2024. 3. 4. 22:53ㆍMobility +/Industry
3차원 공간을 개척하다...미래 스마트시티의 핵심 모빌리티 UAM과 AAM
본 포스팅은 Mobility를 주제로 하는 연재물으로 14개의 포스팅으로 진행될 예정입니다.
모빌리티 연재물의 전반적인 내용을 알고 싶으신 분들은 종합 페이지를 참고해주세요.
이전 포스팅에서는 우리가 미래에 경험할 수 있는 다양한 모빌리티 수단에 대해 알아보았습니다. 공중으로의 이동 경험을 제공할 UAM부터 짧은 거리를 이용하는데 필요한 마이크로 모빌리티까지, 간략한 내용을 다뤄보았는데요. 해당 포스팅만으로 전체적이 내용을 공유 드리기에는 너무 아쉬워서 개별 모빌리티에 대한 세부 내용을 공유하려 합니다. 첫 번째로 다룰 모빌리티는 바로 상공의 지배자 UAM인데요. 이번 포스팅에서는 UAM의 기초적인 제반 요소와 개념에 대해 알아보고, 모빌리티의 도입 배경 등에 대해 알아보려 합니다. 각 세부 주제가 깊게 들어가다보면 끝이 없기 때문에 러프하게만 짚고 넘어가는 점 이해해주시면 감사하겠습니다. 포스팅 시작해볼게요
1. UAM과 AAM의 가치와 용어 선정 배경
앞선 포스팅에서 설명했듯 UAM은 Urban Air Mobility를 AAM은 Advanced Air Mobility를 뜻합니다. 의미를 직역하면 각각 도심 항공 모빌리티와 진화된 항공 모빌리티라는 뜻을 가지고 있죠. 물론 해당 용어를 사용하는 것이 어색하기 때문에 언론에서는 이를 우리에게 익숙한 드론에 빗대어 '드론택시'라는 말로 명명해 부르기도 하죠. 어쨌든 UAM은 도심 속에서의 이동을 편리하게 만들기 위한 모빌리티입니다. 아직까지 상용화를 추진하는 UAM이 전기 동력 계통이 대다수기 때문에 전기차가 그렇듯 많은 거리를 주행할 수 없습니다. 따라서 UAM은 비교적 근거리 내 도심과 부도심, 혹은 가까운 도심 간을 연결하는 모빌리티로 이해해주시면 될 것 같습니다.
단순 짧은 거리를 이동하는 것은 메리트가 없어보일 수 있습니다. 일반적인 교통 상황에서 우리에게 너무나도 익숙한 지하철이나 자가용과 같은 교통 수단이 있기 때문입니다. UAM의 진가는 바로 출/퇴근 시간과 같이 교통이 혼잡한 시간대에 찾을 수 있습니다. 누구나 한번쯤 출퇴근 시간대 꽉꽉 막히는 정체길에서 스트레스를 받으신 경험이 있을거에요. 일반적으로 차선을 변경하지 않고서야 전방의 차량을 앞지를 수 없기 때문에 답답한 상황만이 펼쳐지는 것이죠.
하지만 UAM이 도입된다면 이야기가 달라집니다. 상공의 고-저차로 인해 이동의 폭이 넓어질뿐만 아니라 넓은 공역을 활용 가능해지면서 이동 시간을 효율적으로 단축할 수 있게 되는 것이죠. 대표적인 UAM 기업 JOBY의 홈페이지 자료를 차목해보면 캘리포니아 도심에서 공항까지 이동하는데 차량으로 1시간 정도 걸리는 거리를 UAM으로 7분만에 이동 가능하다는 점은 고비용이라는 점을 고려하더라도, 충분한 가치를 제공하는 것으로 보이기도 합니다.
하지만 보다 장거리를 이동하고 싶어 하는 고객도 있을것이고, 단순 UAM의 이동을 도심 내부에서만 이뤄진다고 보기는 어려울거에요. 시외와 시내를 빠르게 연결할 수 있는 교통 수단으로 활용되기에도 충분한 가능성을 보이니까요. 결과적으로 UAM은 미국의 NASA가 정의한 AAM(Advanced Air Mobility)라는 공식 용어의 일종으로 명명되었고, 현재까지 동일한 이름으로 불리고 있습니다.
