미래기술 도심 항공 모빌리티(UAM)

1. UAM 뜻

 UAM(Urban Air Mobility)은 전동 수직 이착륙기(eVTOL)를 활용해 지상에서 450m 정도의 저고도 공중에서 이동하는 도심 교통 시스템으로 기체, 운항, 서비스 등을 총칭하는 개념이다. 우리말로는 ‘도심 항공 모빌리티’라고 한다.

혼잡한 도로를 피해 상공을 활용하고 싶다는 인간의 욕망이 배터리 기술의 발전 덕분에 전기로 구동하는 소형 항공기로 현실이 될 날이 다가오고 있다.

 

1) 플라잉카와 UAM의 차이

NASA에서 30년 일하다 현대 모빌리티에 전격 발탁된 UAM 사업부 사장 신재원 씨는 대중이 이해하기 쉽게 하늘을 나는 자동차(플라잉카)라는 용어를 쓴 것뿐이지 UAM은 지상을 달리던 자동차에 날개가 튀어나와 날아오르는 게 아니라고 말한다. 플라잉카는 도로 주행과 공중 비행이 모두 가능한 자동차를 말하기에 UAM과 같은 개념이 아니며 공중에서 이동한다는 교집합이 있다고 보면 된다.

 

2) eVTOL과 UAM의 차이

eVTOL은 전기 동력으로 근거리를 낮게 이동하는 수직 이착륙 비행체라는 뜻이고 UAM은 더 넓은 개념으로 eVTOL을 활용하는 기기, 서비스, 운행 시스템 등을 총괄하여 표현하는 것이다.

현대차그룹이 그리는 미래 모빌리티 모습

2. UAM이 혁신적인 미래 기술인 이유

기존의 2차원적 운행을 3차원 운행으로 바꾸는 패러다임의 전환이 이루어진다.

앞서 말한 현대의 신재원 사장은 항공과 자동차의 장점만 땄다고 설명했다. 바로 하이테크 산업이면서 시장 규모는 엄청나게 큰 항공 분야의 장점, 대량생산을 하면서 높은 퀄리티를 유지하고 원가를 절감하는 자동차 제조사의 장점을 말한다. 현대차가 전기차, 수소연료전지 기술을 항공 쪽에 적용하면 다른 경쟁 업체보다 앞설 수 있다고 소개했다.

 

3. 대표적인 eVTOL 운용 유형

유형	윙 리스(Wingless. 멀티콥터)
	4개 이상의 고정 프로펠러를 갖춘 분산 추진 형태
	운항 거리	탑승 규모	속도	대표제품
	55km 이내 도시내 이동에 적합	2인 대중화된 것은 ‘드론’이라 불리는 소형 무인 멀티콥터	시속 70~120km	독일 볼로콥터 사의 볼로시티

 

유형	리프트+크루즈(Lift+Cruise)
	전진 방향 고정식 프로펠러에 수직 이착륙 시 양력을 발생시키는 상승 프로펠러가 결합한 형태
	운항 거리	탑승 규모	속도	대표제품
	95km 이내 도시 간 이동 가능	2인~4인	시속 150~200km	미국 위스크 에어로 사의 ‘코라’가 대표적

 

유형	벡티드 스러스트(Vectored thrust, 추력 편향 방식)
	이착륙, 정지 비행 등에 적합하도록 다양한 각도로 기울일 수 있는 여러 개의 프로펠러 또는 덕티드 팬을 갖춤
	운항 거리	탑승 규모	속도	대표제품
	300km 이내 도시 간 이동에 적합	2인~4인	시속 180~250km	유럽의 ‘바하나’. 독일의 ‘리리움’이 대표적

 

4. UAM 기술

전기 추진, 수직 이착륙, 저소음과 친환경성, 안전성, 자율주행 기술을 대표적으로 꼽을 수 있다.

 

하드웨어/소프트웨어/인프라 서비스 방면으로 나누어 살펴보면 다음과 같다.

 

1) 하드웨어 측면

기체 관련 기술이 고효율•저소음•저탄소 배출 등의 도심 운용조건을 충족해야 한다. 이를 위해 고밀도 배터리, 저중량•고강도•친환경 소재여야 한다.

 

2) 소프트웨어 측면

운항 및 관제 관련 기술이다. 운항 안정성 및 경제성 확보를 위한 자율 비행 및 충돌회피 기술, 최적 항로 예측, 비행 관제 등에 대한 기술이 필요하다.

더 세부적으로 보면 지상 원격조종 시스템, 자율주행 및 도심 항공 교통 관리 시스템(Urban AI), 저고도용 통신･항행･감시 관련 기술, 제어 안전 기술, 사이버 보안 기술 등이 있다.

