락선 검파) 두 송신이 충돌하면 두 신호가 맥놀이 소리로 함께 들린다. FM이었다면 더 센 쪽만 들려 약한 쪽이 사라진다. 이 때문에 AM이 안전상 낫다는 설명이 흔하다 (경험적 설명). 음성 대역을 약 3 kHz로 가정하면 양측파대 폭이 약 6 kHz이므로 8.33 kHz 채널 안에 들어간다.
3.15.3.2 채널 수 — 25 kHz 대 8.33 kHz
결론부터: 같은 대역을 채널 간격으로 나누면 간격이 3분의 1이 되어 채널 수가 정확히 3배가 된다. 대역폭 $B$와 간격 $\Delta f$에 대해 채널 수는 $N=B/\Delta f$다. $B=19$ MHz(118~137 MHz)이면 다음과 같다.
$$N_{25\,\mathrm{kHz}}=\frac{19\ \mathrm{MHz}}{25\ \mathrm{kHz}}=760,\qquad N_{8.33\,\mathrm{kHz}}=\frac{19\ \mathrm{MHz}}{25/3\ \mathrm{kHz}}=2{,}280$$
EU 규칙은 대역 하한을 117.975 MHz로 적으므로 $B=19.025$ MHz이면 761개와 2,283개다. 어느 쪽이든 3배다.
EU의 집행규칙 (EU) No 1079/2012는 117.975~137 MHz 대역의 모든 무선기에 적용되며, 8.33 kHz 간격의 음성 채널을 단일 유럽 하늘의 요건으로 규정한다고 검색 요약으로 확인했다. 요건은 비행고도 195(FL 195) 아래에 적용되고, 121.5 MHz 비상 주파수와 일부 ACARS·VDL 주파수는 25 kHz로 남는다. 전환 시한은 국가마다 달랐다. 미국 등 다른 지역의 적용은 이 장에서 확인하지 못했다 (확인 필요).
채널이 3배가 되었어도 채널 하나의 용량은 그대로다. 한 채널에서 동시에 말할 수 있는 사람은 한 명이다. 늘어난 채널은 섹터를 더 잘게 쪼개고 주파수 부족을 푸는 데 사용된다. 대가는 수신기의 인접 채널 선택도다. 간격이 좁아져 이웃 채널의 큰 신호가 새어 들어오지 않게 막아야 하고, 이 때문에 구형 무선기 교체가 필요했다.
왜 선택도가 문제인가. 가까운 기체의 송신이 이웃 채널의 약한 신호를 마스킹하는 원근 문제(near-far problem)다. 20 W(43 dBm) 송신기가 인접 채널로 1 km 거리에서 들어오면 자유공간 손실 74.4 dB에 안테나 이득 0 dBi·손실 3 dB를 넣어 $-34.4$ dBm이 된다. 먼 관제소의 원하는 신호가 $-100$ dBm이면, 인접 채널의 간섭을 원하는 신호보다 12 dB 낮추는 데 약 78 dB의 억제가 필요하고, 잡음 바닥($-124.8$ dBm) 아래로 누르려면 약 90 dB가 필요하다(모두 가정 값). 이 억제는 수신기 필터와 송신기 측파 방사의 합이 맡는다. 규격의 실제 요구값은 확인하지 못했다 (DO-186B류 규격에서 확인 필요). 이 계산이 8.33 kHz 전환에 새 무선기가 필요했던 이유를 보인다.
3.15.3.3 관제 통신의 구조
관제 공역은 섹터로 나뉘고 섹터마다 주파수가 할당된다. 조종사는 섹터 경계에서 주파수를 바꾼다. 교신은 지시·복창·확인의 형식을 따른다(0.8, ATC 절차 자체는 이 장이 맡지 않는다). 채널의 혼잡은 점유율 $\rho=\lambda t_s$로 어림한다. $\lambda$는 초당 교신 건수, $t_s$는 한 건의 평균 점유 시간 [s]다. 점유율이 높아지면 충돌과 대기가 늘어 관제사가 느끼는 지연이 커진다. 3.15.8이 이 식을 UAM의 용량 계산에 사용한다.