2. AAM의 3가지 구성 요소 (1/3) : 기체(VTOL)
AAM의 가장 핵심적인 구성 요소를 말하면 "기체"를 말할 수 있습니다. 아무래도 우리가 모빌리티라는 주제를 다루기 때문에 "이동수단"이라는 점을 생각해보면 가장 쉽게 떠올릴 수 있기도 하니까요. 일반적으로 AAM 이 친환경 이동을 강점으로 내세우기 때문에 많은 업체들이 전기 동력 기반으로 작동하고는 합니다. 물론 전기동력 기반 작동은 친환경성을 높일 수 있지만 항속 거리에 있어 단점을 가지고 있기 때문에 자동차와 같이 Hybrid 방식을 채용하거나 혹은 슈퍼널(Supernal)과 같이 수소 동력 기반의 AAM을 구현하려는 연구도 꾸준히 진행되고 있습니다.
AAM 기체를 전문적으로는 vTOL이라고 부릅니다. vTOL은 Vertical Takeoff and Landing의 약자로 수직 이착륙 비행기를 뜻합니다. 보잉이나 에어버스의 비행기처럼 긴 활주로를 도심 내에서 구현하기 힘들기 때문에 헬리콥터처럼 좁은 공간에서도 비행할 수 있는 기술력이 필요한 것이죠. 여기서 전기동력을 활용한다는 점을 강조해 우리는 AAM의 기체를 e-VTOL이라 부르고 있으며 이는, 일반적으로 AAM에서 기체를 지칭하는 의미로 사용되고 있습니다.
UAM 기체는 비행 방식에 따라 크게 틸트로터형, 멀티로터형, 복합비행형의 3가지 방식으로 구분할 수 있습니다. 틸트로터형은 현재 vTOL에 가장 많이 적용되고 있는 표준입니다. 날개와 로터 2개를 모두 활용하는 동시에, 둘 사이의 변형을 줌으로써 원하는 특성을 강조할 수 있습니다. 비행 중 날개 혹은 로터를 회전시킴으로써 비행 방향을 제어할 수 있다는 장점이 있는데요. 무엇보다도, 다수의 로터를 활용하기 때문에 고장이 나더라도 힘을 분산시킬 수 있어 안전한 비행이 가능하다는 장점이 있습니다.
멀티로터형은 날개가 없이 다수의 로터만으로 구성된 기체를 뜻합니다. 초창기 AAM의 선구자로 등장했던 기업들인 볼로콥터(Volocopter)나 이항(Ehang)이 대표적인 멀티로텨헝 기체죠. 해당 타입의 기체는 헬리콥터와 비슷한 구조를 차용해 개발 및 검증이 용이하고, 높은 에너지 효율성을 보일 수 있지만 날개가 존재하지 않아 비행 속도가 상대적으로 느리다는 단점을 갖습니다.
복합형은 틸트로터형과 비슷하지만 날개가 고정된다는 점에서 차이가 있습니다. 틸트 로터형은 날개와 로터를 모두 회전시키며 원하는 방향으로의 추력을 얻는 것이 가능하지만, 복합형은 기능을 구분한 것이죠. 따라서 수직 이착륙 시에는 로터에 동력을 집중하고, 전진 시에는 이동에 필요한 프로펠러에 동력을 모으는 방식으로 기체가 동작하게 됩니다. 일반적으로 항력이 틸트로터형에 비해 좋지 않다는 단점이 있습니다. 이런 이유로 현재 AAM 시장에서는 틸트로터형이 대세로 자리매김하는 모습을 보이고 있다는 점 역시 참고해주시면 좋을 것 같네요.
3. AAM의 3가지 구성 요소 (2/3) : 버티포트 (VERTIPORT)
AAM의 두 번째 구성 요소는 바로 버티포트입니다. 버티포트는 UAM의 주기장을 뜻합니다. 도심 내부에 구성되어야 하는만큼 일반적인 공항에 비해 협소한 공간을 갖고 있지만, 승객의 탑승 및 안내를 위해 별도의 공간이 필요하다는 점에서 주기할 수 있는 기체 수가 한정되게 됩니다. 일반적인 버티포트에서 한 번에 정차할 수 있는 E-VTOL 수는 약 4~8 대 사이로 제한되어 있다고 합니다. 물론 크기에 따라 12대 이상을 보유할 수 있는 버티포느도 있지만요. 최근 현대자동차의 삼성동 부지 설계 변경안에 이런 버티포트가 포함되어 있었다는 내용을 찾아볼 수 있었는데요. 만약 변경이 성공적으로 진행 된다면, 조만간 우리도 도심 내부에서 날아다니는 UAM을 쉽게 만나볼 수 있을 것 같습니다.
