2025년 최초 상용서비스를 앞두고 진행 중인 한국형 도심항공교통(UAM) 실증사업인 'K-UAM(Urban Air Mobility) 도심항공모빌리티 그랜드 챌린지'에서 국내 이동통신사가 '상공망 통신 품질 측정 통합 솔루션' 기술 등 관련 사업에서 가시적인 성과를 내고 있다.

이통사는 UAM 3대 축 가운데 하나이자 핵심 기술인 '상공망 무선통신'을 맡는다. UAM에서 가장 중요한 대목은 안전성이다. 안전성이 보장되기 위해선 항공 네트워크와 항공기가 이동하는 통로에 대한 교통 상황을 실시간으로 관리하는 플랫폼이 필수인데, 이 플랫폼을 구현하는 데 필요한 것이 통신기술이다. 

상공망 주파수를 5세대 통신(5G)으로 할지, 새로운 별도 주파수를 개설할지 아직 결론이 나지 않았지만 이통사는 UAM 기체와 유사한 통신 환경을 갖춘 드론을 활용해 내년에 실시될 종합실증사업에 대비하고 있다. 주파수 대역에 대해 정부가 결론을 내리면 더욱 구체적인 기술 개발을 속도감 있게 추진할 것으로 전망된다. 
 
SK텔레콤(SKT)은 올 8월 K-UAM 그랜드챌린지 1단계 실증사업이 시작되자 곧바로 UAM용 상공망에 대한 통신 품질 실·예측과 분석 가능한 통합 솔루션과 시뮬레이터 개발을 알렸다. SKT는 상공망 통신 품질 통합 솔루션 개발을 위해 300~600m 운항 고도와 시속 100~150㎞ 순항 속도로 도심·준도심·관광지역 상공 항로를 비행하는 UAM 기체와 유사한 통신 환경을 갖춘 드론을 활용했다. 
   
드론을 활용해 개발한 통합 솔루션은 드론을 통해 측정한 상공망 품질 데이터를 분석 툴을 활용해 실시간 표시하고, 측정 결과를 지도·그래프·도표로 시각화해 나타내도록 한다. 통화·소셜네트워크서비스(SNS)·동영상 시청 등 UAM 탑승객이 스마트 디바이스를 사용하는 시나리오를 적용해 상공망 통신 서비스 품질도 정확히 평가할 수 있도록 했다.

UAM용 상공망 통신 품질 예측을 위한 시뮬레이터는 비행경로·고도 설정·안테나 높이·상향 틸트·지향 각도와 빔 패턴 등 통신 품질에 변화를 주는 여러 요소에 대한 영향을 통합 분석할 수 있다. 기지국 설치 환경과 지상망 간섭 등 현실적인 제약 상황을 고려한 상공망 투자비 산출과 최적 설계 방안 도출에 활용할 수 있다.

통합 솔루션과 시뮬레이터는 유기적으로 통합 운영될 수 있도록 개발했다. 드론으로 측정한 상공망 품질 실측 데이터는 표준 전파 모델을 적용한 예측 시뮬레이터에 반영해 실·예측 오차를 최소화하는 데 사용한다. 시뮬레이터가 제공하는 최적의 상공망 기지국 구축·설정 방법은 테스트 상공망에 적용돼 이후 실증·상용 상공망 통신 품질 성능 향상에 쓰인다.
 
KT는 UAM 전용 5G 상공망 기술인 '스카이링크'를 개발했다. 이 기술에는 UAM 운항 고도 구간에서 커버리지 홀이나 간섭이 발생하지 않도록 한 3차원 커버리지 설계 기술이 들어 있다. 주요 트래픽 전송 품질을 보장하는 네트워크 슬라이스 기술과 5G 항공망 커버리지를 효율적으로 확보하는 특화 안테나 기술도 적용했다. 상공에서도 안정적인 5G 서비스를 제공할 수 있는 이유다. 

