UAM은 Urban Air Mobility의 약자로 도심항공 모빌리티입니다. 온실가스 배출이 없는 친환경 동력을 이용한 수직이착륙 기체를 운용하면서 그와 관련된 인증, 제도, 유지보수, 인프라 등을 포함하는 “도심 통합 이동성”을 목표하고 있습니다.
미래의 교통체계가 필요한 이유
UAM이 무엇이며, 왜 중요한가?
UAM의 시작, 필요한 기술은?
UAM 기술은 어디까지 왔나?
UAM 성공을 위해 필요한 것은?
미래의 교통 체계가 필요한 이유
각국은 기후변화 대응과 인력의 대도시 집중화 현상에 따른 지상혼잡 등을 해소하기 위해 노력하고 있습니다. 따라서 미래형 교통수단과 같은 이동의 혁신이 필요하다는 것은 인류 공통의 문제였습니다.
다만 어떻게 발전할 것인가는 우리 세대가 해결해야 할 문제이며 자율주행 택시, 하이퍼루프, UAM, 전동킥보드, 플라잉 카, 드론, 무인항공기, 수소차, 전기자동차, 자율주행트럭 등과 같은 다양한 교통, 운송수단 개념이 등장하고 있습니다.
즉, 현 교통체계는 화석연료 기반의 교통, 운송수단이지만, 우리의 미래에서는 혁신적이고 새로운 교통체계를 통해 생산성을 늘리고 안전하고 편리한 신개념의 교통, 운송수단을 기대하고 있습니다.
다만, 미래의 교통 운송 수단은 과거와 다른 점이 있어야 합니다.
1. 사이버 보안 체계
- 무인 드론, 무인 자율주행의 기술 발전과 함께 무엇보다 사이버 보안 기술 향상이 동반되어야 하며, 그 이유는 사이버 공격이나 개인정보, 안전에 밀접한 연관이 있기 때문입니다.
2. 온실가스 배출 제로화
- IPCC에 따르면 인류에 의해 대기 중 이산화탄소 농도가 유례없이 증가하였으며, 증가 속도 또한 유례없이 빠르다고 보고하고 있습니다. 그 결과 지구는 예상할 수 없는 가혹한 기후변화로 인해 큰 문제에 직면했으며 각국은 탄소중립을 통한 이산화탄소 배출 제로화를 목표로 정책 이행을 하고 있습니다.
- 따라서, 미래의 교통체계는 온실가스 배출이 없어야 합니다.
3. 산업화, 경제성 확보
- 미래의 교통체계는 전 세계가 동참해야 하며 저렴하면서 친환경적이고 편리해야 합니다. 또한 안전하면서 질이 높은 일자리를 제공해야 대중의 인식이 정립됩니다.
- 결국, 지속가능한 교통체계가 되기 위해서는 산업 경제 유발 효과가 충분해야 합니다.
4. 지상도로 정체 해소
- 전 세계 모든 대도시의 지상 교통, 운송 체계는 혼잡하고 복잡합니다. 대도시의 인구 증가와 더불어 앞으로도 더 복잡해질 것이기 때문에 도로 교통 혼잡을 해소시킬 대안의 교통, 운송수단이 필요합니다.
- 그 무엇보다 대중이 편리하고 합리적으로 느낄 수 있는 인식이 필요하며, 유사한 교통 운송 개념이 UAM, 도심항공모빌리티입니다.
5. 교통 흐름 속도 향상
- 지상 교통 혼잡으로 인해 사람들은 불편함을 느끼고, 시간을 소비하고 효율성이 떨어지는 과거 경험을 개선시켜야 합니다. 따라서 미래 교통체계는 보다 저렴하면서 빠른 이동과 운송을 경험할 수 있는 체계가 있어야 합니다.
이러한 조건들이 만족할 수 있다면 앞으로 인류가 필요로 하는 미래의 교통운송 수단 및 이동 체계입니다.
