[기획] UAM이 뭐길래... 전 세계 테크 기업들 사활

안정적인 운항 성능으로 UAM(도심항공교통)의 미래를 선도하고 있는 미국의 하이테크 기업 조비 에비에이션(Joby Aviation)의 수직이착륙 항공기(eVTOL) <사진=조비 에비에이션> 

[관련 기사] [기획] 실증 넘어 K-UAM 시범도시 노리는 김포시

UAM 쇼크가 몰려오고 있다. 작은 드론에서 시작했지만 자동차, 컴퓨터, 스마트폰을 넘어 인류의 삶과 미래를 대변혁시킬 또 다른 물결이 눈앞에 일렁이고 있다. 드론을 이용한 치킨, 커피 배달은 이미 우리나라에서도 시작됐다. 앞으로 수년 뒤면 택배도 사람도 하늘을 날아 이동하는 시대가 오는 것이다. 한국형 도심항공교통(K-UAM) 실증 착수를 기점으로 시간과 공간의 제약을 허무는 UAM의 현재와 미래를 살펴본다. 

[김포인뉴스 기획 'UAM이 미래다' - 글 싣는 순서]

① UAM이 뭐길래...전 세계 테크 기업들 사활

② 실증 넘어 K-UAM 시범도시 노리는 김포시

③ "한강·아라뱃길·항공산단 모두 갖춘 최적지"

현대자동차 S-A1 <사진=현대자동차>

궁극의 3차원 입체 교통수단 UAM

UAM(Urban Air Mobility)은 말 그대로 도심 하늘을 날아다니는 교통수단과 이들의 비행을 안전하고 안정적으로 유지해주는 시스템을 말한다. 

출퇴근 시간이면 꽉 막히고 새로 구축하기에는 비용이 많이 드는 도로와 철도망을 뛰어넘어 하늘을 이용하는 3차원 입체 교통이 바로 UAM이다. 

친환경, 저소음 항공기와 승강장 격인 버티포트를 활용해 화물과 승객을 안전하고 편리하게 수송할 수 있어 궁극의 교통수단으로 불린다.   

UAM은 크게 항공기와 하늘길인 회랑, 이착륙을 위한 버티포트로 구성된다.

UAM 항공기는 친환경 전기동력의 수직이착륙이 특징이다. 그래서 일반 비행기처럼 긴 활주로가 필요 없고 헬기처럼 건물의 옥상 정도면 이착륙이 가능하다.   

회랑(Corridor 回廊)은 UAM의 안전한 운항을 위한 전용 하늘 구역(공역 空域)으로 UAM 항공기가 목적지로 이동하는 통로다. 

비를 안 맞고 건물과 건물 사이를 이동할 수 있는 복도처럼 서로 다른 곳으로 안전하게 이동할 수 있는 하늘길이 회랑이다.  

버티포트(Vertiport)는 UAM이 이착륙하기 위한 기반시설로 육지는 물론 호수나 바다 또는 건물의 옥상에 둘 수 있다. 

이용객이 승하차하거나 다른 UAM으로 환승할 수도 있고 화물도 같은 방식으로 운송할 수 있다. 필요에 따라 배터리 충전, 교체나 휴게·정비시설을 둘 수도 있다. UAM과 이용객을 위한 정류장, 터미널이면서 주유소와 휴게소인 셈이다.

UAM 업계에서는 특정 하늘길만 이용하는 고정형 회랑 방식으로 시작해 사업이 성장하면서 그물처럼 계획된 회랑망을 이용하게 될 것으로 전망하고 있다.

이후 항공기와 회랑, 버티포트 등 전체적인 시스템의 안정성이 충분히 검증되고 관련 산업이 무르익으면서 자유로운 비행이 가능한 방식으로 발전을 예상하고 있다. 

이때부터는 우리가 상상하는 ‘하늘 자동차’를 갖게 된다. UAM의 비행가능 거리 내에 있는 곳이라면 어디라도 주소를 입력해 자율비행을 하든 직접 운전해서 갈 수 있는 것이다. 

버터플라이 <사진=한화시스템>

조비? 도요타? 현대차‧한화 등 각축

초기 단계인 UAM 산업에서 가장 핵심은 항공기 즉 비행체다. 이를 줄여서 eVTOL(electric Vertical Take off Landing 전기수직이착륙) 항공기라고 한다. 

eVTOL 항공기는 아직 실용화 되지는 않았지만 현재 항공사, 자동차 제조사, 스타트업 등 전 세계적으로 500여 개사가 개발 중이다.

전통적인 항공기 제작사인 에어버스, 보잉, 벨 테스트론, 엠브레어는 물론 우리나라의 KAI(한국항공우주산업)가 eVTOL 모델을 발표했다. 