점유율이 높아질 때의 대기는 한 채널을 서버 하나인 대기열로 보면 감이 온다. 평균 점유 시간 $t_s$, 점유율 $\rho$인 M/M/1 모형의 평균 대기 시간은 $W_q=\rho\,t_s/(1-\rho)$다. $t_s=15$ s(가정)이면 다음과 같다.
| 점유율 $\rho$ | 0.1 | 0.3 | 0.5 | 0.7 | 0.9 |
|---|---|---|---|---|---|
| 평균 대기 $W_q$ | 1.7 s | 6.4 s | 15 s | 35 s | 135 s |
점유율이 두 배가 되면 대기는 두 배 넘게 늘고 0.7을 넘으면 급히 커진다. 3.15.8이 점유율 30 %를 한도로 둔 이유다(가정이며 실제 기준은 확인하지 못했다).
3.15.4 VHF 가시선 통달거리 — 출력이 아니라 높이
VHF는 2.13.3.3과 같은 전파 수평선에 막힌다. 식을 그대로 가져온다.
$$d\approx4.12\left(\sqrt{h_1}+\sqrt{h_2}\right)\ [\mathrm{km}]$$
$h_1$은 지상 안테나, $h_2$는 항공기 고도 [m]이고 유효 지구 반지름 계수는 4/3이다. ITU-R P.528은 유효 지구 반경 9,257 km(계수 1.45)를 쓰므로 수평선 계수가 4.30이 되어 몇 %가량 더 멀어진다(3.4.4.1). 지상 안테나 높이별 값은 다음과 같다(4/3 기준, 파이썬으로 계산).
| 항공기 고도 $h_2$ | 120 m(소형 UAS) | 300 m | 600 m | 1,500 m | 3,000 m | 10,000 m(순항) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 지상 안테나 10 m | 58 km | 84 km | 114 km | 173 km | 239 km | 425 km |
| 지상 안테나 30 m | 68 km | 94 km | 124 km | 182 km | 248 km | 435 km |
| 지상 안테나 100 m | 86 km | 113 km | 142 km | 201 km | 267 km | 453 km |
전력은 병목이 아닌가? 링크 버짓으로 확인한다(공통 기호표의 수신 감도 $S=-174+10\log_{10}B+NF+\mathrm{SNR}_{\mathrm{req}}$).
| 항목 | 값 | 비고 |
|---|---|---|
| 주파수 · 대역 | 125 MHz · 8.33 kHz | |
| 송신 · 안테나 · 손실 | 20 W(43 dBm) · 0 dBi 양쪽 · 합 3 dB | 항공기 송신 가정, UAS는 5 W(37 dBm) |
| 수신 잡음지수 · 필요 SNR | 10 dB · 12 dB | 가정 |
| 잡음 바닥 · 감도 | $-124.8$ dBm · $-112.8$ dBm | 위 공식 |
고도 10,000 m 항공기가 10 m 안테나에서 425 km에 있을 때 자유공간 손실이 126.9 dB이고 수신 전력이 $-86.9$ dBm이므로 여유가 25.8 dB다. UAS(5 W)가 58 km에서 37 dB 여유다. 여유 0 dB가 되는 거리는 자유공간으로 약 8,300 km다. 도시에서는 외부 잡음이 지배하므로 이 감도는 낙관적이다. 3.1.7.5가 130 MHz 도시의 인공 잡음 $F_{am}\approx18$ dB로 시스템 잡음지수를 18.4 dB로 계산했다. 8.33 kHz에서 잡음 바닥이 $-116.4$ dBm, 감도가 $-104.4$ dBm으로 8.4 dB 나빠지고 425 km의 여유는 25.8 dB에서 17.5 dB로 줄지만 여전히 양수다. 그래서 VHF의 통달거리는 출력이 아니라 수평선이 정한다. 이것이 2.13의 결론과 같다. 대가로 저고도 비행은 가시선이 가장 일찍 끊긴다. 소형 UAS의 120 m는 30 m 철탑에서 68 km 이내이고 도시·산지에서는 훨씬 짧다. 관제용 VHF의 서비스 범위가 저고도까지 보장되는지는 확인하지 못했다 (확인 필요, ICAO Annex 10의 지정 운용 범위).
