UAM이 보여줄 새로운 미래

영화 속에 나오던 하늘을 나는 자동차를 볼 수 있는 날이 점점 더 가까워 오는 거 같습니다. UAM에 대하여 알아보고 새로운 미래가 어떻게 변할게 될지 알아보도록 하겠습니다.

이미지 출처 : Joby 홈페이지

 

UAM(Urban Air Mobility) 이란?

수직이착륙이 가능해 도심에서의 이동 효율성을 그대화한 도심형 항공 모빌리티(Urban Air Mobility)를 뜻합니다. 하늘을 나는 기체를 통해 승객이나 화물을 운송하는 미래 도시 교통 체계로 우리에게 에어 택시, 드론 택시, 플라잉카로 익숙하지만 UAM은 단지 탑승 기체를 뜻하는 용어가 아닙니다. UAM 정류장이자 교통 기반 시설인 버티포트(Vertiport), 교통정보 및 5G 통신 인프라, 플랫폼, 기존 대중교통 시스템과 연계하는 새로운 교통 체계를 모두 포괄하는 개념입니다. 메가시티로 대변되는 미래 대도시의 극심한 교통 체증을 해결하기 위한 솔루션으로 떠오른 미래 모빌리티 입니다. UAM은 여러 개의 로터를 독립적으로 구동하는 '분산 전기 추진 기술(Distributed Electric Propulsion, DEP)'의 탑재를 전제로 합니다. 이 기술의 탑재로 UAM은 기존 헬리콥터보다 소음이 적고, 로터의 이상 작동으로 인한 안전사고를 예방할 수 있습니다. UAM이 도심에서 가장 적합한 개인항공기인 이유는 바로 분산 전기 추진 기술을 적용한다는 점 입니다. 분산 전기 추진 기술은 하나의 배터리에서 생성하는 전기 에너지로 여러개의 로터가 독립적으로 구동됩니다. 개별 로터에 무제가 생겨도 다른 로터가 지속적으로 구동되기 때문에 안전하게 비행 할 수 있게 됩니다. 헬리콥터보다 작은 로터를 사용하고, 비행 상황에 따라 필요한 로터만 작송하기 때문에 소음 발생을 최소화 시킬 수 있습니다.

 

 

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핵심 기체 eVTOL (electric Vertical Take Off Landing, 전기 수직이착륙 항공기)

UAM의 핵심인 기체는 전기 수직이착륙 항공기 (eVTOL ; electric Vertical Take Off Landing) 형태로 개발되고 있습니다. 전기를 동력원으로 활용해 도시 권역의 30~50Km를 비행하며 기존 헬기보다 약간 높은 300~500m 고도를 이용합니다. 가장 많이 알려진 eVTOL의 형태는 드론을 사람 1~2명이 탈 수 있는 크기로 키운 것입니다.멀티콥터(Multicopter)라는 모델인데 여러 개의 로터나 프로펠러를 달아서 추력(앞으로 나아가려는 힘)을 분산시켜 비행합니다. 멀티콥터는 기술적 난도가 낮아 빠른 양산이 가능하지만 순항 속도가 느리고 항속 거리도 짧습니다. 운항 최대 속도는 시속 100㎞ 수준이고 배터리를 완충해도 40~50㎞ 정도만 갈 수 있습니다. 도심 내 단거리 운항에 적합하다. 중국 이항(Ehang)의 이항216, 독일 볼로콥터(Volocopter)의 볼로시티가 멀티콥터에 해당합니다.
헬리콥터를 UAM에 활용할 수 있겠지만 헬리콥터는 소음, 연료, 안전성 등에서 적합하지 않습니다. 거대한 로터(대형 회전날개)와 내연기관 엔진으로 굉음을 내는 헬리콥터 여러 대가 도심을 날아다니면 심각한 소음 문제가 발생할 수 있기 때문입니다. eVTOL은 최대 63dB(대화 가능 수준)을 목표로 하며, 이는 헬기 대비 20% 수준입니다. 비행기는 활주로 고속 주행을 통해 날개에서 기체 중력을 극복하는 양력(위로 올라가려는 힘)을 발생시켜 이륙합니다. 하지만 eVTOL은 드론처럼 제자리에서 바로 날아오르게끔 설계돼 있어 도움닫기 과정 없이 양력을 일으켜야 하기에 이륙 시 막대한 양의 에너지가 필요합니다. 이를 담당하는 것이 전기차에도 쓰이는 리튬이온 배터리입니다.입니다. 기종에 따라 다르지만 현재 성능이 가장 좋은 eVTOL을 기준으로 배터리 용량은 테슬라 모델 3(75 kWh)의3(75kWh)의 2배에 달하고, 출력은 모델 3(335kW)의3(335kW)의 3배 수준입니다

 

 

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왜 하늘길일까요?

1. 전 세계의 도시화는 빠르게 진행되고 있습니다. 도시 집중 현상은 교통, 주거, 환경, 에너지 등 여러 측면에 다양한 문제를 유발합니다. 특히 자동차는 교통 정체와 환경오염을 유발하는데, 대중교통의 공급을 늘리는 것도 한계에 봉착하고 있습니다. 이로 인하여 교통혼잡비용이 큰 폭으로 증가하고 있습니다. 다양한 문제들을 해결하기 위해서 기존 교통 체계의 패러다임을 바꿀 혁신적인 교통 시스템이 필요해졌습니다. UAM은 이동시간을 획기적으로 단축시킬 수 있습니다. 도입하는 초기에는 요금이 비싸지만, 본격 사용화가 되고 자율주행으로 전환이 되면서 요금 역시 저렴해질 것으로 보입니다.
2. eVTOL은 수직으로 이착륙을 하기 때문에 활주로가 필요 없습니다. 또한 전기를 동력으로 사용하기 때문에 배출가스가 없어 도심형 친환경 교통수단으로써 적합합니다.

 

UAM이 가져올 미래는?

UAM은 시민들의 교통-주거-생활 전반에 영향을 미치는 도심 교통수단으로 도시 계획 전반에 영향을 미치게 될 것입니다. UAM을 이용하기 위하여 서비스 플랫폼을 이용하고, 자신의 출발지에서 목적지까지의 모든 이동수단을 한번에 예약하게 될것입니다. 출발지에서 연계교통을 이용하여 버티 포트에 도착하고, UAM을 이용하여 버티 허브에 도착하여 최종 목적지까지 이동하는 과정을 거치게 됩니다. 차량을 이용하여 도로 정체로 인한 시간을 절약할 수 있으며, 도심 집중 현상 역시 완화될 수 있습니다.
이러한 UAM의 활용 범위는 시기별로 차이가 있지만 2030년에는 도심과 공항을 오가는 셔틀 노선으로 활용되고, 2040년대에는 도심의 출퇴근 노선이나 에어택시로 활용범위가 확대될 수 있을 것으로 보입니다. 2050년대에는 광역권 도시 간 이동이 가능해 질 것으로 보여집니다. 머지않은 미래에 하늘을 나는 UAM이 멀지 않은 것은 확실해 보입니다. 많은 기업들 역시 미래 유망산업으로 많은 투자와 연구를 이어 나가고 있습니다. 다음 편에는 UAM 관련 기업들에 관하여 알아보도록 하겠습니다.