UAM이 무엇이며 왜 중요한가?
UAM은 eVTOL(소형 전기 수직 이착륙 기체)를 활용하여 도시의 지상 혼잡에서 벗아날 수 있는 새로운 교통, 운송 수단이며, 이동 시간을 혁신적으로 향상 시킬 수 있습니다.
또한 다양한 플랫폼과 서비스를 제공할 수 있으며 혼잡한 대도시 외곽과 외곽 사이에 빠른 시간 안에 이동이 가능하기 때문에 부동산 시장에도 큰 변화를 예상할 수 있습니다.
따라서 UAM은 기체(부품, 소재) 제작, 인프라, 서비스, 유지보수, 보험, 플랫폼 서비스 등을 아우르는 종합적인 산업 생태계로 거대한 경제시장이 형성할 수 있습니다. 따라서 미래의 교통수단으로 불리고 있습니다.
기존 교통 인프라와 병행하여 운용되는 개념이기 때문에 산업 시너지 효과가 극대화 될 것으로 보고 있습니다. 이동 수단의 혁신으로 대도시의 큰 면적을 효율적으로 사용할 수 있게 됩니다.
이러한 UAM의 산업 생태계는 기체 부품 제작, 신소재 개발, 인프라 구축을 위한 건설, 운송 서비스, 유지보수, 정비 분야, 전력 공급, 교육/훈련, 보험, 기존 교통인프라와 연계 서비스 등 각종 분야의 서비스를 제공하는 개념입니다.
따라서, 이동의 혁신으로 다양한 산업생태계가 촉진되고 국가단위의 경제성장에 기여할 수 있습니다.
UAM에 필요한 기술
UAM 산업 생태계가 구축되기 위해서는 필요한 기술들이 있습니다.
그 분야를 보면 위성통신, 5G와 6G, 자율비행, 센서, 빅데이터, 모터, 배터리, IOT, 항법, 제어, 소재, 반도체, AI, 드론, 항공, 통신 등이 있습니다.
1. 기체 제작 기술 : 온실가스 배출 없이 도심에서 운행이 가능해야 하며, 온실가스 배출이 없어야 하기 때문에 2차 전지, 3차 전지 기술이 개발되어야 합니다.
eVTOL(Electric Vertical Take-Off and Landing)은 UAM을 대표하는 기체로 개발되고 있으며, 전기 동력을 사용한 수직이착륙 기체이기 때문에 도심 하늘을 효율적으로 비행할 수 있습니다.
2. 이착륙 인프라 구축 : eVTOL이 착륙할 수 있는 버티포트(Vertiport)라는 이착륙 인프라가 필요합니다. 그 인프라는 공항, 버스 정류장, 터미널과 같은 개념으로 탑승, 수속, 각종 편의 서비스를 제공할 수 있어야 합니다.
이착륙이 가능한 버티포트 종류에는 크게 3가지 형태로 나눌 수 있습니다.
| 구분 | 버티허브 | 버티포트 | 버티스탑 |
| 개념 | 허브공항 개념 | 지역 터미널 개념 | 버스정류장 개념 |
| 규모 | 다양한 이착륙장 | 두 개 이상의 이착륙장 | 한 개의 이착륙장 |
| 시설 | 정비, 충전, 소방, 의료 등 다양한 서비스가 가능한 시설 | 정비, 충전 시설 등 | 최소 시설 |
| 위치 | 대규모 공터가 있는도시 외각, 주요 공항 | 도심 및 주변부 중소도시 | 건물 옥상, 도심 외곽 |
| 연계교통 | 다양한 연계교통 | 다양한 연계 교통 | 연계 교통 제한 |
| 특이사항 | 비상시 버티포트로 활용 | 비상시 버티포트로 활용 | 비상시 임시 착륙장 활용 |
3. 유지보수, 정비 기술 인프라 구축 : 운항교육, 유지보수를 위한 정비 교육 등은 자동차 산업에서 파생되어 나올 수 있는 기술들이기 때문에 충분히 활용할 수 있으며 추가로 항공 인증, 제도들이 정부차원에서 뒷받침되어야 합니다.
