도심형항공기 조종사의 자원관리 방안 분석 : 단독 조종사 자원관리 구성요소를 중심으로 = An Analysis of Resource Management Strategies for Urban Air Mobility Pilots : Focusing on Single-Pilot Resource Management Components

국문 초록 (Abstract)

전 세계적으로 도시 인구 집중화와 교통 혼잡 문제가 깊어짐에 따라 하늘을 새로 운 교통 통로로 활용하는 도심항공교통(UAM; Urban Air Mobility)이 미래 교통 체 계의 혁신적인 대안으로 주목받고 있다. 대한민국 정부 역시 한국형 도심항공교통 (UAM) 로드맵을 발표하였으며 2028년 초기 상용화를 목표로 실증연구를 활발히 진행하며 도심항공교통(UAM) 시대의 본격적인 개막을 준비하고 있다. 도심항공교 통(UAM)은 도심형항공기(eVTOL; Electric Vertical Takeoff and Landing)를 활용 하여 도심 내 거점을 신속하게 연결하는 것을 목표로 하며 이는 기존의 지상 교통 과 항공 운송의 패러다임을 근본적으로 변화시킬 잠재력을 지니고 있다. 그러나 도 심항공교통(UAM)의 성공적인 상용화와 지속 가능한 성장은 안전이라는 절대적인 가치가 보장될 때 가능하다. 특히 도심항공교통(UAM)의 운항환경은 기존 항공 체 계와는 일부 차이가 있지만 산업 초기에는 조종사가 탑승한다는 점에서 여전히 인 적 요인 측면의 도전을 제기한다. 도심형항공기(eVTOL)는 간소화된 운용(SVO; Simplified Vehicle Operations) 설계 철학이 반영되어 조종사의 물리적 업무 부담을 경감시키지만 운용 초기에는 조종사가 직접 탑승하여 운항한다는 점에서 여전히 높 은 수준의 인지적 판단과 상황판단 등 자원관리 능력이 요구될 수 있다. 이에 따라 현존하는 자원관리 체계가 도심항공교통(UAM) 운항환경에 충분히 대응할 수 있거 나 도심항공교통(UAM)의 운항 특성을 고려한 새로운 형태의 조종사 역량이 추가 로 요구되는지 규명할 필요가 있다. 현재 개발 중인 대부분의 도심형항공기(eVTOL)는 단독 조종사 운항(SPO; Single-Pilot Operations) 체계를 전제로 한다. 두 명의 조종사가 상호보완적으로 정 보를 교차 확인하고 의사결정을 내리는 다인승 운항 환경(Multi-Crew)과 달리 단 독 조종 환경에서는 조종사 한 명이 상황인식, 위험 평가, 의사결정, 비상 대응에 이르는 모든 운항 과정을 전적으로 관리해야 한다. 운항 시 발생할 수 있는 다양한 위협 요인과 조종사의 잠재적 오류가 연결된다면 제임스 리즌(James Reason)의 스 위스 치즈 모델(Swiss Cheese Model)처럼 오류의 연쇄를 막아줄 방어막이 취약해 져 사고로 이어질 위험성을 내포한다. 이러한 단독 조종 환경의 인적 오류 위험을 관리하기 위해 일반항공(GA; General Aviation) 분야에서는 승무원자원관리(CRM; Crew Resource Management)의 원칙을 단독 조종사에게 맞게 발전한 단독 조종사 자원관리(SRM; Single-Pilot Resource Management) 개념을 발전시켜 활용해 왔다. 단독 조종사 자원관리(SRM)는 1명의 조종사가 가능한 모든 내외부 자원(자동화 시 스템, 항법 장비, 관제 정보, 개인의 지식 및 경험 등)을 효과적으로 관리하여 안전 과 운항 효율을 극대화하는 인지적 및 절차적 체계이다. 하지만 이는 기존 일반항 공(GA) 분야의 단독 조종사에 초점을 맞춘 것으로 도심항공교통(UAM) 운항환경의 특수성과 고도의 자동화 시스템과의 상호작용까지 고려하는 것이 필요하다. 따라서 도심항공교통(UAM)의 상용화를 앞둔 현시점에서 초기 도심형항공기(eVTOL) 조종 사에게 필요한 단독 조종사 자원관리(SRM) 구성요소가 무엇인지 규명하고 체계화 하는 연구는 안전한 운항 기반을 마련하기 위한 선결 과제라 할 수 있다. 이에 본 연구는 초기 도심항공교통(UAM) 운항 체계의 안전 요소로서 단독 조종사 자원관 리(SRM)의 역할을 조명하고 실제 운용 시나리오를 기반으로 한 델파이 기법(1차 델파이 조사)을 통해 도심형항공기(eVTOL) 조종사에게 추가로 요구되는 구성요소 를 검토하였다. 나아가 각각 구성요소의 중요도를 개별적으로 검증하여 당위성을 규명(2~3차 델파이 조사)하였다. 1차 델파이 조사 분석 결과 기존의 단독 조종사 자 원관리(SRM) 10가지 구성요소는 도심항공교통(UAM) 환경에서도 유효하다는 의견 이 다수였다. 새로운 요소보다는 도심 운항 및 도심형항공기(eVTOL) 기술 특성에 따라 각 요소의 구체적 행동 지표와 적용 범위가 심화 및 확장되어야 한다는 점이 강조되었다. 특히 복합 위험이 연쇄적으로 발생하는 도심항공교통(UAM) 운항환경 에서는 요소 간 상호작용을 고려한 우선순위 설정과 인지적 자원관리의 중요성이 반복적으로 제기되었다. 2차 델파이 조사 분석 결과 상황인식, 의사결정, 자동화 관 리, 위험관리, 협조(팀워크), 지형 충돌 방지인식은 정량적 통계 기준을 충족하여 전 문가 간 합의와 일관성이 확보된 항목으로 도출되었다. 반면 업무량 관리, 의사소 통, 회복탄력성, 놀람 당황 효과대처는 정량적 통계 기준을 충족하지 못하여 전문가 간 의견이 통계적으로 수렴하지 못하였다. 델파이 기법의 특성을 고려하여 전문가 합의가 수렴하지 못한 구성요소는 3차 델파이 조사 항목으로 설정하였다. 3차 델파 이 조사 분석 결과 2차에서 합의되지 못했던 4개 항목 중 놀람 당황 효과대처는 정 량적 통계 기준을 충족하여 합의되었으나 업무량 관리, 의사소통, 회복탄력성 3개 항목은 여전히 내용타당도 등 일부 기준을 충족하지 못하였다. 3단계에 걸친 델파 이 조사 결과 상황인식, 의사결정, 자동화 관리, 위험관리, 협조(팀워크), 지형 충돌 방지인식, 놀람 당황 효과대처 7개 항목이 도심형항공기(eVTOL) 조종사에게 요구 되는 단독 조종사 자원관리(SRM) 구성요소로 합의되었다. 본 연구에서 합의되지 못한 항목은 불필요성을 의미하기보다는 도심항공교통(UAM)이라는 미개척 분야임 을 고려하여 단순히 기각하기보다 후속 검증을 통해 개념적 명료성을 보완할 필요 가 있는 잠정적 검토 항목으로 분류하였다. 항공사고의 80% 이상이 인적 요인에 기인한다는 것은 이미 수많은 항공사고 조사 를 통해 축적된 통계적 사실이다. 이에 본 연구는 도심항공교통(UAM) 산업의 초기 안전 공백을 메우기 위해 단독 조종사 자원관리(SRM) 방안을 선제적으로 제시하였 다. 이를 통해 도심항공교통(UAM) 산업 초기의 최소한의 안전관리 초석을 마련하 는데 목적이 있다. 향후 인증받은 도심형항공기(eVTOL) 기반 실증연구를 통해 조 종사 자원관리 체계를 발전하고 보완시켜 나가는 데 유의미한 방향성을 제공할 것 으로 기대한다. 주제어 : 도심항공교통(UAM), 도심형항공기(eVTOL), 단독 조종사 운항(SPO), 단독 조종사 자원관리(SRM), 델파이 기법(Delphi Method)

