[미래 모빌리티 이슈Ⅰ] UAM, 탄생부터 시장 전망까지 A to Z
2021.05.20
현대자동차그룹, 대한항공을 포함한 글로벌 주요 기업들이 다음 세대 이동수단으로 점찍고 기체 개발을 진행 중일 만큼, UAM은 시장성이 뚜렷하고 미래 모빌리티 경쟁의 향방을 가를 가능성이 큰, 각광받는 산업 분야다.
UAM이 혁신적인 모빌리티인 이유
미래의 이동수단으로서 주목받는 UAM은 도심형 항공 모빌리티다. 도심 속에서 이동해야 하기 때문에 활주로 없이도 비행이 가능한 수직이착륙 방식이어야 하고, 크기가 너무 크지 않은 개인항공기여야 한다. 빠른 이동을 위해 지상으로부터 150M 이내의 낮은 하늘을 이동 통로로 활용하고, 10명에서 15명까지 탑승할 수 있는 정도의 크기가 될 확률이 높다.
▲현대자동차그룹이 2028년 상용화를 목표로 우버와 함께 개발한 개인용 비행체 콘셉트 모델 'S-A1'(출처 : 현대자동차그룹)
UAM은 여러 형태가 있을 수 있지만 기본적으로 4~12개의 소형 프로펠러(로터)를 이용해 수직으로 뜨고 내린다. 헬리콥터가 엔진 하나로 대형 프로펠러를 돌리는 것과 달리, UAM은 여러 개의 전기 모터를 활용해 작은 소형 로터를 돌려 양력을 얻는다. 그래야 소음과 하강풍이 적어 빌딩 위 등을 비롯한 도심 주요 지점을 정류장 삼아 쉽게 오갈 수 있다.
도심의 혼잡한 교통 정체, 비싼 물류 운송비용 등의 문제를 해결하기 위해 이동효율성을 극대화한 UAM이 현실화되면, 도시의 교통 환경이 혁신적으로 바뀔 수 있다.
한국항공우주연구원(KARI)은 UAM의 서울 시내 평균 이동 시간이 자동차를 탈 때보다 70% 이상 짧아질 것이라고 밝혔다. 미국의 대형 항공사 보잉(Boeing)은 보고서를 통해 UAM으로 출퇴근 시간이 90분 이상 소요되는 도시의 교통 정체를 약 25% 가량 완화할 수 있다고 주장했다.
국토부는 도심항공교통이 실현되면 이동시간의 혁신적 단축으로 도시 내/간 경계가 허물어지고, 효율적 시간활용으로 사람·집단의 네트워크가 향상될 것이라며 교통혼잡이 심한 수도권을 기준으로 저감할 수 있는 시간 및 사회적 비용이 70% 수준에 달할 것으로 전망했다.
UAM은 인간 중심의 모빌리티이기도 하다. 신재원 현대자동차그룹 사장은 “UAM이 상용화되면 항공사가 정해놓은 스케줄에 맞춰 서비스를 이용할 수 밖에 없는 기존의 항공 서비스 방식에서 개인의 필요에 따라 자유롭게 서비스를 이용할 수 있는 온디멘드 방식으로 바뀔 것”이라고 언급한 바 있다. 신 사장은 UAM을 ‘이동의 자유를 인간에게 돌려주는 민주주의적 혁신’으로 봤다.
▲현대자동차그룹 신재원 사장은 UAM가 상용화되면 기존 방식에서 개인의 필요에 따라 자유롭게 서비스를 이용하는 온디멘드 방식으로 바뀔 것이라고 말했다. (출처 : 현대자동차그룹)
UAM은 도시 교통 인프라의 기능과 편리를 증대한다. 우선 육상 운송으로 포화 상태에 있던 기존의 도로나 주차장 면적의 20%를 전혀 다른 목적으로 활용할 수 있다. UAM의 수가 많아지면 내연기관차 등 기존의 육상 운송 모빌리티의 규모가 축소될 가능성이 높기 때문이다.
UAM은 전 세계적인 탄소중립의 흐름에 발맞춰 전력을 사용하도록 개발되고 있기 때문에 친환경차와 공존하며 탄소 배출을 절감하고, 도시의 공기질이 개선되는 사회적 효과도 기대할 수 있다.