수직이착륙(VTOL), 분산 전기추진(DEP), 고출력 모터 및 엔진 효율, 차세대 로터/프로펲러, 소음 저감 추진 등 추진 계통 기술도 중요하다.

 

3) 인프라･서비스 측면

도심 내 환경에서 UAM 용 이착륙장을 확보하기 위한 버티포트(Vertiport) 구축 기술, 대중교통수단으로써 타 교통수단과의 환승･연계 시스템이 필요하다.

ICT 기술을 활용하여 실시간 UAM 예약･발권 시스템 및 기존 대중교통과의 환승 연계 시스템을 구축해야 하고, UAM 서비스용 플랫폼을 개발해야 한다.

 

출처: <한국형 도심항공교통(K-UAM) 기술 로드맵> 국토교통과학기술진흥원

 

 5. UAM 시장과 글로벌 현황

글로벌 투자은행 모건스탠리에 따르면 전 세계 UAM 시장 규모는 2021년부터 연평균 30% 성장해 2040년에는 1조 47400 억 달러(약 1994조 원) 규모가 될 전망이다. 또 국토부는 세계 UAM 시장 규모가 2025년 13조원에서 2040년 741조원까지 성장할 것으로 예상한다.

현재 UAM 기체를 개발하기 위해 뛰어든 전 세계 주요 OEM과 스타트업 기업들은 2023년 현재 343개 업체다. 매우 다양한 콘셉트들이 나오고 있으며 이런 현상은 100여 년 전에 인류가 비행에 대한 꿈을 실현하기 위해 무수한 항공기 콘셉트를 구상했던 항공의 태동기와 매우 흡사하다고 한다.

한국의 UAM 개발사는 주요 국가별 UAM미국 130개, 영국 25개, 독일 19개, 프랑스·일본 12개에 비해 크게 부족하다. 국내에서 UAM을 개발하고 있는 기업은 전 세계 기체 개발 기업(343개)의 1.2%에 불과한 현대자동차, 한화시스템, 대한항공, KAI, 한국항공우주연구원 등 몇 개 사 뿐이다. 자율비행기술, 모터, 관제 등 아직 주요 분야의 기술 수준은 세계 최고 수준의 60∼70%에 불과하다는 평가다.

 

6. 주요국의 UAM 관련 국가 프로젝트 동향

1) 미국

미국은 2000년대 초부터 미 항공우주국(NASA)을 중심으로 UAM 기체 개발에 주력했다. NASA의 UAM 실증사업 및 미 공군(USAF)의 eVTOL 기술 획득 프로그램 등을 통해 UAM 생태계 구축을 지원하고 있다.

2023년까진 최고 시속 160km/h 이상, 3~8인승, 1시간 이상 지속 비행할 수 있는 기체를 출시하는 것을 목표로 베타 테크놀로지, 조비 에비에이션 등 기업에 투자를 집중하고 있다.

 

2) 유럽

EU는 산업계와 함께 공공서비스에 UAM 기술을 적용하는 프로젝트를 진행 중이며, 국가별로도 산업계와 협력하여 UAM 기반을 구축하고 있다. SAFIR-Med 프로젝트*를 통해 8개국의 17개의 산업계 파트너와 함께 추진 중이다.

프랑스의 경우 eVTOL 생태계 구축을 위해 Volocopter 및 Skyport와 함께 공동으로 파리에서 test-bed 구축 및 관련 프로젝트 추진 중이며 헬싱키-반타 공항에서 도심까지의 에어택시 운용 실증을 수행했다(’19.08)

 

3) 일본

도요타, 후지스 등 15개 기업이 공동으로 ‘카티베이터(Cartivator)’를 출자하고 이를 통해 공동기술 개발, 스타트업 지원 등 다양한 활동을 추진 중이다.

 

4) 중국

UAM 산업 개발을 국가전략으로 격상하고 관련 정책과 표준 수립에 나서고 있다. 중국은 글로벌 1~2위 상용 드론 제조업체 DJI, 유니의 기술력을 바탕으로 무인비행체 시험 운영을 하고 있다.

중국민용항공총국은 무인 비행 사업 활성화를 위해 자국 내 시험지역을 지정하며 eVTOL에 대한 형식･감항증명을 진행하면서 시범 운영도 진행 중이다.

 

5) 싱가포르

항공 당국을 중심으로 기업과 협력하여 화물운송을 포함한 UAM 시범 서비스를 진행하고 있다

 

6) 우리나라

2025년 상용서비스 최초 도입을 목표로 하고 있다.

상용서비스 최초 도입 전인 ’20년~’24년의 준비기를 거쳐 상용서비스가 최초로 시작된 이후인 ’25년~’29년의 초기, ’30년~’35년 성장기를 지나 ’35년 이후 성숙기에는 UAM 서비스 이용을 보편화하고 기체의 자율 비행울 실현한다는 목표다.