출처 : https://wisdom.nec.com/ja/series/koike/2023070501/index.html  자료를 기반으로 재정리

지금까지는 상상의 세계였던 ‘하늘을 나는 자동차’는 이제 몇 년 안에 상용화될 단계에 이르렀다. 다양한 과제가 있기는 하지만 가까운 미래에 많은 사람이 하늘을 나는 자동차(도심항공모빌리티(UAM)를 일상적으로 타게 될 것이다.

 

여기에서는 도심항공모빌리티(UAM)의 개요와 장점, 실용화를 위한 과제 등 최신 동향을 소개한다.

 

1. 도심항공모빌리티(UAM)란?

 

도심항공모빌리티(UAM)는 ‘전기화, 자동화와 같은 항공 기술 및 수직 이착륙 등의 운행 행동에 의한 하늘의 이동 수단’을 가리킨다. 즉 모터와 배터리로 추진하는 도시 교통에 적합한 소형 항공기다. 여러 국가에서는 AAM(Advanced Air Mobility)이라고도 불리며 우리나라를 포함하여 세계 각국에서 기체 개발 및 지상 설비, 비행 규칙이 발전하고 있다.

 

‘자동차’라고 하면 도로 위를 달리는 이미지를 떠올리게 되지만, 도심항공모빌리티(UAM)는 도로를 주행하는 기능이 없다. 높고 멀리 대량의 운송을 지향하는 기존 항공기와는 달리, 일상적으로 이용한다는 인상을 널리 알리기 위해 ‘도심항공모빌리티(UAM)’라고 불린다.

 

1-1. 헬리콥터와의 차이는? 기능적인 장점은?

 

도심항공모빌리티(UAM)는 좁은 곳에서도 이착륙할 수 있다. 좁은 이착륙장이라고 하면 헬리콥터를 떠올리는 사람이 많다. 이 둘의 차이는 주로 다음의 4가지 점이다.

 

• 기체 디자인

• 분산 추진에 의한 안전성 향상
• 운용할 수 있는 저소음

• 교통기관

 

■ 다양한 기체 디자인

 

기존 항공기는 고정익기와 회전익기(헬리콥터)라는 두 종류의 설계 디자인만 존재한다.

 

최근 모터와 배터리에 의한 전기 추진 기술이 발전함에 따라 고정익기와도 회전익기와도 다른 자유로운 항공기를 설계할 수 있게 되었다.

 

이러한 전기 수직 이착륙기 및 전기 단거리 이착륙기 등으로 인해 긴 활주로와 넓은 공항에 의존하지 않는 운항 형태도 가능해졌다.

 

건물 옥상의 이착륙장 등 도시 상공을 재개발할 수 있는 한편, 다양한 디자인에 대응하는 새로운 내공/형식 증명의 제도를 정비하는 것도 큰 과제가 되고 있다.

 

■ 전기 분산 추진에 의한 안전성 향상

 

헬리콥터는 기어박스라 불리는 장치로 블레이드(회전익)를 기계적으로 제어하여 조종한다. 기어박스의 고장은 치명적인 일이며, 그렇게 한 곳이 고장 나면 제어를 잃게 되는 설계를 싱글 페리아 디자인(단일 고장 설계)이라고 부른다.

 

항공기 제조사는 이런 설계가 되지 않도록 노력하고 있다. 예를 들어, 도심항공모빌리티(UAM)는 여러 프로펠러와 모터를 사용함으로써 하나의 추진계가 고장 나도 안전하게 불시착할 수 있도록 설계되어 있다.

 

■ 도시부에서 운용할 수 있는 저소음

 

헬리콥터의 긴 블레이드(회전익)는 선단 부분이 음속을 넘는 큰 소음을 발생시킨다. 또한 블레이드의 각도를 바꾸기 위해 툭툭거리는 독특한 소음 패턴도 사람들이 싫어하는 요인이다.

 

한편 도심항공모빌리티(UAM)는 다수의 짧은 프로펠러를 저속으로 회전시킴으로써 프로펠러 노이즈를 줄일 수 있다. 또한 다양한 프로펠러 노이즈를 상쇄하려는 노력도 이루어지고 있다. 이로 인해 시가지에서 이착륙할 수 있는 저소음을 실현한다.

 

■ 친환경 교통기관

 

도심항공모빌리티(UAM)는 전력(배터리)을 사용하여 난다. 이로 인해 CO2를 배출하지 않는 친환경 교통기관으로 주목받고 있다. 또한 가까운 미래에, 수소를 연료로 사용하는 도심항공모빌리티(UAM)도 개발될 것이다.

 

한편 헬리콥터는 내연기관을 사용하여 많은 CO2를 발생시킨다. 최근에는 헬리콥터를 포함하여 기존 항공기를 전기화하는 연구도 진행되고 있는데, 기술이 성숙하여 널리 보급되려면 오랜 시간이 걸린다. 도심항공모빌리티(UAM)는 기존 항공기에서도 가장 먼저 환경을 개선하는 데 도움이 될 것으로 기대되고 있다.

