UAM 감항을 위한 시스템 안전성 요구 기준 및 설계 프로세스 분석
Analysis of UAM system safety requirements and design process for airworthiness
Introduction
UAM의 상용화를 위해서는 사회가 공감할 수 있는 충분한 안전성을 확보할 수 있는 충분한 안전성을 확보할 수 있어야 한다. 이러한 안전성 확보는 전통적으로 감항증명 프로세스를 통해 입증하게 된다. 하지만, UAM과 같이 신개념, 신기술이 결합된 비행체의 경우 감항증명 프로세스가 명확히 정립되어 있지 않은 상태이므로 개발 당사자와 감항당국은 안전성 입증 방법에 대해 많은 기술적 고민을 하고 있다.
현 단계에서의 접근방법은 UAM 형상과 크기를 기준으로 Part 23, Part 27, SC-VTOL의 기술기준을 준용하고 있는 실정이다. 이러한 이유로 시스템 안전성 기준 역시 모호하게 정의하여 서례에 반영되고 있다.
본 논문에서는 상용화를 위한 UAM이 Part 23 급에 해당한다고 가정하고 이를 위한 시스템 안전성 기준 및 설계 프로세스에 대해 분석하였다.
Interaction between Safety and Development Processes
개요
FAA에서 General Aviation은 19,000Ib 이하로 정의하고 있으며, 기술기준은 PART 23을 따르도록 되어 있다. 여기서 무게는 Maximum Certificated Gross Takeoff Weight로 정의한다. 이와 더불어 PART 23급의 시스템 안전성 분석과 평가는 AC 23.1309-1E에서 정의하고 있다.
AC 23.1309는 FAR Part 23의 Section 1309에서 파생되었으며, 최신 개정본(FAA-2015-1621)에서는 23.2510 Equipment, systems, and installations으로 변경되어 매우 간략한 개념 수준에서 기술되어 있다. 기술기준에서는 고장의 평균 확률(average probability)과 고장 조건의 심각도(severity of failure conditions) 사이에서 논리적이고 수용 가능한 역 관계가 성립되도록 장비와 시스템을 설계하고 설치하도록 제시하고 있다.
시험 조건
1)Loss of Control Inflight(LOC-I)
2)Controlled Flight Into Terrain(CFIT)
3)System Component Failure-Powerplant(SCF-PP)
4)Fuel Related(FUEL)
5)Unknown or undetermined
6)System Component Failure-Non-Powerplant(SCF_NP)
7)Unintended Flight In IMC
8)Midair Collisions(MAC)
9)Low-Altitude Operations(LALT)
10)Other
Relationship among airplane class, probabilities, severity of failure conditions, and software and complex hardware DAL
Conclusion
본 논문에서는 현재 기술 수준에서 UAM 개발에 적합한 시스템 안전성 기준을 파악하고, 이에 대한 설계 검증 프로세스에 대해 기술하였다. 치명적 고장에 대한 항공기 수준의 안전성 기술 기준을 확인하고, 장비 수준에서 적용해야 할 설계 기준이 정의될 수 있다. 추후, 이러한 설계 기준을 적용하여 보다 세부계통에서 지켜져야 할 설계 및 검증 요소에 대해 분석할 예정이다.
출처 : 2022년 한국항공우주학회 춘계학술대회 발표 논문
(저자 : (주)모아소프트 장정훈 이사, 이광현 본부장, 김성수 수석)