3.15.5 데이터링크 — ACARS·VDL 모드 2·CPDLC
음성은 오해가 생기고 채널을 오래 점유한다. 그래서 정형 메시지를 데이터로 보낸다. 검색 요약으로 확인한 사실은 다음과 같다.
| 이름 | 무엇 | 속도·방식 |
|---|---|---|
| ACARS | 항공기와 지상 사이의 문자 메시지 체계(운항·정비·관제) | VHF에서 2.4 kbit/s, 25 kHz 채널, 변조는 MSK 계열(AM-MSK). 위성·HF 판도 있다 |
| VDL 모드 2 | VHF 디지털 링크 | 31.5 kbit/s(물리 계층 원시 속도), D8PSK, 25 kHz 채널, CSMA 접속 |
| CPDLC | 관제사와 조종사의 텍스트 교신(허가·고도 변경 등) | VDL 모드 2·위성 등의 위에서 동작. 유럽의 Link 2000+가 VDL 모드 2를 일차 링크로 사용한다 |
| FANS 1/A | 해양·원격지의 CPDLC·ADS-C | 위성(ACARS over SATCOM) 위에서 사용되는 것으로 알려져 있다 (확인 필요) |
CPDLC의 메시지 집합은 ICAO Doc 4444(PANS-ATM)에, 응용은 Doc 9694에, VDL 모드 2는 Doc 9776에 있다 (판 확인 필요). EU의 데이터링크 서비스 요건은 CPDLC 장비를 요구하는 규칙이다(규칙 번호는 확인 필요).
속도 감각. 100바이트(800비트) 메시지는 ACARS의 원시 속도로 $800/2{,}400=0.33$ s, VDL 모드 2의 원시 속도로 $800/31{,}500=25$ ms다(프로토콜 오버헤드·재시도·경합은 뺀 값). 두 방식 모두 CSMA를 사용하고, 처리량이 채널 점유율 40 % 안팎에서 최대가 된다는 설명이 있다(2차) — CSMA의 처리량은 3.10.4.2, 1090 MHz의 비슷한 예는 2.13.5가 이미 계산했다. 데이터링크의 용량도 결국 한 채널의 점유다.
용량 감각. VDL 모드 2의 원시 속도 31.5 kbit/s에서 처리량 한계인 점유율 40 %만 사용한다고 하면 12.6 kbit/s다. 100바이트 메시지는 초당 15.75건이다. 한 기체가 10 s마다 한 건씩 보내면 한 채널이 약 157대를 받는다(오버헤드·재전송 제외한 상한). 정형 메시지의 채널당 수용력은 음성의 교신 건수(시간당 72건, 3.15.8)보다 자릿수가 크다. 데이터링크가 용량 문제의 해법으로 거론되는 근거다.
3.15.6 무인기와 관제의 교신
교신이 요건이 되는 조건은 공역 등급과 비행 규칙이 정한다. 교신 의무가 있는 공역(0.8)에 들어갈 때, 그리고 계기비행으로 관제를 받을 때다. 소형 UAS의 낮은 고도 운용은 대개 이 조건 밖이므로 교신 문제는 인증 범주의 대형 UAS와 UAM에서 커진다. 원격조종사는 기체 안에 없으므로 관제사와의 음성 연결이 따로 필요하다. 방법은 셋이다.