보잉사는 위스크 에어로 사와 공동으로 코라 모델을 개발 중이고 다른 항공사들은 독자적인 모델을 개발하고 있다. 

항공사 못지않게 세계 굴지의 자동차 회사인 폭스바겐, 도요타, 포드, 메르세데스 벤츠, 혼다, 제너럴 모터스, 현대차도 UAM 사업 참여에 매우 적극적이다. 

전통적인 자동차 제조사들은 미래 비행체인 eVTOL 개발에 따른 새로운 기술적 장벽을 극복하기 위해 자신들의 기체 제작 및 생산능력의 강점을 살리고 스타트업 업체들의 기술을 활용하기 위해  손을 잡거나 투자를 통해 UAM 기체를 개발하고 있다.

토요타는 조비와 메르세데스는 볼로콥터, 스텔란티스는 아처 에비에이션과 협업하고 있으며 현대차와 폭스바겐은 독립 법인을 세워 각각 독자 모델을 개발하고 있다. 

현재 eVTOL 개발에 선두를 달리고 있는 스타트업 업체는 단연 조비 에비에이션이다. 조비는 미국의 스타트업 업체로 초기 UAM 사업을 시작한 우버 엘리베이터를 인수하고 미 항공우주국(NASA)과 공군의 기술 지원을 받아 eVTOL 개발을 선도하고 있다.

최근 시제기로 8,530km 누적 비행거리를 달성하고 내년인 2024년 인증을 마친 뒤 2025년 상용화 서비스를 앞두고 있다. 

일본 도요타로부터 많은 투자를 받았으며 SKT와 전략적 업무협약을 맺고 한국의 K-UAM 실증사업인 그랜드 챌린지에도 참여하고 있다.  

현대차와 함께 국내 UAM 산업의 양대 축을 이루는 한화시스템도 미국의 오버에어와 함께 eVTOL 항공기를 개발하고 있다.

KAI(한국항공우주산업)의 AAV(미래형 항공기체) <사진=한국항공우주산업>

운행거리‧시간‧안전... 해결 과제는?

UAM 사업 초기에는 주로 공항과 도심을 운행하는 ‘공항셔틀’이 서비스 모형으로 꼽힌다. 이에 따라 초기에는 30km 이내의 거리를 20여 분 내외로 이동하게 될 전망이다.  

한국행정학회 ‘수도권 도심항공 모빌리티 수직이착륙장 위치 선정, 경로설정 및 운행 소요시간 분석’을 재구성하면 초기 UAM 비행속도를 150km/h로 설정할 경우 인천국제공항에서 인천계양(이마트계양점)까지 접근, 대기, 운항시간을 합한 총 소요시간은 승용차 38분, 버스는 1시간 25분이 걸리지만 UAM은 30분이면 가능한 것으로 분석됐다. 

UAM의 속도를 240km/h, 300km/h로 높일 경우 이동 소요시간은 각각 24.5분, 22.6분까지 빨라진다. 승용차를 이용하는 시간보다 훨씬 빠르게 움직일 수 있는 것이다.

UAM이 상용화를 거쳐 대중화까지 성공하려면 경제적이고 안전한 기체 개발과 운항 시스템 확보는 물론 이용객들이 거부감 없이 받아들일 수 있는 수용성도 관건이다. 

사람들이 승용차나 버스 등 대중교통을 이용하는 것보다 UAM을 타는 게 훨씬 더 편리하고 안전하고 경제적이라는 판단이 있어야 하는 것이다.

특히 안전성을 보장하기 위해 UAM은 기상 상태는 물론 새, 드론 등 비행체와의 충돌을 피하기 위한 탐지, 회피 기술과 함께 최적의 경로를 설정하는 자율비행 기술이 적용된다.  

또한 기체 내 고장을 자동 감지하고 기존의 싱글 로터 헬기와 달리 여러 개의 분산된 동력 시스템을 가지고 있어 한두 개의 로터에 결함이 발생해도 나머지로 비행을 지속해 안전한 착륙을 보장하도록 설계되고 있다. 

최구길 기자

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[참고자료] 

UAM, 3차원 길을 연다(하이투자증권)

도심항공교통(UAM) 현황과 전망(한국자동차공학회) 

UAM 현황과 신산업으로서의 발전 방향(한국산업기술진흥원)

한국형 도심항공교통(K-UAM) 운용개념서 1.0(UAM Team Korea)

한국형 도심항공교통(K-UAM) 기술개발 로드맵(국토교통부 등 관계기관 합동)

김포시 도심항공교통(UAM) 체계 구축을 위한 기본계획 수립(도심항공교통협회)

한국형 도심항공교통(K-UAM) 그랜드챌린지 운용계획(국토교통부 미래드론교통담당관) 

수도권 도심항공 모빌리티 수직이착륙장 위치 선정, 경로 설정 및 운행 소요시간 분석(한국행정학회) 

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