5G 상공망 특화 안테나는 UAM 비행경로인 회랑(고도 300~600m·폭 100m)에 효과적이다. 기존 지상 안테나보다 5G 상공망 커버리지를 더욱 효율적으로 확보할 수 있도록 만든다. 향후 상공망 커버리지 구축 때 투자비 절감 효과 등을 기대할 수 있다.
 
최근에는 UAM 교통관리 시스템인 '스카이아이즈'도 공개했다. 스카이아이즈는 AI 교통관리 기술로 UAM 안전 운항과 스케줄 관리를 돕고, UAM 교통 디지털 트윈 기술을 바탕으로 운항 수요를 예측해 최적 운항 스케줄을 도출하는 시스템이다.

KT는 UAM 운항 수요를 예측하고 운항 환경과 자원을 바탕으로 최적 운항 스케줄을 도출하는 '운항 자원 효율화', 비행체 간 안전거리를 확보하고 실시간 비행 상황을 확인하는 '동적 교통관리'를 목표로 스카이아이즈를 개발 중이다. 끊김 없는 통신으로 비행체를 감시하고 관제하는 '안전한 비행관리' 등도 주요 목표로 내세웠다.
 
LG유플러스는 상공망 통신 대신 '교통관제(UATM) 플랫폼' 시스템 개발에 초점을 맞추고 있다. 안정적인 비(非)지상 네트워크와 이를 기반으로 회랑 내 교통을 실시간으로 관리하는 플랫폼이 필수 요소라는 계산에서다.

UATM은 △비행 계획서 분석·승인 △충돌·회랑 이탈 등 교통 흐름 관리 △상공 통신 품질 관리 등 자동화된 서비스를 제공하는 지능형 플랫폼이다. 주요 역할은 조종사와 관제사가 서로 실시간으로 교신하고, 돌발 상황에 즉시 대처하게 해 도심 상공에서도 기체를 안전하게 운항할 수 있도록 돕는 것이다.

우선 UATM은 비행 계획을 승인하거나 수정·반려하는 기능을 제공한다. 이를 위해 출발·도착 버티포트와 운항 지점 위치·고도·속도·시간 등을 바탕으로 4차원(4D) 경로를 생성한다. 이후 출발·도착 버티포트와 회랑 이용 가능 여부, 기·공·장애물 등 예측 경로에 대한 항공 정보, 비행계획서 중복 여부를 검토한다. 

특히 운항 중 충돌·회랑 이탈 등 교통 흐름을 관리하고, 4차원 경로를 기반으로 기체와 기체·지상 장애물, 다른 비행 물체 간 충돌 가능성을 예측하고 회피할 수 있도록 한다. 비행계획서와 실시간 운항 정보 간 일치 여부, 기체 회랑 이탈을 지속적으로 모니터링해 안전한 운항 정보를 도출한다. 이를 바탕으로 시간이나 항로 등을 조정해 회랑 혼잡도를 관리한다.

UATM은 3차원(3D) 통신 지도를 바탕으로 최적의 상공 통신 품질을 관리하는 기능도 탑재했다. 조종사와 관제사가 안정적으로 필수 운항 정보를 송수신하고, 승객이 기내에서 고품질 인터넷 서비스를 이용하는 환경을 제공하기 위해 기체 통신 상황을 실시간으로 모니터링한다. 
 
국토교통부에 따르면 글로벌 UAM 시장 규모는 초기 상용화 시점인 2025년 109억 달러(약 15조원)에서 2030년 615억 달러(약 80조원)로 성장하고, 2040년에는 6090억 달러(약 800조원)에 이를 것으로 전망된다. 국내 UAM 시장 규모는 2040년 13조원에 달할 전망이다. 16만명 일자리 창출 효과와 24조원 상당 생산 유발 효과, 11조원 규모 부가가치 창출도 예상되고 있다. 

2040년 800조원 규모로 점쳐지는 UAM 사업은 대표적인 미래 먹거리이자 그리 머지않은 시기에 확장될 신사업으로 떠오르고 있다. 이통사는 각기 다른 업권의 기업과 손을 잡았다. 향후 수익성을 따졌을 때 동종 업계와 협업하는 것보다 각자도생이 더 현명한 선택이라는 판단이다.