| 방법 | 구조 | 장점 | 한계 |
|---|---|---|---|
| ① 기체 탑재 VHF 중계 | 기체의 VHF 무선기가 관제와 말하고 음성이 C2 링크로 원격조종사에게 간다 | 다른 항공기가 같이 듣는다(공용선 유지) | C2 링크의 지연이 교신에 더해진다 |
| ② 지상망 연결 | 관제 기관과 원격조종사를 전화·IP 음성으로 직접 연결 | 기체 쪽 무선기가 필요 없다 | 다른 항공기가 교신을 못 듣는다, 지연 |
| ③ 위성 음성 | 위성 음성 서비스 | 원격지에서도 | 지연이 크다 |
①에서 위성 C2를 사용하면 관제사의 말이 원격조종사에게 가는 구간과 조종사의 응답이 돌아오는 구간에 2.11.6의 한 방향 지연(238.7 ms에 처리 50 ms를 더한 288.7 ms)이 두 번 붙는다. 한 번의 교신 왕복에 577 ms 이상이 더해지고, 서로 동시에 송신할 확률이 늘어난다. ICAO의 RPAS 패널 작업 문서가 지상 경유 방식에서 지연이 늘고 다른 조종사가 교신을 듣지 못해 동시에 송신할 수 있다고 지적한다고 검색 요약으로 확인했다. 참고로 오래된 FAA 인간요인 시뮬레이션은 지상 시스템의 음성 지연 250 ms와 350 ms 사이에서 관제사 수행에 유의한 차이를 찾지 못했다(검색 요약). 577 ms는 이 범위를 넘는다.
미국 FAA는 원격조종사와 관제사의 음성 통신이 유인 항공과 동등한 명료도·지연·신뢰도를 가져야 한다고 하면서 특정 기술을 지정하지 않는다고 검색 요약에서 확인했다(BVLOS 규정 논의의 맥락, 확인 필요). 인증 범주 RPAS의 관제 통합(IFR·교신·비행계획)은 17.4, ICAO 체계는 17.2, C2 링크의 필요 성능은 3.11과 9.13이 맡는다.
3.15.7 LDACS·AeroMACS·5G
LDACS(L-band Digital Aeronautical Communications System). 960~1164 MHz의 L 대역 항공 항행 대역 안에서 DME 채널 사이에 끼워 사용하는 디지털 항공 통신이다. 지상-항공·항공-항공에 사용하는 차세대 데이터링크의 후보다. 물리 계층은 OFDM이고 ICAO의 표준화는 FDD 방식의 LDACS1을 대상으로 한 것으로 알려져 있다 (확인 필요). ICAO 통신 패널이 2023년 4월에 LDACS의 SARPs를 채택했고 항공항행위원회의 검토가 남았다고 DLR 자료가 설명한다. 2026년 4월 ICAO 아태 지역 발표 자료도 LDACS 관련 의견 검토가 그때까지 남았다고 적는다. Annex 10 적용 상태는 확인하지 못했다 (확인 필요). DME·TACAN과의 호환성 시험이 진행 중이라는 ICAO 문서도 있다.
AeroMACS. 5091~5150 MHz에서 공항 지상 표면(주기장·활주로·유도로)의 광대역 통신에 사용하는 규격이다. WRC-07이 분배했고 IEEE 802.16e(WiMAX) 프로파일에 기반하며 ICAO Annex 10 제3권에 SARPs가 있다(개정 90, 2016년 11월 발효라는 자료). 장비 규격은 RTCA DO-345·DO-346(EUROCAE ED-222·ED-223)와 ARINC 766이다(WiMAX 포럼 자료). 미국 FAA가 초기에 9개 공항에 고정 노드를 배치하려 했다는 자료가 있으나 오래됐고 현재 배치 현황은 확인하지 못했다. 이웃 대역 5030~5091 MHz가 UAS의 C2 대역이다(3.11).
5G와 항공. 5G는 두 방향으로 항공 통신에 만난다. 첫째는 간섭이다. 미국의 5G C 대역(3.7~3.98 GHz)과 전파고도계(4.2~4.4 GHz) 사이의 간섭 우려로 FAA가 2021년 12월 감항성 개선지시를 냈고, 2023년에 FAA가 정한 시한은, 승인된 전파고도계가 없는 수송·통근 범주 기체의 저시정 운용 금지가 2023년 6월 30일 이후, 항공사(Part 121) 기체의 승인 고도계 장착이 2024년 2월 1일이었다고 검색 요약으로 확인했다. 2026년 7월자의 단일 2차 보도는 FAA가 새 최종 규칙으로 2030년 말까지 항공사의 개량을 요구한다고 하나 확인하지 못했다 (확인 필요). 둘째는 수단이다. 지상 5G가 운항 데이터와 교통관리에 사용되는 구상이다(3.14, 15.15). 이 사례의 교훈은 항공 안전용 장비는 이웃 대역의 변화에도 영향을 받는다는 것이다.