목차 (Table of Contents)

• 목 차ⅰ
• 표 목 차ⅲ
• 그림목차 ⅳ
• 국문초록 ⅴ
• 제1장 서 론 1
• 1.1 연구 배경 및 목적 1
• 1.2 연구 방법 9
• 제2장 이론적 배경 11
• 2.1 승무원 자원관리(CRM)11
• 2.1.1 1세대 자원관리11
• 2.1.2 2세대 자원관리12
• 2.1.3 3세대 자원관리12
• 2.1.4 4세대 자원관리13
• 2.1.5 5세대 자원관리14
• 2.1.6 6세대 자원관리16
• 2.2 단독 조종사 자원관리(SRM) 17
• 2.3 단독 조종사 자원관리(SRM) 요소 구성20
• 2.4 도심항공교통(UAM) 및 미래항공모빌리티(AAM)22
• 2.4.1 도심항공교통(UAM)22
• 2.4.2 미래항공모빌리티(AAM) 23
• 2.4.3 운용 개념 및 제도적 배경 24
• 2.4.4 글로벌 규제 기관의 대응32
• 2.5 도심형항공기(eVTOL) 35
• 2.5.1 도심형항공기(eVTOL) 개발 현황 : Joby Aviation S4 사례 39
• 2.5.2 도심형항공기(eVTOL)의 기술적 특징 40
• 제3장 연구설계 51
• 3.1 연구 모형51
• 3.2 델파이 기법 54
• 3.2.1 델파이 기법의 역사와 개념적 배경54
• 3.2.2 델파이 기법의 필요성54
• 3.2.3 델파이 기법의 원리와 특징 54
• 3.2.4 델파이 기법 적용 55
• 3.2.5 연구의 신뢰성 55
• 3.2.6 통계 기준 56
• 3.3 설문 구성58
• 3.3.1 표본 선정 58
• 3.3.2 설문 절차 58
• 제4장 연구 결과66
• 4.1 인구통계학적 특성 66
• 4.2 델파이 조사 결과 분석70
• 4.2.1 통계 분석 요약70
• 4.2.2 1차 델파이 조사 73
• 4.2.3 2차 델파이 조사 77
• 4.2.4 3차 델파이 조사 80
• 제5장 결론 83
• 5.1 연구 결론83
• 5.2 연구의 시사점 87
• 5.3 연구의 한계 88
• 참고문헌 89
• ABSTRACT92
• 부록. 설문지 96