 

2. 도심항공모빌리티(UAM)의 모델

 

도심항공모빌리티(UAM)는 일반적으로 ‘비행기’와 ‘회전익 항공기’로 분류된다.

 

정의를 말하자면, 고정된 날개를 통해 주요 양력을 얻어 비행하는 것을 ‘비행기’, 헬리콥터와 같이 회전익을 통해 주요 양력과 추진력을 얻는 것을 ‘회전익 항공기’라고 한다.

 

이제 ‘비행기’ ‘회전익 항공기’ 각각의 모델을 소개한다.

 

2-1. SkyDrive사 : SKYDRIVE

 

일본의 SkyDrive가 개발한 SKYDRIVE는 컴팩트한 3인승(파일럿 1명, 승객 2명) 도심항공모빌리티(UAM)다. 일본제 최초의 형식 증명을 취득하는 것을 지향하고 있다.

 

기체 상부에 돔 형태의 프레임을 두고, 12기의 프로펠러를 두는 디자인이다. 일본에서는 회전익기로 분류된다.

 

최대 이륙 중량은 1,400kg이며 순항 속도는 시속 100km, 항속 거리는 약 15km다.

 

 

2-2. Vertical Aerospace사 : VX4

 

항공기로 분류되는 영국 Vertical Aerospace의 ‘VX4’는 주익으로 8개의 프로펠러를 탑재한 기체로서, 5인승(파일럿 1명, 승객 4명)이고, 항속 거리는 약 160km, 순항 속도는 약 240km/h다.

 

 

2-3. Joby Aviation : Joby S4

 

항공기로 분류되는 미국 Joby Aviation의 ‘Joby S4’는 미국에서 형식 증명 취득을 지향하는 양산이 가능한 기체다. 항속 거리는 약 240km, 5인승(승객 4명)이며, 최고 속도는 약 322km/h다. 미국 Uber와 토요타, 전일본공수와 연계하고 있다.

 

 

2-4. Volocopter : Volocity

 

회전익기로 분류되는 독일 Volocopter의 ‘Volocity’는 2인승(승객 1명)이며 소형 기체다. 유럽에서의 형식 인증 취득을 목표로 하고 있다. 항속 거리는 35km 정도이며, 최고 속도는 110km/h, 파일럿 1명과 승객 1명이 타는 2인승이다.

 

 

3. 도심항공모빌리티(UAM)의 상용화의 장점

 

도심항공모빌리티(UAM)가 실용화되면 우리 생활에 어떤 변화가 일어날까. 주요 장점을 해설한다.

 

3-1. 교통수단의 다양화

 

버스와 철도, 선착장 등에 의한 산간부 및 이도를 위한 이동은 불편이 따른다. 도심항공모빌리티(UAM)가 실용화되면 이러한 기존 교통기관에 다양성을 부여할 수 있다. 이도에 있을 때 더욱 쉽게 본토로 출퇴근이나 통학을 할 수 있거나, 과소지역 사람들에게 도시 사람과 같은 간호 의료를 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 2040년 이후에는 도심항공모빌리티(UAM)와 기존 교통기관이 서로 보완하면서 생활이 편리해지는 시대가 올 것이다.

 

3-2. 교통체증이 없는 도시를 개척

 

현재의 교통기관은 시가지에 많은 사람을 운반하는 철도 및 버스, 고속도로 등으로 구성되어 있다. 그러므로 도시부에서는 이미 교통체증으로 인한 폐해가 있지만, 고밀도 도시는 경제 효율이 크기 때문에 이러한 도시 모델이 계속되고 있다. 도심항공모빌리티(UAM)도 이러한 집중형 교통수단으로 사용하면, 하늘의 교통체증이 일어난다.

 

하지만 도심항공모빌리티(UAM)에 의해 지상 교통기관에는 없는 고속 이동이 가능해지면, 집중형 도시 설계 자체가 바뀌어 갈 것으로 생각된다. 살기 쉽고 교통체증이 적은 중규모의 도시를 도심항공모빌리티(UAM)가 빠르게 연결되는 ‘분산형 도시 모델’이 경제 효율적으로도 이치에 맞기 때문이다.

 

이처럼 도심항공모빌리티(UAM)는 교통기관의 다양성을 낳고, 장기적으로는 교통체증이 적은 도시 구조로 사회를 바꾸게 될 것으로 기대된다.

 

3-3. 재해ㆍ사고 대응의 경제적 효율을 높임

 

도심항공모빌리티(UAM)의 단기적인 장점은 긴급 대응이다. 예를 들어, 현재 긴급 대응하는 데 이용되는 닥터헬기는 어느 정도 출동 횟수가 많은 지역에서는 경제성이 확보되지만, 인구가 적은 지역에서는 부담이 너무 크다는 과제를 가지고 있다.

 

도심항공모빌리티(UAM)를 양산하게 되면 가격이 낮아질 것으로 기대되며, 현재의 닥터헬기가 가진 경제적인 과제를 해결할 수 있을 것으로 기대된다.