3.15.8 UAM이 항공 통신 체계의 어디에 들어가는가
UAM의 통신 기능은 한 가지가 아니다. 단계와 기능에 따라 다른 층에 들어간다(그림).
| 기능 | 유인 초기 | 원격·자율 단계 | 후보 층 |
|---|---|---|---|
| 관제 음성 | 조종사가 VHF로 | 원격조종사 또는 자동 | VHF 음성, 데이터링크로 전환 |
| C2(원격 조종) | 해당 없음 | 필요 | 전용 C2 대역·위성·셀룰러 |
| 운항 정보·교통관리 데이터 | 기체 상태·비행계획 교환 | 같음 | 셀룰러·IP망, 5G |
| 공항·버티포트 표면 | 지상 이동 통신 | 같음 | AeroMACS 후보, 셀룰러 |
통신의 안전 중요도에 따라 요구가 다르다. 값은 정성 구분이며 구체 수치는 15.15·9.13이 다룬다.
| 분류 | 예 | 요구의 성격 | 후보 층 |
|---|---|---|---|
| 안전 필수 | 관제 음성, 원격 조종 C2, 비상 통보 | 낮은 지연, 높은 가용도·무결성, 보호된 스펙트럼 | VHF, 전용 C2 대역, 위성 |
| 안전 관련 | 비행계획·교통관리 정보, 항로 점유 | 중간 지연, 높은 무결성 | IP망(셀룰러·5G), 데이터링크 |
| 비안전 | 승객 연결, 기체 건전성 보고 | 처리량 중심 | 셀룰러·위성 |
UAM 인프라의 통신·항법·감시는 15.15가, 교통관리(UATM)는 15.13이 다룬다. 이 장은 어느 층이 부하의 한계에 먼저 닿는가를 계산한다. 음성 채널의 용량이 그것이다.
음성 채널 용량 계산. 가정은 이렇다. 한 번의 교신(관제사 지시와 복창)이 채널을 15 s 점유하고, 채널의 점유율을 30 % 이하로 유지하며, 운항 한 편당 교신이 6건이다(모두 가정).
$$\text{용량}=\frac{0.3\times3600}{15}=72\ \text{건/h},\qquad \frac{72}{6}=12\ \text{운항/h·채널}$$
| 섹터의 운항 수 | 30편/h | 60편/h | 120편/h |
|---|---|---|---|
| 음성만(교신 100 %) | 3 채널 | 5 채널 | 10 채널 |
| 데이터링크가 교신의 60 % 대체 | 1 채널 | 2 채널 | 4 채널 |
한 UAM 섹터의 운항이 시간당 수십 편이 되면 음성만으로는 채널이 수 개 필요하다. 8.33 kHz 채널이 있어도 한 섹터가 한 채널에서 소화할 교신 건수는 변하지 않는다. 그래서 정형 교신은 데이터로 옮기고 관제사가 맡는 업무량을 낮춘다는 방향이 설득력이 있다(15.13). 이 계산은 가정에 민감하다. 가정 하나를 바꾸면 채널 수가 비례해서 바뀐다는 점을 읽는다.