4. 정부의 관련 제도 구축 : 교육, 훈련, 정비, 운송, 안전 등 관련 법규와 제도를 정비함으로써 UAM의 산업 생태계를 이끌어야 합니다.
5. 대중의 인식 변화 : 마지막으로 안전하면서 편리한 교통 운송 수단이란 인식이 필요하며 미래의 교통 서비스로 인식 전환이 필요합니다.
UAM(eVTOL) 개념의 시작
UAM의 시작 : 플라잉카 -> 무인항공기 -> 드론 -> eVTOL
UAM의 시작은 내연기관 동력을 사용하는 플라잉카였습니다.
이후 플라잉카 개념부터 무인항공기, 드론으로 전환되고 궁극적으로는 전기동력을 사용하는 UAM(eVTOL) 개념까지 도달하였습니다.
플라잉카(Flying car)
도로 주행 및 비행이 모두 가능한 교통수단이지만, 도심 내의 이착륙, 활주로 문제, 소음 문제 등이 예상되었습니다.
무인 항공기(UAV, Unmanned Aerial Vehicle)와 드론(Drone)
드론은 무인 항공기에 포함되어 있습니다. 다만 무인 항공기와 드론을 구분하는 방법은 항공법에서 찾을 수 있습니다.
무인 항공기는 “사람이 탈 수 없는 비행기, 회전 날개 항공기, 활공기, 비행선으로 원격 조작 도는 자동 조정에 의해 비행시킬 수 있는 것”이라고 정의하고 있으며, 그중 드론은 무게에 따라 나눌 수 있습니다.
결국 이러한 특징을 갖는 무인 항공기나 드론이 진화한 UAM 기체가 바로 eVTOL입니다.
UAM(eVTOL, 약어 : Electric Vertical Take-Off and Landing)
eVTOL은 UAM의 체계 중 핵심 인프라이며 전기 동력을 이용한 수직 이착륙 기체입니다. 기후위기에 대응을 위해 이산화탄소 배출이 없는 eVTOL의 디자인이 UAM을 대표하는 기체로 꼽히고 있습니다.
따라서 이차전지와 3차 전지(수소연료전지)를 이용한 eVTOL 개발 또한 다양한 민간기업에서 연구개발이 진행되고 있습니다.
eVTOL은 크게 3가지 형태로 구분 지을 수 있습니다.
3가지 종류 중 현재는 Lift + Cruise 형태가 UAM의 대표적인 기체로 인식되고 있습니다.
틸트로터와 고정익 회전익 기체는 동일하게 높은 전진비행과 낮은 제자리 비행이 효율적이지만 고정익 회전익 기체가 수직 이착륙에 더 활용성이 높기 때문에 도심비행 측면에서 유리합니다.
eVTOL의 개발 업체와 기체 형상
eVTOL 기체 제작은 배터리 기술과 자동차, 항공 기술에서 파생되어 나올 수 있는 기술과 부품들을 적용할 수 있기 때문에 이러한 기술과 대량생산체제를 확보한 기업들은 산업 생태계에 참여할 수 있는 기회이기도 합니다.
UAM 산업 생태계는 어디까지 왔나?
이미 미국과 EU 등에서는 UAM에 대한 개념을 제도적으로 정립하였으며, UAM 산업 생태계를 위한 산업기반을 조성 중에 있습니다.
미국
미국은 FAA(미연방항공청), NASA(나사)가 주도하여 민간기업과 함께 상용화에 집중하고 있으며 법령, 제도, 기준 등을 마련하고 있습니다.
비행기와 헬리콥터가 아닌 새로운 형태의 기체에 대한 특별감항증명 인증을 조정하였으며, 그로 인해 eVTOL가 대상에 들어갔습니다.
