계층적 충돌 위험 평가 모델 개발: 군용 헬기와 BVLOS 무인기의 공역 공유 가능성 분석
Development of a Hierarchical Collision Risk Assessment Model: Feasibility Analysis of Shared Airspace Between Military Helicopters and BVLOS Unmanned Aircraft
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초록
본 연구는 군용 헬리콥터와 비가시권 비행(BVLOS) 무인 항공기 간의 공역 공유 가능성을 평가하기 위해 계층적 충돌 위험 평가 모델을 제안한다. 공간적 충돌 분석을 위한 GAS 모델과 최적 경로 탐색을 위한 RRT* 알고리즘을 통합하여, 홍천군 지역을 대상으로 고도 제한 상승(Zmax) 및 대량 무인기 운용 시나리오를 시뮬레이션하였습니다. 분석 결과, 단일 무인기의 경우 시간당 충돌 확률이 10e-9 미만으로 나타났으나, 무인기 편대 규모(n)가 증가함에 따라 확률이 선형적으로 증가하는 것으로 확인되었다. 군용 헬리콥터의 저고도 운용 특성(훈련, 호버링 등)과 대규모 무인기 운용으로 인한 위험 요인을 고려할 때, 전략적 분리 프로토콜과 실시간 공역 관리 시스템의 도입이 필수적인 것으로 판단된다. 본 모델은 정책 입안자 및 기술 개발자에게 무인기를 군용 공역에 안전하게 통합하기 위한 실행 가능한 통찰을 제공한다.
Abstract
This study proposes a hierarchical collision risk assessment model to evaluate the feasibility of shared airspace between military helicopters and BVLOS unmanned aircraft. By integrating a GAS model for spatial collision analysis and the RRT* algorithm for optimal pathfinding, we simulated scenarios involving increased altitude limits (Zmax) and mass unmanned aircraft deployment in Hongcheon-gun. Results showed that collision probabilities remained below 10e-9 per hour for a single unmanned aircraft but scaled linearly with fleet size (n). Given the unique low-altitude operations of military helicopters (e.g., training, hovering) and risks from large-scale unmanned aircraft operations, strategic separation protocols and real-time airspace management systems are critical. The model provides actionable insights for policymakers and engineers to safely integrate drones into military airspace.