Fatti: A. Dopo il rifiuto di un primo decreto penale emanato con procedura abbreviata e l'opposizione al decreto penale della procedura ordinaria, con decisione penale del 4 luglio 2008 l'Ufficio federale dell'aviazione civile (UFAC) ha punito A._ con una multa di fr. 300.-- ritenendolo colpevole di contravvenzione alla legge federale del 21 dicembre 1948 sulla navigazione aerea (LNA; RS 748.0) per aver effettuato, in data 5 agosto 2005, ai comandi dell'elicottero immatricolato xxx degli atterraggi al lago di Y._, a un'altitudine di circa 2'100 m s.l.m., al di fuori delle aree di atterraggio ufficiali in montagna, nell'ambito di trasporti di persone a scopo turistico. B. A seguito della richiesta di A._ di essere giudicato da un tribunale, l'UFAC ha trasmesso gli atti alla Commissione del Tribunale del Distretto di Moesa per il tramite della Procura pubblica dei Grigioni. Con sentenza del 1° ottobre 2008, la Commissione del Tribunale distrettuale Moesa ha prosciolto A._ dall'imputazione di violazione della LNA. C. Adita con appello dell'UFAC, il 17 marzo 2009 la I. Camera penale del Tribunale cantonale dei Grigioni ha annullato la decisione della Commissione, ha ritenuto A._ colpevole di violazione dell'art. 8 cpv. 3 LNA unitamente all'art. 54 cpv. 1 dell'ordinanza del 23 novembre 1994 sull'infrastruttura aeronautica (OSIA; RS 748.131.1) e lo ha condannato a una multa di fr. 300.-- e al pagamento dei costi dell'intera procedura. In sostanza, la I. Camera penale ha escluso che i voli effettuati dall'imputato fossero dei voli di lavoro per i quali è possibile atterrare in montagna al di fuori delle specifiche aree di atterraggio designate dal Dipartimento federale dell'ambiente, dei trasporti, dell'energia e delle comunicazioni (DATEC). Benché i trasporti verso il lago Y._ fossero finalizzati al ripopolamento ittico del lago e alla sua pulitura, i passeggeri erano privi dell'autorizzazione dell'Ufficio cantonale per la caccia e la pesca. In assenza di tale autorizzazione, i voli incriminati sono quindi stati considerati voli di turismo per i quali gli atterraggi al di fuori delle aree di atterraggio in montagna necessitano una specifica autorizzazione del DATEC. D. Contro la sentenza di condanna A._ inoltra un ricorso in materia penale dinanzi al Tribunale federale. In via principale chiede l'annullamento della decisione del Tribunale cantonale dei Grigioni. In via subordinata, accertata la violazione del principio della celerità, postula l'abbandono del procedimento penale a suo carico o, in via ancor più subordinata, l'esenzione da ogni pena e dai costi giudiziari. Invitati a esprimersi sul gravame, la I. Camera penale chiede che il ricorso sia respinto nella misura della sua ammissibilità, la Procura pubblica dei Grigioni rinuncia a presentare osservazioni, mentre il Ministero pubblico della Confederazione è rimasto silente. Reagendo oltre il termine impartitogli, l'UFAC si limita a rinviare agli argomenti e alle conclusioni del suo ricorso alla I. Camera penale del Tribunale cantonale dei Grigioni. 