감항성이란 이착륙 시 복잡한 도심 빌딩 사이에서 안전하게 비행을 할 수 있는 기준이기 때문에 특별감항증명 인증을 조정하였다는 뜻은 UAM 산업의 규제를 변경한 것으로 해석됩니다.
| 발표시점 | 2020년 | 2021년 | 2022년 |
| 소속기관 | FAA, 미국연방 항공청 | NASA, 항공우주국 | NASA, 항공우주국 |
| 내용 | UAM 교통체계 개념 제시 | UAM 구체적 운용환경 제시 | 공역, 법제도, 통신, 항법 등 연구개발 내용 제시 |
버티포트 개념과 설계지침 마련(2022년, FAA, 미연방항공청)
2022년 9월, FAA(미연방항공청)에서 발표한 버티포트의 설계지침은 안전에 중요한 설계요소를 기반으로 시설을 식별하는 표시와 조명에 대한 시각자료를 포함하고 있습니다.
또한 배터리 충전 인프라 및 빌딩 옥상의 수직항구에 대한 요구사항 및 지침도 표시하고 있습니다.
유럽
유럽 또한 EASA(유럽항공 안전청)가 주도하여 UAM 산업 생태계 구축에 노력을 기하고 있습니다.
| 발표시점 | 2019년 | 2020년 | 2021년 | 2022년 |
| 소속기관 | EASA, 유럽항공 안전청 | EASA, 유럽항공 안전청 | EASA, 유럽항공 안전청 | EASA, 유럽항공 안전청 |
| 내용 | 특별감항 조건 채택(eVTOL 대상) | 자율비행 인증 기준 수립 | 버티포트 설계 지침 발표 | 무인항공시스템에 대란 전반적인 프레임 워크 발표 |
2022년에 EASA에서 발표한 수직 이착륙장의 설계 구상도는 VTOL가 안전한 수직 이착륙을 하기 위한 세계 최초의 안전 지침입니다.
이러한 로드맵을 바탕으로 EASA에서는 2025년 자율비행 제어 시스템을 승인하고, 2030년에는 자율비행과 유인비행을 운영 및 2035년에는 완전 자율비행을 운영한다는 목표를 가지고 있습니다.
UAM을 성공시키기 위해서는 무엇이 필요한가?
미국의 FAA(미연방항공청)에 따르면, UAM은 기존에 항공 서비스를 제공하지 않았던 지역에 첨단기술, 인프라, 운영 등을 통해 사람과 화물을 이동하는 항공 운송 시스템을 상용화하는 목적을 두었습니다.
따라서, UAM의 가장 중요한 키워드는 친환경적인 “통합 이동성”입니다. 이동시간의 단축, 대도심 원거리 지역의 접근성이 향상되고 지상 교통 혼잡 해소, 탄소 배출 제로화 등을 실현할 수 있기 때문에 혁신적인 비즈니스가 국가 단위의 새로운 기회로 다가올 것으로 기대되고 있습니다.
UAM을 실현하기 위해서는 아래와 같은 요소들을 미리 준비해야 합니다.
- 산업규제, 법제화, 안전 제도, 항공 운송 시스템 를 구축해야 합니다.
- 인프라 구축과 비행소음을 줄이고 무엇보다 대중이 수용할 수 있도록 준비해야 합니다.
- 사이버 보안에 대한 위험을 줄이고 지속 가능한 비즈니스 모델을 만들어야 합니다.
UAM은 아직 개발 초기 단계에 있으며, 현실화에 대한 불투명성이 여전히 있습니다.
다만, 미래에는 환경문제, 인구과밀, 대도심화, 지상교통 혼잡, 저비용 고효율의 물류, 운송 체계 등의 문제에 직면할 것입니다.
이를 해결하기 위해서는 UAM과 같은 신재생 에너지를 이용한 첨단기술의 새로운 교통수단을 준비해야 미래세대를 대비할 수 있을 것입니다.