UAM은 Urban Air Mobility로 도심항공교통이다. 도심내 또는 도시간의 사람과 화물의 이동에 대한 서비스를 제공하고 있는 새로운 교통체계로 활발한 연구 개발이 이루어 지고 있다. 하지만 도심항공교통인 말 그대로 사람이 밀집되어 있는 지역을 날아다니기 때문에 기체에 사고가 발생하여 추락하는 경우 지상에 있는 인원의 피해도 반드시 고려해야 하는 요소이다. 항공안전법 시행규칙 제310조(초경량비행장치 조종사의 준수사항)에는 주거지역, 상업지역 등 인구가 밀집된 지역이나 그 밖에 사람이 많이 모인 장소의 상공에서 인명 또는 재산에 위험을 초래할 우려가 있는 방법으로 비행하는 행위를 해서는 안된다고 명시되어 있다. 이러한 상황에서 사람이 밀집된 지역을 비행해야 하는 UAM에 지상충돌시의 피해 상황은 반드시 고려해야 하는 요소라고 생각된다.

  현재 지상에 대한 충돌 피해를 고려할때는 Ground Risk Model을 사용한다. Ground Risk Model은 총 5가지 변수를 사용하여 만들어 내는데, 5가지 변수에 대해 하나씩 살펴보자

1.비행체 고장 발생 확률

2.비행체 추락 시 위치 및 노출영역의 크기

3.피해를 분석하고자 하는 대상의 존재

4.구조물등으로 인한 보효효과

5.충돌시 인명의 사망확률이 이에 해당한다.

변수 1, 2 : 비행체 고장 발생 확률 및 비행체 추락 시 위치 노출 영역의 크기

  비행체의 고장확률은 공중에서 운항하는 항공기의 고장확률을 의미한다. 이는 기체 제작사나 시뮬레이션으로 변수값으로 설정하여 구해낼 수 있다. 현재 까지 나온 선행연구들 중에서 인구밀도와 안전성을 기준으로 UAM의 목표 고장확률을 연구한 자료도 존재한다.[3] 따라서 비행체 고장 확률에 대한 식을 변수로 설정하여 목표 고장률을 계산할 수도 있다.

  비행체 추락 시 위치 및 노출영역의 크기는 정해진 기체가 추락하는 형태에 따라 지상에 피해를 주는 면적과 강도를 계산해 내는 과정으로 해당 논문[2]에서는 Ballistic Descent, Uncontrolled Glide, Parachute Descent, Fly-away로 총 4가지의 추락 형태로 분류하여 바람의 값까지 계산하여 충돌반경을 계산해 내었다.

변수 3 : 피해를 분석하고자 하는 대상의 존재

변수 4 : 구조물등으로 인한 보효효과

변수 5 : 충돌시 인명의 사망확률

  마지막으로 인명이 UAM에 충돌시 사망할 확률인데 선행연구에 따르면 사람은 103J의 충격을 받으면 50%의 확률로 사망하고, 210J이상의 충격을 받으면 99.99%로 사망한다고 한다.[4] UAM의 경우 충격량이 5*1000000J로 예상하고 있어 보수적으로 무조건 사망한다고 가정하고 연구를 진행하고 있다.[5]

  5가지 변수를 구했다면 실제로 이를 어떻게 적용하는지 알아보자. Ground Risk Model은 다음과 같은 과정으로 합쳐지게 된다. 처음 데이터 값으로 인구밀도(Population density)와 보호효과(Sheltering factor)에 대한 데이터 값을 넣고, 기체와 관련된 데이터인 기체의 추락형태에 관한 데이터와 바람과 같은 환경(Environment)에 대한 데이터 값을 같이 넣는다. 이를 통해 나오게 된 값들을 바탕으로 비행금지구역(No-fly zones)이나 장애물(Obstacels)과 같은 데이터에 대한 값들을 지도에 넣게 되면 Risk-map을 구할 수 있게 된다.

  해당 논리의 과정을 식으로 나타내면 다음과 같이 나타낼 수 있다.

  해당 논문은 비행의 추락하는 형태를 4가지로 분류하여 기체의 충격을 세분화하여 Ground Risk Model를 평가했다는 점에서 의의가 있다. 하지만 해당 논문은 UAM이 아닌 UAS의 추락형태를 고려하였다는 점에서 UAM에도 비슷한 연구필요하다고 생각한다.

  뿐만 아니라 다른 Ground Risk Model을 연구한 논문들은 인구밀도에 관해 정확하게 계산할 수 없어 단위면적당 동일하게 분포하고 있다고 가정하거나, 보호효과에 관해서 건물안에 있거나 개방된 공간에 있다는 두가지 가정만 해서 계산을 하여 유동인구에 대한 연구가 부족하다고 생각한다.

  그리고 UAM에 사람이 직접적으로 충돌하여 사망할 확률만 계산하여 화재나 출혈로 인한 인명 사상과 같은 2차 피해에 대한 영향을 고려하지 않았다는 점은 보호효과에 대한 연구가 추가적으로 진행될 필요가 있다고 생각한다.

  마지막으로 고밀도 도심에서 운항하는 UAM에 있어서 지상에 있는 인명까지 고려하는 안전운항은 UAM 사업에 있어서 반드시 필요한 요소이고, 해당 분야 까지 고려하여 UAM의 기체와 경로의 안전성을 과학적으로 입증하여 운항할 수 있다면 UAM 사업은 더욱더 일반인이 가까운 곳에서 만날 수 있다고 생각한다.