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자동차/로봇 도심 항공 모빌리티(UAM) : 플라잉카(Flying Car) - 기술 개요

  • 관리자 (irsglobal1)
  • 2021-06-18 16:33:00
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자율주행 기술의 발전으로 인해 ‘육지’의 이동 혁명이 시작되었지만, ‘하늘’의 이동 혁명을 위한 시책도 착실하게 진행되고 있다. 이른바 ‘플라잉카’의 개발이 바로 그것이다.

 

주요국에서는 관민이 하나가 되어 연구개발 및 실용화를 위한 법 정비, 규칙 제정이 이루어지고 있으며, 해마다 그 열기를 더하고 있다. 가까운 일본 국내에서 플라잉카의 기체 개발 및 실증실험도 성행하고 있어, 개발 기업의 IPO(신규 주식 공개) 러시도 그리 머지않은 일이 될 것으로 보인다.

 

플라잉카의 정의와 개요를 비롯하여 2021년 6월 시점의 전 세계의 개발 상황 및 가까운 일본 지자체의 시책 상황을 정리해 보았다.

 

▣ 플라잉카란 무엇인가?

 

플라잉카에 대한 명확한 정의는 없지만, 일반적으로 ‘전기 및 자동으로 수직으로 이착륙하는 이동 수단’을 가리키는 경우가 많다. 수칙 이착륙기는 VTOL(Vertical Take-Off and Landing aircraft), 전기 타입은 eVTOL이라 불린다.

 

무인으로 원격 조작 및 자율 제어에 의해 비행할 수 있는 비행기 ‘드론’을 승차가 가능하게 만든 것을 가리키는 경우도 있으며, EV(전기자동차)를 기반으로 프로펠러나 자율제어 시스템을 갖춘 것을 가리키는 경우도 있어, 개발자가 특정한 요소를 가지고 ‘플라잉카’라고 주장하면, 현재로서는 플라잉카의 범주 안에 들어가게 된다.

 

또한 지상에서 주행하는 메커니즘과 하늘을 나는 데 필요한 메커니즘을 각각 유닛화하여 객실을 각 유닛으로 전환함으로써 육로와 공로, 주행과 비행을 양립하는 시스템을 개발하려는 기업도 존재한다.

 

도로를 주행하지 못하면 자동차가 아닌 것 아닌가? 하는 의견도 있지만, ‘자동차’라는 말의 개념에 ‘개인이 일상적인 이동을 위해 이용하는 것’이라는 의미가 담겨 있으므로, 자동차의 정의가 반드시 도로 주행을 조건으로 하는 건 아닌 듯 싶다.

 

해외에서는 ‘Skycar’, ‘Aircar’ ‘Urban Air Mobility’, ‘Personal Air Vehicle’ ‘Flying cars’라 부르는 경우도 있다.

 

▣ 플라잉카의 구조와 종류

 

플라잉카는 날개를 가졌는지 프로펠러를 가졌는지, 엔진을 장착하고 있는지 모터로 구동하는지, 타이어로 도로를 주행할 수 있는가 그렇지 않은가에 따라 크게 분류된다.

 

개발이 가장 많이 진행되고 있는 것은 드론의 형태 그대로 크기만 키워서 승차할 수 있도록 만든 유형이다. 구조도 기본적으로는 드론과 같으며, 전기로 원격 조작 및 이동 제어를 하거나 조이스틱 등으로 간단히 조작할 수 있는 경우가 많다. 본체의 무게를 가볍게 하는 것과 더불어 균형을 잡으면서 양력을 높이기 위해 최소 4기 이상의 프로펠러가 부착된다.

 

이러한 드론 타입에 타이어를 탑재하여, 도로 주행을 가능하게 한 모델도 개발되고 있다. 타이어와 프로펠러가 독립하여, 비행 시에는 접이식 프로펠러가 전개되는 타입과 타이어의 휠 부분에 프로펠러를 내장하여 비행할 때 타이어가 옆으로 벌어지면서 휠이 위쪽을 향한 채 프로펠러를 돌리는 유형 등, 다양한 콘셉트가 생겨나고 있다.

