[아롱 테크] 제5 원소처럼, 하늘 길 달리는 제5의 차는 언제 실현될까?

뤽 베송 감독 제5 원소(원제 Le Cinquième élément), 브루스 윌리스가 하늘길을 달리는 택시 기사로 출연한다. 

국내 한 스타트업이 최근 자체 기술로 개발한 수직이착륙(sVTOL) 미래항공모빌리티(Advanced Air Mobility)를 선보여 관심을 끌었습니다. 미래항공모빌리티(AAM)는 최근 새로운 미래교통수단으로 떠오르고 있는 도심항공모빌리티(Urban Air Mobility) 분야에 활용되는 자율주행 기반의 전기비행체를 말합니다.

도심항공모빌리티(UAM)는 하늘길을 활용해 지상의 혼잡한 교통정체로부터 해방(Liberation from grid-lock)됨은 물론 누구나 이용가능한 비행의 민주화(Democratization of flight)를 제공하는 혁신적인 모빌리티 솔루션이라 할 수 있지요

현재 전 세계는 많은 인구가 대도시로 몰리면서 천만명 이상이 거주하는 메가시티가 급속하게 늘어나고 있습니다. 이러한 메가시티에서는 교통혼잡으로 인해 이동효율성이 떨어지고 물류운송비용 등 사회적 비용은 급증하고 있습니다. 

전기추진 기반의 수직이착륙(eVTOL : electric Vertical Take Off and Landing)이 가능해 활주로없이도 도심 내 이동이 가능한 AAM이 장시간 이동이 늘고 교통체증이 심해지는 문제를 극복하는 동시에 모빌리티의 패러다임을 변화시킬 것으로 기대되는 새로운 교통수단으로 떠오르는 이유입니다.

AAM은 이착륙을 위한 활주로나 공항, 헬기착륙장과 같은 공간제약이 없을 뿐아니라 전기모터를 상용하므로 기존 항공기 엔진에 비해 소음이 적고 배출감소 및 효율성 증가 등 다양한 이점을 갖추고 있습니다.

현대자동차그룹은 UAM(Urban Air Mobility : 도심 항공 모빌리티), PBV(Purpose Built Vehicle : 목적 기반 모빌리티), Hub(모빌리티 환승 거점) 등 미래 모빌리티 솔루션을 구상하고 있다.

또한 자율주행 기술을 기반으로 하고 있기 때문에 내비게이션은 물론 비행중 다른 비행물체나 전선 등과 같은 장애물 회피가 가능해 복잡한 도시환경에서 안전하고 효율적인 운영이 가능한 것이 특징입니다.

이러한 UAM 관련기술은 지난 2020년 미국 라스베이거스에서 개최된 세계 최대 IT 및 가전박람회 CES 2020을 통해 주목받기 시작했습니다. CES 2020은 모빌리티와 인공지능(AI)의 결합과 함께 현재 AAM의 콘셉트 개념인 개인항공모빌리티(Personal Air Vehicle)가 새로운 화두로 떠올랐지요.

당시 현대자동차가 미래도시 구현을 위한 스마트 모빌리티 솔루션과 함께 PAV 콘셉트인 S-A1을 공개한 것을 비롯해 에어버스, 볼로콥터, PAL-V, E-볼보, 에어로모빌, 에어로넥스트 등 수많은 PAV 관련업체 및 스타트업 기업들이 다양한 PAV 관련기술을 선보였습니다.

이후 UAM 관련기술이 급격히 발전하면서 새로운 형태의 다양한 AAM들이 등장하기 시작했고 무인 자율주행 드론을 이용한 배달 및 물류서비스가 선보이기도 했습니다.

최근 개발되고 있는 AAM의 경우 비행거리(항속거리)가 짧게는 35km에서 최대 280km 이상, 비행속도는 시속 110km/h에서 최대 330km/h까지 다양한 성능을 갖추고 있는 것이 특징입니다. 이러한 AAM의 핵심기술은 바로 수직이착륙 기술, 즉 eVTOL이라 할 수 있습니다.

eVTOL 기술은 크게 멀티로터(Multi Roter), 리프트&크루즈(Lift & Cruise), 틸트로터(Tilt Roter) 등 다양한 방식이 적용되고 있으며, 로터의 수와 구성에 따라 다양한 형태로 설계할 수 있습니다. 또한 설계에 따라 효율성, 안정성 및 비행특성 측면에서 서로 다른 장단점이 있습니다.

멀티로터 방식은 헬리콥터 또는 드론의 날개처럼 여러 개의 로터를 활용해 수직이착륙은 물론 추진, 회전 및 호버링(헬리콥터처럼 제자리에서 비행하는 기술)이 가능한 형태로 구조가 간단하면서 제어가 쉬워 안정성이 뛰어난 것이 장점입니다. 그러나 비행속도가 느리고 순항효율이 낮아 비행시간 및 비행거리가 제한적인 것이 단점으로 꼽힙니다.

틸트로터 방식은 수직이착륙을 할 경우에는 로터가 지면과 수직방향으로 향해 이착륙을 쉽게 도와주며, 비행 때에는 로터가 비행기 엔진처럼 앞쪽을 향해 90도로 회전함으로써 추진력을 얻는 방식입니다.

멀티로터 방식에 비해 비행속도도 빠르고 비행거리도 길지만 비행체의 형상이 기동성이 떨어지고 안전성이 떨어질 수밖에 없고, 별도의 틸팅장치를 갖춰야 해 구조가 복잡해져 생산 및 유지비용이 높은 것이 단점으로 지적되고 있습니다. 또한 멀티로터와 비교해 민첩성과 기동성이 떨어지고 돌풍에 취약한 부분도 있습니다.

리프트&크루즈 방식은 이러한 멀티로터와 틸트로터 방식을 결합한 방식으로 수직이착륙 때는 수직방향의 고정로터가, 비행 때에는 수평방향으로 고정된 로터가 작동하는 것이 특징입니다.

한편 이러한 AAM은 전기구동을 위한 배터리의 무게와 충전문제를 비롯해 기존 항공교통 관리시스템과의 통합, 비행체의 안전인증 등 아직까지 해결해야 할 과제가 많은 것이 사실입니다. 그런데도 UAM 관련기술 및 인프라 등 관련산업이 급속도로 발전하면서 미국, 영국, 독일, 일본 등 세계 각국에서 시장선점을 위한 다양한 정책과 기술지원을 서두르고 있는 추세입니다.

우리나라도 2020년 미래차산업 발전전략을 통해 2025년 AAM과 같은 새로운 이동수단인 플라잉 카(Flying Car)서비스 실용화를 추진한다고 밝혔는데요. 중앙부처는 물론 지자체와 학계, 공공기관, 관련기업 등이 참여하는 UAM 팀코리아 TF를 출범시켜 관련법규와 시험, 실정서비스, 인프라구축 등 관련사업 및 기술로드맵을 수립 및 지원하고 있습니다.

김흥식 기자/[email protected]