해당 논문은 2023년 항공우주시스템공학회 추계학술대회에서 발표되었던 논문입니다.

UAM SW 감항인증 방안

A Study on SW Airworthiness Certificate for UAM

장정훈 · 김성수 · 강유선 · 이상천

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Abstract : 본 연구에서는 민간 항공기 탑재 SW에 대한 감항인증 기준을 고찰하여 UAM SW에 대한 감항인증 기준 및 절차로 적용하는 방안을 제시한다. FAA에서 민간 항공기 감항인증 기준으로 적용하고 있는 ARP4754A, ARP4761, DO-178C, DO-254, DO-278A 등의 규격에서 요구하고 있는 안전성(Safety) 요건을 분석하여 eVTOL에 탑재되는 SW에 대한 감항인증 기준으로 제시한다. 제시한 UAM SW에 대한 감항인증 기준 및 절차는 카고 드론(Cargo Drone) 기술 개발에 적용하여 효과적인 결과를 얻었다.

Key Words : UAM(도심 항공 모빌리티), eVTOL(전기수직이착륙기), Airworthiness(감항), Certificate(인증), Safety(안전성)

1. 서 론

본 연구는 민간 항공기 감항인증 기준으로 사용하고 있는 기준 및 절차를 고찰하여 UAM(Urban Air Mobility) SW(Software)에 대한 기준 및 절차를 제시하고자 한다. UAM 시스템 수준의 안전성 요구사항 평가는 ARP4754A와 ARP4761 절차를 적용하며, HW(Hardware) 수준의 안전성 설계는 DO-254, 그리고 SW 수준의 안전성 요구사항 구현 및 검증에는 DO-178C와 DO-278A를 UAM의 특성에 적합하게 적용한다. 제시한 기준 및 절차는 카고 드론(Cargo Drone) 기술 개발에 적용하여 그 효과를 입증한다.

2. 본 론

2.1 민간 항공기 감항인증 기준

현재 FAA에서는 Fig. 1에서 보여주는 바와 같이, 민간 항공기 및 시스템 수준의 개발 프로세스 규격으로는 ARP4754A/DO-297, ARP4761을 적용하고 있으며, HW 개발과 SW 개발에는 DO-254, DO-178C, DO-278A 등을 적용하고 있다[1,2,3,4,5].

2.2 UAM 감항인증 기준 및 절차

2.2.1 UAM의 ARP4754A, ARP4761 적용

최근 발표된 FAA의 UAM 감항기준 제정안에서는 14 CFR Part 23 항공기 기술기준을 적용한다. UAM 감항인증을 획득하려면 14 CFR Part 23에 따라 적합성 검증 방법(MoC, Means of Compliance)을 제시하여야 하나, 시스템, HW, SW의 각각의 수준에 대한 안전성 인증기준은 구체적으로 명시되어 있지 않다[6].

UAM의 안전성 평가 절차는 ARP4754A에서 제시하는 기능위험평가(FHA, Functional Hazard Assessment), 예비 시스템 안전성 평가(PSSA, Preliminary System Safety Assessment), 시스템 안전성 평가(SSA, System Safety Assessment)를 적용하며, 각 평가를 수행하는 방법은 ARP4761을 적용한다. 또한, SSA 결과에서 결정된 Design Assurance Level(DAL)에 따라 목표(Objective)와 활동(Activity) 프로세스를 수행한다.

2.2.2 UAM HW의 DO-254 적용

UAM의 LRU(Line Replaceable Unit), Circuit Board Assembly, Application Specific Integrated Circuit, PLD(Programmable Logic Device) 등의 안전 설계에는 DO-254 프로세스는 적용한다.

2.2.3 UAM SW의 DO-178C, DO-278A 적용

Figure 2에서 보여주는 바와 같이, UAM 비행체에 탑재되는 SW는 비행제어SW, 임무제어SW, 통신SW 등이 있으며, DO-178C 프로세스를 적용한다. 지상제어 장치(GCS, Ground Control System)에 탑재되는 SW에는 지상제어SW 및 통신SW가 있으며, 기본적으로 DO-278A 프로세스를 적용하되, eVTOL의 비행 제어에 직접 관여하는 SW모듈은 DO-178C를 적용한다.

…중간 생략

3. 결 론

본 연구에서는 UAM에 대한 감항인증 기준 부재로 인해, 현재 민간 항공기 감항인증 절차를 수행하는 방식을 UAM의 특성에 맞게 선택적으로 적용할 수 있는 방안을 제시하였으며, 카고 드론 기술개발에 적용해서 효과적인 결과를 얻었다.