 

또한 날개를 가진 타입은 엔진을 탑재하여, 도로 주행 시에는 일반적으로 날개를 격납한다. 세스나기과 같은 소형 비행기에 날개 격납 기능을 추가한 것이라 생각하면 된다.

 

어떤 것이든 승차 가능한 인원은 적으며, 전기 타입의 경우에는 특히 에너지 효율을 높이는 것이 핵심이다.

 

▣ 플라잉카를 실현하는 데 필요한 것

 

1. 기술적인 과제 : 안전성과 에너지의 양립이 핵심이다

 

기존의 자동차는 원래 자율주행차나 드론에 요구되는 것보다 높은 수준의 안전성이 필수적이다. 안정적인 비행 능력은 물론, 상시 통신 기능 및 만에 하나의 낙하 사고 등을 방지하는 백업 기능, 착륙 지원 기능도 필요하다.

 

또한 전기화를 전제로 할 경우에는 배터리 기술의 향상도 필수이며, 본체 전체의 경량화와 더불어 얼마나 가볍게 고용량 전원을 확보할 수 있는가 하는 점도 중요한 기술적 과제이다.

 

2. 법 정비 : 항공법이 실용화의 걸림돌, 별도의 새로운 규제가 필요하다.

 

현재로서는, 플라잉카는 항공법의 규제 대상이 될 가능성이 높기 때문에, 안전성 및 신뢰성을 확보하기 위한 내공증명이 필요하다. 하지만 항공기나 헬리콥터와 같은 수준의 규제가 가해지면 큰 장벽이 되어, 실용화를 위한 연구개발이 크게 후퇴하게 된다.

 

또한 비행기와 달리 머나먼 상공을 나는 것이 아니라 저공비행을 중심으로 하기 때문에 지상권의 문제 등도 발생할 가능성이 있다.

 

먼저 용도와 공역을 제한하고, 해외의 동향을 참고하면서 안전성을 해치지 않는 선으로 장벽을 낮출 수 있는 새로운 틀이 필요하다.

 

3. 플라잉카용 인프라 정비 : 항공 관제탑을 대신하는 시스템 구축

 

초기 도입 단계에서는 장소를 가리지 않고 이발착할 수 있는 환경을 구축하기는 어려우며, 헬리콥터와 같은 일정한 이발착장이 필요할 것으로 생각된다.

 

또한 충전 스테이션을 비롯하여 공중의 장애물이나 빌딩 등의 정보를 수신하고 발신하는 센서 등, 관제탑의 역할을 센서나 AI(인공지능)가 자율적으로 담당하도록 하는 시스템도 필요하다.

 

플라잉카가 본격적으로 실용화되면, 기존의 비행기 등에 비해 훨씬 더 많은 기체가 공중에서 날아다니게 되며, 충돌의 위험성도 높아진다. 그러므로 다양한 경로를 망라하는 ‘에어 맵’과 같은 것을 만들어, 공로(空路)가 되는 공중 도로도 정비해야 할지 모른다.

 

4. 연구개발 지원 : 막대한 연구개발 비용을 지원하는 프레임

 

플라잉카와 같은 새로운 사업은 최신 기술 및 새로운 발상을 가진 스타트업이 활약할 수 있는 장이지만, 연구개발에는 수천억 원 규모의 자금이 필요하다.

 

스폰서 및 투자ㆍ출자를 통해 모을 수 있다면 좋겠지만, 공공성 및 과학의 전개에 대한 공헌 등을 가미하여, 공적인 지원 체제를 정비한다면 개발 속도가 빨라질 것이다.

 

5. 사회수용성 : 걱정이 아니라 응원하기 위한 체제를 만든다

 

자율주행차에 대한 우려와 마찬가지로, 플라잉카 역시 내재되어 있는 위험성과 기술적인 면에 대해 반대하는 목소리가 나올 것으로 보인다.

 

어느 정도의 반대는 당연한 것이며, 그러한 불안함을 제거하기 위한 노력도 당연히 필요하겠지만, 실증실험 단계에서 주민들이 불안해하는 일이 없도록 기술적인 부분과 안전에 대한 부분을 어떻게 강화할 수 있을지, 또 사회에 대한 필요성 등에 대해 시간을 들여 알리고, 기운을 고조시켜야 한다.