UAM에 적용될 수소연료전지와 자율주행 기술
UAM은 친환경에너지, 자율주행 등 미래 모빌리티 기술의 집적체다. 먼저 UAM에 사용될 에너지원은 전기를 사용하는 배터리와 수소연료전지, 두 가지가 될 전망이다. 일반적으로 UAM의 상용화 시기를 2030년 이후로 본다.
현재 진행 중인 연구개발의 속도를 살펴봤을 때, UAM이 상용화될 시점에는 전고체 배터리가 사용되고 있을 가능성이 높다. 따라서 전고체 배터리나, 지금보다 더 에너지 밀도가 높고 부피가 작은 리튬이온배터리가 탑재될 것이다.
다만 100km 이상의 중·장거리용 UAM에는 수소연료전지 시스템을 사용하는 것이 더 적합할 수 있다. 수소연료전지는 배터리보다 높은 무게당 에너지 밀도를 가지고 있어 장거리 이동 차량이나 무거운 차량에 더 적합해 승용차보다는 트럭이나 버스에 더 많이 사용되고 있다.
UAM은 공중에 뜨는 항공 모빌리티기 때문에 기체의 무게를 줄이는 것이 관건이다. 따라서 에너지 밀도를 맞추느라 무거워진 배터리보다는 에너지 밀도가 높고 경량화가 가능한 수소연료전지가 중·장거리용 UAM에 적합할 것으로 보인다.
▲UAM은 친환경에너지, 자율주행 등 미래 모빌리티 기술의 집적체다. (출처 : 나사)
자율주행 기술 역시 UAM과 밀접하게 연관돼 있다. 자율주행 기술이 지상 모빌리티에 적용되는 일은 결코 간단하지 않다. 현재까진 자율주행 차량이 인간 운전자보다 안전하다는 근거가 많이 부족하다.
미국 캘리포니아 지역에서 발표된 자율주행 사고 리포트에 따르면, 현재 기술 수준의 자율주행 차량은 인간 운전자보다 25배 정도 더 많은 사고를 낸다. 지상 모빌리티에 자율주행 기술을 적용하려면 안전성이 검증돼야 하는데, 여기엔 수많은 기술적 난관이 산재해 있다.
그러나 UAM이라면 다를 수 있다. 우선 2차원 도로에서 평면적으로 이동하는 것이 아니라 입체적인 공간을 이동하기 때문에 공간의 모빌리티 밀도가 낮다. 또 기존 항공 시스템처럼 중앙 관제탑에서 모빌리티 간 항로 정보를 공유하는 운행 방식이 적용되면, 지상 모빌리티보다 더 빠르게 자율주행 기술을 응용할 수 있을 뿐 아니라 사고의 가능성을 현저히 줄일 수 있다.
UAM 상용화, 풀어야 할 숙제
신재원 사장은 한 컨퍼런스에서 아직 실현되지 않은 UAM 시장엔 교통 관리 시스템, 관련 규제 및 기준 설립, 배터리·기체 제조 기술, 충전 인프라 구축 등 복합적인 도전과제가 있고 이 모든 것들이 빠짐없이 동시에 진전돼야만 UAM이 상용 모빌리티로서 정착할 수 있을 것이라고 주장한 바 있다.
주장에 따르면 한 기업이나 기관이 UAM 산업을 독점할 수 없고, 정부와 기업 등 시장의 모든 참여자가 적극적으로 가장 안전하고 저렴한 시스템을 구축하기 위해 협력해야 한다.
▲작년 11월 여의도 한강공원에서 시범비행 중인 드론 택시. 기체는 중국 이항 사에서 제작한 'EH216'다. (출처 : 연합뉴스)
현대자동차그룹은 작년 CES2020(미국 국제 가전 전시회)에서 UAM의 4대 원칙을 발표했다. 현대차그룹이 발표한 4대 원칙은 안전성, 저소음, 경제성·접근 용이성, 승객 중심이다.
현대자동차는 안전성에 대한 다중화 설계의 일환으로 PAV 프로펠러 하나에 이상이 있더라도 문제없이 이착륙하는 시스템과 비상 상황에 대비한 낙하산 전개 시스템 등을 언급했다. 저소음 원칙에 대한 솔루션으로는 도심 비행이 가능하고, 탑승자간 원활한 대화가 가능한 저소음 설계를 들었다.
경제성·접근 용이성 원칙을 위해서는 공기역학적 설계, 탄소 복합재를 이용한 경량화, 생산성 있는 설계 기술과 운영 비용 절감 등을 통해 누구나 UAM을 이용할 수 있도록 가격을 낮춰야 한다고 주장했다. 마지막 승객 중심 원칙으로는, 사물 인터넷이 결합된 내부 디자인을 비롯해 비행 편의성, 안정성이 확보된 이동 수단이 돼야 함을 강조했다.