3.15.9 항공 안전용 스펙트럼의 보호
항공 안전 서비스는 국제적으로 유해 혼신으로부터 특별한 보호를 받는다(ITU 전파규칙 제4조의 취지, 조항 번호 확인 필요). 비상 주파수 121.5 MHz와 406 MHz 비상위치지시용 무선표지설비(ELT)가 그 예다. 항공 안전과 관련된 대표 대역은 다음과 같다(3.1.4의 지도와 맞춘 요약이고 대역 경계는 17.19에서 확인 필요).
| 대역 | 용도 | 이 책의 장 |
|---|---|---|
| 108~118 MHz | VOR·ILS 로컬라이저(항행) | 3.15 |
| 118~137 MHz | 관제 음성, VDL 모드 2 | 3.15 |
| 225~400 MHz | 군 항공 UHF 음성 | 3.16 |
| 406 MHz | 비상위치지시용 무선표지설비(ELT) | 3.15 |
| 960~1215 MHz | DME·2차 감시 레이더(1030·1090 MHz)·LDACS 후보 | 2.13·3.15 |
| 1559~1610 MHz | GNSS L1 | 4.2 |
| 4200~4400 MHz | 전파고도계 | 3.15 |
| 5030~5091 MHz | UAS C2(항공 안전 업무) | 3.11 |
| 5091~5150 MHz | AeroMACS | 3.15 |
무인기 사업자에게 시사점은 셋이다.
- 비면허 송신기가 항공 대역에 들어가면 안 된다. 2.4 GHz·5.8 GHz 같은 ISM 대역과 항공 안전 대역은 법적으로도 성격이 다르다(3.1, 3.19).
- UAS의 C2 대역(5030~5091 MHz)은 항공 안전 업무로서 보호받는 대역이다(3.11). 이웃 5091~5150 MHz는 AeroMACS다.
- 이웃 대역의 변화가 항공 장비에 영향을 준다. 5G C 대역과 전파고도계의 사례(3.15.7)가 이를 보여 준다.
주파수 분배와 국가 규정은 17.19와 18.16, 간섭 분석 방법은 3.19가 맡는다.
3.15.10 군 항공 UHF 음성(개요)
군 항공은 225~400 MHz의 UHF 대역에서 AM 음성을 사용한다. 이 대역의 일부 무선기는 주파수 도약 방식(HAVE QUICK)을 사용한다고 알려져 있다. 도약 패턴이 날짜·시각·망 식별자에서 나오고 암호화 자체는 아니라고 공개 자료가 설명한다(공개 설명, 상세는 3.16와 3.18). 군용기가 관제 공역에서 민간 VHF와 군 UHF를 모두 사용하는 방법은 국가·기관마다 다르다 (확인 필요). 군 전술 통신 체계는 3.16가 다룬다.
3.15.11 설계 트레이드오프 — 음성을 어디까지 확장하는가 가는가
선택지는 셋이다.
① VHF 음성 중심을 유지하고 8.33 kHz로 채널을 늘린다. 기존 체계와 장비에 호환되고 구현이 빠르다. 음성의 한 채널당 용량은 그대로라 대량 운항에서 한계가 있다.
② 정형 교신을 데이터링크로 옮긴다(VDL 모드 2, 장차 LDACS). 관제사의 업무량과 채널 점유를 줄인다. 신규 장비와 규격, 구형과의 공존이 든다.
③ UAM에 맞춘 IP 기반 통신층을 새로 둔다(셀룰러·5G·사설망). 용량이 크고 개발 속도가 빠르다. 항공 안전 요건(가용도·무결성·간섭 보호)을 별도로 입증해야 한다(3.14).
| 판단 기준 | ① VHF 음성 | ② 데이터링크 | ③ IP 기반 층 |
|---|---|---|---|
| 대량 운항 용량 | 낮음 | 중간 | 높음 |
| 기존 체계와 호환 | 높음 | 중간 | 낮음 |
| 안전 인가의 부담 | 이미 있음 | 규격화 진행 | 새로 입증 |
견해: UAM 초기에는 ①로 시작하고 용량이 모자라는 시점에 ②로 정형 교신을 옮기는 순서가 현실적이라고 본다. 근거는 안전 인가가 이미 있는 경로에서 출발하는 편이 인가 위험이 작다는 점과, 3.15.8의 계산이 보이듯 채널 수보다 점유율이 병목이라는 점이다. ③은 운항 데이터와 교통관리의 용도로는 합리적이지만, 관제 음성과 안전 필수 C2를 대체하려면 공공망의 보증 부재(3.14.10)를 먼저 풀어야 한다.