버티포트를 새롭게 만드는 이유는 도심 속 헬리포트만을 활용하기에는 너무나 공간이 제한적이기 때문입니다. 더군다나 현재 시장 내 대세를 이루는 E-VTOL이 전기 배터리를 기반으로 하기 때문에 충전을 위한 리드타임 역시 발생한다는 점은 헬리포트의 활용성을 떨어뜨리는 요소 중 하나죠. 우버의 발표에 따르면 기체를 급속 충전 하더라도 20~30분이 소요된다고 하니, 유기적인 교통 흐름을 생성하기 위해서는 지속적인 순환고리를 만들 수 있는 최소한의 기체를 보유할 수 있는 능력이 필수적입니다.
따라서 AAM의 버티포트는 다른 교통 수단과 연계될 수 있는 기차역, 공항 등에 설치되는 방향으로 진화하고 있습니다. 이런 대규모 환승역 등은 상대적으로 넓은 공간을 보유하고 있기 때문에 도심 한가운데보다 넓은 공간을 구성하기 쉽다는 장점이 있는 것이죠. 그리고 일반적으로 고객의 이동이 단순 도심에서 도심으로의 이동으로 끝나지 않기 때문에 이용객의 편의를 높일 수 있다는 장점 또한 보유할 수 있게 된 것이죠. 이런 방향성을 고려해볼 때 버티포트는 도심 내 이동이 많은 공간에 집중적인 소규모 착륙장의 배치를 기본으로, 넓은 허브에서 다수의 기체를 충전 및 세부 권역으로 교통 수단을 제공하는 방식으로 구현될 것 같다는 개인적인 의견도 함께 전달 드립니다.
4. AAM의 3가지 구성 요소 (3/3) : UTM
AAM을 구성하는 마지막 요소는 바로 UTM입니다. UTM은 미래 무인 체계로 움직일 AAM을 전체적으로 제어하기 위한 시스템을 뜻합니다. UTM은 Unmmaned Traffic Management를 뜻하며, 이를 UAM에 한정지어 말하면 UATM(UAM Air Traffic Management)라 불리기도 합니다. UTM이 중요한 이유는 결국 시스템과 인프라가 갖춰졌을 때 정상적으로 모빌리티가 동작할 수 있기 때문입니다. 예를 들어 자율주행차를 예시로 들더라도, 차량의 기술적 요소와 함께 자율주행차를 위한 전용 차선, 차종 Fleet의 배치 단위 및 관제 시스템 등이 선행되어야 하는 것처럼 말이죠.
UTM은 각종 에어 모빌리티를 하나의 인프라로 통합하는 역할을 합니다. 일종의 데이터를 수집하고 이를 통해 가치를 창출하는 활동을 수행하는 것이죠. 다양한 기체와 통신해야 하는 이유는 차선이 나뉜것처럼 각 기체별 할당된 공역이 다르기 때문입니다. 지역 별 편차에 따라 비행 고도가 다른데 사람이 하는 비행처럼 안전함을 확보하기 위해서는 서비스틀 통제하기 위한 UTM이 필요하다는 것ㄷ이죠. 이를 통해 유인 항공 운전 시대가 끝나더라도 모든 차량의 교통 흐름을 관리하고 유연성을 높이는 것이 UTM의 목적이라 볼 수 있습니다.
서비스와 인프라가 비단 한 기업만의 노력으로 이뤄지는 것은 아닐겁니다. 앞서 말한 E-VTOL과 버티포트는 개별 기업이 사업을 확장시켜가며 구현할 수 있지만 인프라는 공통된 논의가 필요하기 때문이죠. 이런 이유에서 국내 역시 다수의 AAM 산업 이해관계자를 포함한 협의체인 UAM TEAM KOREA를 발촉하고 관련된 정책에 대한 의견을 수립하기 위한 노력을 기울이고 있습니다. 현대자동차, 한화솔루션, 대한항공, KT와 같은 다수의 기업이 참여하며 머리를 맞대고 있는만큼, UTM이 원활히 구축되기를 기원합니다!
이번 포스팅에서는 미래 모빌리티의 대표적인 예시인
항공모빌리티 UAM/AAM에 대해 다뤄보았습니다.
다음 포스팅에서는 목적 기반형 차량 PBV에 대해 알아보겠습니다.
요약으로 글을 마칩니다. 감사합니다.
Summary
▶ UAM(AAM)은 3차원 공간 이동으로 시간을 대폭 단축시킬 수 있으며 다수의 파워트레인으로 구성
▶ UAM(AAM)은 기체, 버티포트, UTM 시스템의 3가지 핵심 요소로 구성
▶ E-VTOL은 틸트로터, 멀티로터 등의 다양한 비행 방식이 존재
▶ 버티포트는 4~8대가 일반적인 주기 대수이며, 타 교통수단과의 연계성을 높이는 방식으로 진화
▶ UTM은 다수 기업의 협업 및 인프라가 필요해 관련된 협의체가 발촉
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