UAM 시장, 어떻게 될까
UAM 시장은 향후 20년 동안 폭발적으로 성장할 것으로 예측된다. 포르쉐 컨설팅은 UAM 시장이 2025년부터 빠르게 성장해 2035년에는 시장 수요가 전 세계적으로 약 1만6000대에 달할 것으로 내다봤다.
미국 투자은행 모건스탠리 또한 오는 2040년까지 UAM을 비롯한 자율비행 모빌리티 시장의 규모가 1조5000억 달러(한화로 약 1690조 원) 규모로 커질 것으로 예측했다.
모건스탠리에 따르면 UAM이 가장 크게 영향을 끼칠 시장은 여행 산업이다. 2040년 시장 규모가 무려 8510억 달러(한화로 약 960조 원)로 예측된다. 두 번째는 4130억 달러(약 466조 원)의 화물운송 시장이다.
배터리 및 자율주행 제어 솔루션 시장과 군사 및 국방 분야에서도 각각 1980억 달러(약 223조 원), 120억 달러(약 13조 원)의 수익이 창출될 것으로 전망된다.
▲미국 투자은행 모건스탠리는 2040년까지 UAM을 비롯한 자율비행 모빌리티 시장의 규모가 1조5000억 달러(한화로 약 1750조 원) 규모로 커질 것으로 예측했다. (자료 : 모건스탠리)
각국 정부는 UAM 개발을 적극 장려하고 있다. 우리 정부는 2025년 UAM 실용화를 목표로 법제도 정비, 실증 및 시범사업을 단계적으로 추진하겠다고 밝혔다.
우선, 향후 3년 간 국토교통부와 산업통상자원부가 협력해 자율비행 PAV 개발 사업을 공동으로 진행한다. 국토부는 기체 인증체계 및 운항기술을 맡고, 산업부는 시험기체 및 지상장비를 개발한다.
이를 위해 각각 213억 원, 235억 원을 투입하고 더불어 전문인력 양성, 수출 산업화 등 파급효과 극대화 방안을 함께 검토한다. 정부는 위 단계를 통해 시행착오를 줄이고 국내 UAM 서비스 도입과 세계시장 진출 촉진을 유도하겠다는 방침이다.
다른 나라 정부도 발 빠르게 움직이고 있다. 미국의 경우 지난 2005년 차세대교통시스템연구소를 설립하고 고속도로인증 면제, 시험 필요 요건 완화 등의 제도적 지원에 나섰다. 유럽연합도 기술 개발 등에 620만 달러(약 70억 원)를 투자한 상태다.
한편, UAM 상용화를 위한 국내 기업 간 협력은 가속화되고 있다.
국토교통부는 작년 6월 출범한 도심항공교통 민관 협의체 'UAM 팀 코리아(이하 팀 코리아)'가 현재까지 전체 회의 1회, 실무위원회 4회를 열고 UAM 연구·개발 과제 선정과 필요 법령 제정 등을 논의했다고 밝혔다. 팀 코리아에는 현대차, 한화시스템, 대한항공, SK텔레콤, 두산모빌리티이노베이션 등 민간 기업과 항공우주연구원, 항공안전기술원 등이 참여했다.
UAM 사업은 기체·부품 제작, 항행·교통 관리, 버티포트 등 인프라 구축 및 운영, 승객·화물 운송 서비스 등 4가지 분야로 세분화되는데, 업계에서는 UAM이 비행체라는 점에서 항공기 제조사, 항공사, 공항 운영사로 구성된 항공 산업과 비슷한 방식의 산업 생태계가 구성될 것으로 보고 있다.
팀 코리아에서는 현대차와 한화시스템이 UAM 기체를 제작하고 대한항공, SK텔레콤, 공항공사는 운항 시스템 개발, 통신 네트워크 구축, 버티포트 운영 등을 담당하게 된다.
현대차는 인천국제공항공사·KT와 UAM 사업 업무협약을 체결했고, 한화시스템은 한국공항공사, SK텔레콤과 관계를 맺고 있다. 현대차는 지난 2019년 UAM 사업부를 신설했고, 도심 운영에 최적화된 완전 전동화 UAM 모델의 2028년 출시를 목표로 하고 있다.
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