3.15.12 세 축 비교 — 같은 하늘, 다른 통신
| 항목 | 군용 드론 | 민간 UAS | AAM |
|---|---|---|---|
| 관제 음성 | 군 UHF, 민간 공역에서는 VHF | 소형은 대부분 불필요, 인증 범주는 필요 | 유인 초기는 VHF, 규모가 크면 데이터링크 |
| 데이터링크 | 군 전용(Link 16 등, 9.9) | 소형은 해당 없음 | VDL·LDACS 후보와 IP망 |
| 안전 스펙트럼 | 군용 분배 | 5030~5091 MHz 등 | 항공 이동 업무 대역 |
| 용량 한계 | 군 관제 체계 | 비관제 | 섹터 음성 점유율 |
| 관련 장 | 3.16·9.9 | 17.4·3.11 | 15.13·15.15 |
3.15.13 관련 규격·프로토콜
| 문서 | 발행 | 무엇을 정하나 | 상세 |
|---|---|---|---|
| ICAO Annex 10 Vol. III · Vol. V | ICAO | 통신 체계, 항공 무선 주파수 사용(채널 간격 포함) (판 확인 필요) | 9.15 |
| ICAO Doc 4444 · Doc 9694 · Doc 9776 | ICAO | 관제 절차의 CPDLC 메시지, ATS 데이터링크 응용, VDL 모드 2 (판 확인 필요) | 17.2 |
| (EU) 집행규칙 No 1079/2012 | EU | 8.33 kHz 음성 채널 간격 요건 (개정 확인 필요) | 17.19 |
| RTCA DO-186B | RTCA | 항공 VHF 음성 무선기 최소 성능 (번호·판 확인 필요) | 9.1 |
| RTCA DO-345·DO-346 / EUROCAE ED-222·ED-223 · ARINC 766 | RTCA·EUROCAE·AEEC | AeroMACS 프로파일·최소 운용 성능·장비 | 9.15 |
| ARINC 618 | AEEC | ACARS 항공기-지상 프로토콜 (판 확인 필요) | 9.1 |
| RTCA DO-362A | RTCA | UAS C2 링크 성능 | 9.13 |
유료 표준은 번호와 요지만 적었다. 규격의 지형은 9.1이다.
3.15.14 관련 규제·인증 요구와의 연결
| 이 장의 기술 | 일으키는 요구 | 장 |
|---|---|---|
| 관제 공역의 교신 | 항공기 무선국 허가, 교신 요건, 8.33 kHz 장비(해당 지역) | 17.4·18.16 |
| 원격조종사의 관제 교신 | 지연·명료도 요건, 대체 수단 | 17.2·17.4 |
| 항공 안전 스펙트럼 | 유해 혼신 보호, 비면허 기기의 이용 금지 | 17.19·3.19 |
| UAM의 통신 | 안전 요건의 입증, 운항 데이터링크 | 15.15·15.13 |
| 5G·전파고도계 | 이웃 대역 변화의 항공 영향 평가 | 3.19·17.19 |
3.15.15 함정과 한계
| 오해 | 실제 | 더 볼 곳 |
|---|---|---|
| "108~137 MHz가 전부 음성 대역이다" | 108~117.975 MHz는 항행 보조다. 음성은 118~137 MHz다 | 3.15.3.1 |
| "8.33 kHz면 통신 용량이 3배다" | 채널 수가 3배이고 한 채널의 용량은 같다. 섹터를 더 쪼갤 수 있다는 뜻이다 | 3.15.3.2 |
| "출력을 높이면 VHF가 더 멀리 간다" | 가시선이 먼저 끊긴다. 25.8 dB 여유가 있어도 수평선을 넘지 못한다 | 3.15.4 |
| "데이터링크는 음성보다 항상 빠르다" | 속도는 빠르나 한 채널을 CSMA로 나눠 사용하고 점유율 한계가 있다 | 3.15.5 |
| "원격조종사도 관제사와 똑같이 말한다" | 위성 C2에서는 교신 왕복마다 577 ms 이상이 더해지고 공용선이 깨진다 | 3.15.6 |
| "LDACS·AeroMACS는 이미 표준이다" | SARPs·배치 상태는 확인하지 못했다 | 3.15.7 |
| "5G는 항공과 관계가 없다" | 이웃 대역의 5G가 전파고도계에 간섭한 사례가 있다 | 3.15.7 |
이 장의 한계는 다음과 같다.