SKT는 한국공항공사·한화시스템·티맵모빌리티로 구성된 'K-UAM 드림팀'을 꾸려 K-UAM 그랜드챌린지에 참여했다. KT는 현대차·대한항공·현대건설·인천국제공항공사로 이뤄진 'K-UAM 원팀', LG유플러스는 한국항공우주산업(KAI)·카카오모빌리티·GS건설·GS칼텍스로 구성된 'K-UAM 퓨처팀'에 각각 참여 중이다.

각 컨소시엄은 지자체와 연결고리도 단단히 하고 있다. 아직 UAM 사업권이 특정 지역과 노선에 대한 방향으로 흘러갈 가능성을 염두에 둔 전략이다. SKT가 꾸린 K-UAM 드림팀은 제주도와 손잡았다. K-UAM 드림팀은 내년 전남 고흥에서 시작되는 UAM 정부 실증사업에 참여하고, 2025년 제주에서 시범사업에 돌입할 계획이다.

LG유플러스가 참여한 K-UAM 퓨처팀은 부산시와 업무협약을 체결했다. 퓨처팀은 부산시와 함께 부산 UAM 회랑 실환경 비행 연구, 권역별 버티포트 입지 조건·운용조건 연구 등 현지 UAM 상용화를 위한 기초 연구에 착수했다. 2026년까지 UAM 초기 상용화 1개 노선 이상을 목표로 실증을 추진할 예정이다.

KT가 참여한 K-UAM 원팀은 3개 컨소시엄 중에서 가장 늦게 지자체와 협력하고 있다. 원팀은 인천시와 UAM 상용화를 위한 업무협약을 맺었다. K-UAM 원팀과 인천시는 시 도심·도서 지역에서 UAM 서비스를 성공적으로 실현하는 것을 목표로 지속 가능한 UAM 생태계·상용화 준비에 협력할 방침이다.
 
이통사가 드론을 활용한 상공망 통신 기술 등 UAM 사업 관련 기술 개발에 속도를 내고 있지만 아직 구체적인 단계까지는 들어서지 못한 상황이다. 정부가 상공망 전용 주파수 대역을 무엇으로 할지 결정하지 않았기 때문이다. UAM 사업 주관기관인 국토부는 항공망 전용 주파수를 5G로 할지, 새로운 별도 주파수를 개설할지 아직 검토 중에 있다. 

UAM 기체를 안전하게 운항하기 위해 가장 필수적인 요소는 지상망과 간섭이 없는 도심 상공(300~600m)에서 사용할 UAM 전용 주파수 공급이다. 현재 실증사업과 기술 개발 초점은 5G·6세대 이동통신(6G) 등 지상 이동통신망에 맞춰져 있다. 하지만 이는 지상에서 쏘아 올려야 해 고층 빌딩으로 인한 반사, 지상·상공 신호 충돌로 인한 지상 사용자 신호 간섭 같은 문제를 해결해야 하는데 풀기가 쉽지 않은 상황이다.

앞서 5G(3.5㎓)보다 고대역인 C대역(4~8㎓) 등에서 UAM 전용 주파수를 신규로 할당받을 가능성이 점쳐졌다. 하지만 비행체 신호 간섭 문제 등으로 인해 승객 데이터 통신까지 커버할 수 없다는 문제가 있다. 

이에 이통 3사는 UAM 상공망 통신을 위해서는 전용 주파수가 필요하다는 의견을 국토부에 전달했으나 국토부는 결정을 내리지 않고 있다. 국토부는 상공망 전용 주파수를 이통 3사 5G·6G로 할지, 새로운 주파수를 신설할지를 두고 고심 중인 것으로 전해진다. 새 주파수를 만든다면 이통 3사에 사업권을 주거나 새 사업자에게 허가를 내는 걸 검토 중이다. 이통사는 우선 5G를 활용해 기술을 개발해 주파수 대역이 결정되는 대로 속도감 있게 사업을 추진할 계획이다.