 

▣ 플라잉카가 실현하는 것

 

1. 스마트한 이동 실현 : 도로교통의 틀에 사로잡히지 않는 입체적인 이동이 가능하다

 

목적지를 향할 때 전철이나 버스, 택시 등을 갈아타는 횟수가 줄어들고, 도로에 의존하던 경로도 거의 직선으로 연결할 수 있게 되어, 항행거리 및 소요 시간을 크게 단축할 수 있다.

 

또한 비어 있는 도로는 평소대로 주행하면서도, 밀집된 도시부에서는 비행을 통해 정체를 해소하는 등, 유연한 운용이 가능하다.

 

도로가 정비되어 있지 않은 장소로 이동할 수도 있어, 다리가 없는 강을 건너거나 작은 협곡을 넘어 다닐 수 있으며, 초고층 빌딩의 옥상이나 높은 층에 직접 이동할 수도 있다.

 

그밖에도 정기선 등의 왕래가 적거나, 비교적 거리가 가까운 섬과의 교통수단으로서도 활용할 수 있다. 택시 같은 느낌으로 적은 수의 인원을 태울 수 있기 때문에, 지역 주민과 관광객 등의 일상생활의 이동 수단으로 활용할 수 있다.

 

2. 긴급 차량으로 활용 : 재해 및 사고 현장에 유연하게 대처한다

 

교통사고가 발생했을 때 정체로 인해 도착이 늦어질 수 있는 구급차를 대체하여 활용한다면, 도착 시간을 크게 줄일 수 있다. 닥터 헬기와 구급차 사이에 있는 존재로서 큰 의의를 가질 것으로 보인다.

 

또한 대규모 재해가 발생하여 도로교통이 차단되었을 때에도, 신속한 구조 및 상황 파악, 조사 활동 등을 원활하게 진행할 수 있다.

 

날씨에 좌우될 가능성은 있지만, 산악 조난 구조 및 해난 사고에도 대응할 수 있을지 모른다.

 

3. 새로운 관광자원 : 막대한 고객 유치 효과

 

처음 도입했을 때는 새로움 때문에 승차를 원하는 사람이 쇄도할 것이며, 핵심 관광자원이 될 것으로 보인다. 이동하면서 우아하게 여행을 즐기거나 헬리콥터 관광의 간편한 버전으로서 저렴하게 즐길 수도 있다.

 

4. 물류에서의 활용 : 드론의 응용 형태로 물류에서도 활약한다

 

플라잉카는 일정한 수준의 화물을 운반할 수 있다. 이는 무인 드론 등에 의한 실증실험이 진행되고 있는 분야이며, 접근성이 좋지 않은 장소에 효율적으로 배달하는 등, 물류 방면에도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

 

▣ 플라잉카(소형 무인기)의 레벨 구분(일본)

 

드론을 비롯한 소형 무인기는 장착되는 비행 기술에 따라 레벨이 나뉜다.

 

레벨1은 ‘육안으로 보고 조작하는 비행’이며, 가장 많이 보급된 일반적인 소형 무인기의 형태가 이에 해당한다. 농업 분야에서의 농약 살포 및 영상 콘텐츠 제작을 위한 공중 촬영 등도 대략 이에 속한다.

 

레벨2는 ‘육안으로 보는 자율 비행’이며, 관리자가 볼 수 있는 범위 내에서 자율 비행한다. 공중 사진 측량 및 솔라 패널 등 비교적 큰 규모의 설비를 점검할 때 활용된다.

 

레벨3은 ‘무인 지대에서의 목시 외 비행’이며, 여기서부터 자율주행 시스템이 진가를 발휘한다. 여기서 말하는 무인 지대란 산이나 하천 등 제3자가 출입할 가능성이 적은 장소를 가리키며, 보조자를 배치하지 않고 자율 비행할 수 있다. 외딴 섬이나 산간 지역에 화물을 배송하거나 대규모 인프라를 정비하는 경우 활용된다.

 

레벨4는 ‘유인 지대(제3자 상공)에서의 목시 외 비행’이며, 시가지 등의 상공을 포함하여 보조자를 배치하지 않고 자율 비행할 수 있다. 도시의 물류 및 경비, 인프라 점검 등에 활용한다. 

 

 

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