- 규정·서비스의 현황은 검색 요약 수준이다. ICAO·EU 규칙의 원문과 최신 개정은 읽지 못했다.
- 음성 용량과 링크 버짓 예제는 가정 값이다. 실제 교신 점유 시간과 운항당 교신 수는 측정이 필요하다.
- UAM의 통신 구조는 미정이다. 표와 그림의 후보는 확정이 아니다.
3.15.16 체크포인트·연구 질문
체크포인트
- 118~137 MHz에서 25 kHz와 8.33 kHz 채널 수를 식으로 구하고 비율이 3인 이유를 설명하라.
- 고도 10,000 m 항공기와 높이 10 m 지상 안테나의 VHF 가시선 거리와 25.8 dB 여유의 의미를 말하라.
- ACARS와 VDL 모드 2의 속도 차이를 100바이트 메시지로 계산하고, 둘의 접속 방식과 처리량 한계를 설명하라.
- 위성 C2에서 원격조종사의 관제 교신에 붙는 지연을 2.11.6의 값으로 계산하라.
- LDACS·AeroMACS·5G가 항공 통신 체계의 어느 층과 어떻게 만나는지 한 문장씩 말하라.
- UAM 섹터가 시간당 60편일 때 음성만과 데이터링크 병행의 채널 수를 계산하고, 가정 하나를 바꿔 결과가 어떻게 달라지는지 보여라.
연구 질문 — 이 장에서 파생되는 열린 주제(25.7에 모은다)
- UAM 교신 부하의 실측 — 시뮬레이션과 시범 운용에서 운항당 교신 건수와 점유 시간의 분포를 어떻게 수집하는가? 정형 교신의 데이터링크 전환이 점유율을 얼마나 줄이는가?
- 원격조종사 음성 지연의 허용 한계 — 위성 C2에서의 577 ms 이상이 관제사의 업무와 동시 송신 빈도에 주는 영향을 공개 실험으로 어떻게 보이는가?
- 저고도 VHF 커버리지의 공개 데이터 — 관제용 VHF가 120 m 이하에서 제공하는 커버리지를 어떻게 측정하고 공개하는가?
- LDACS와 5G의 항공 공존 — 이웃 대역의 변화가 항공 장비에 주는 영향을 사전에 어떻게 평가하는가?
1차 출처(이 장)
- ICAO Annex 10 Aeronautical Telecommunications Vol. III, Vol. V (판은 확인 필요). ICAO Doc 4444, Doc 9694, Doc 9776 (판은 확인 필요).
- Commission Implementing Regulation (EU) No 1079/2012 (단일 유럽 하늘의 음성 채널 간격) — EUR-Lex.
- RTCA DO-186B, DO-345, DO-346, DO-362A; EUROCAE ED-222·ED-223; ARINC 618·766 (유료, 번호는 확인 필요).
- DLR의 LDACS 표준화 자료(공개 웹 페이지); ICAO 아태 사무소 발표 자료(2024·2026).
- FAA의 5G C 대역과 전파고도계 관련 공지(2021~2023, 검색 요약).
- 일반 교과서: Rappaport, Wireless Communications: Principles and Practice, Prentice Hall (판은 확인 필요).
출처를 찾고 판을 추적하는 방법은 0.9에서 다룬다.
다음 장: 3.16에서 군의 전술 통신으로 간다. 소프트웨어 정의 무전기와 전술 MANET, 그리고 무인기를 공중 중계기로 사용할 때 중계 고도가 통달 반경을 얼마나 늘리는지를 3.2·2.13.3.3의 식으로 계산한다.