 

3-4. 관광객 증가

 

도심항공모빌리티(UAM)를 사용하는 유람 비행은 큰 관광 자원이 될 것으로 기대된다. 하늘에서 보는 경치를 마음 편히 즐길 수 있도록 함으로써 관광지를 활성화할 수 있으며, 일반인이 도심항공모빌리티(UAM)의 즐거움을 실현할 수 있는 큰 기회가 될 것이다.

 

4. 도심항공모빌리티(UAM)의 실용화를 위한 과제

 

도심항공모빌리티(UAM)에는 큰 기대가 모아지는 한편, 해결해야 하는 과제도 많다. 실용화하려면 다음과 같은 과제를 해결해야 한다.

 

4-1. 제도가 마련되어 있지 않음

 

우리 국회에서는 UAM 상용화의 제도적 기반을 마련하기 위한 입법 논의가 진행되고 있다. 2022년 8월에 ‘도심항공교통 활용 촉진 및 지원에 관한 법률안’이, 10월에는 ‘도심항공교통 상용화 촉진에 관한 특별법안’이 발의된 상태이다

 

가까운 일본에서도 도심항공모빌리티(UAM)는 항공법의 규제 대상이 되기 때문에, 내공 증명(안전하게 비행할 수 있음을 증명함) 및 형식 증명(안전한 항공기를 제조할 수 있음을 증명)이 필요하다고 보고 있다. 국토교통성은 관련 정부 기관과 협력하면서 도심항공모빌리티(UAM)에 맞는 제도를 설계한다. 또한 기체만이 아니라 이착륙장 및 항공 규칙 등도 정비해야 한다는 입장이다.

 

미국이나 유럽의 도심항공모빌리티(UAM) 제도와도 조화를 이루어야 한다. 국내에서 도심항공모빌리티(UAM)를 보급시키려면 충분한 안전을 확보하면서 적극적으로 제도를 설계해야 한다.

 

4-2. 인프라를 갖추어야 함

 

도심항공모빌리티(UAM)를 일상적으로 이용하려면 이착륙장 및 충전 스테이션이 필요하다. 또한 하늘의 교통 규칙이라고 할 수 있는 운항 규칙에 따라 통신 시스템 및 감시 시스템이 필요하다. 현재 주요 국가에서는 도심항공모빌리티(UAM) 전용 항공로(UAM 코리더)의 정비를 의논하고 있다. 우리나라에서도 이러한 의논이 진행되고 있지만, 적절한 정부ㆍ지자체에 의한 지원 제도가 필요하다.

 

4-3. 막대한 개발 비용이 필요함

 

도심항공모빌리티(UAM)에는 대규모의 막대한 개발 비용이 필요하다. 단독으로 그만한 비용을 끌어낼 수 있는 기업은 한정되어 있다. 공적인 지원 제도를 마련하거나 기업간 협력을 추진하는 등 기업이 연구를 지속하기 쉬운 체제를 마련해야 한다.

 

4-4. 지역 사회와의 융화

 

도심항공모빌리티(UAM)에 대한 꿈과 로망은 있지만, 실제로 가까이에 이착륙장이 마련되게 되면 소음이나 사고 등을 우려하게 될 수 있다. 도심항공모빌리티(UAM)는 일반 항공기와 사고율(60년에 한 번)이 같으며, 소음은 헬리콥터의 100분의 1 정도다. 그렇다고는 해도 생활이나 경제면에서 지역 사회에 충분한 이점을 제공해야 한다.

 

5. 주요국의 도심항공모빌리티(UAM)의 최신 동향

 

마지막으로 여러 국가의 도심항공모빌리티(UAM)의 최신 동향을 소개한다.

 

5-1. 미국

 

미연방항공국(FAA)은 AAM(도심항공모빌리티(UAM)의 총칭)을 부흥시키는 연방 정부 기관간 협의회를 마련하여, 도심항공모빌리티(UAM)에 관한 국제 경쟁력을 강화하고 있다.

 

FAA에는 전 세계에서 도심항공모빌리티(UAM)의 형식 인증 신청이 쇄도하고 있어 그에 대응하느라 바쁜 한편, 미국 Joby Aviation과 Archer Aviation이 미국 최초의 형식 취득에서 격렬한 선두 싸움을 펼치고 있다.

 

댈러스포트워스 공항 및 로스앤젤레스 공항은 도심항공모빌리티(UAM)를 받아들일 준비를 하는 한편, 미국 항공 업계에서는 2028년에 열릴 로스앤젤레스 올림픽에서 본격적으로 정기 운행을 시작할 생각이다.

 

5-2. 유럽

 

유럽에서는 유럽항공안전기구(EASA)를 중심으로 ‘U-Space’를 추진하고 있다. U-Space란 상업 드론 및 도심항공모빌리티(UAM)가 이용하는 저공역의 교통을 관리하고 서비스를 제공하는 프로젝트다. 유럽 각국에서는 U-Space의 AAM 실증 프로젝트가 전개되고 있으며, 특히 2024년 하계 올림픽을 앞둔 프랑스 파리에서는 독일제 Volocity를 사용하는 도심항공모빌리티(UAM)를 비행할 준비를 하고 있다.

 

한편 영국에서는 Vertical Aerospace의 VX4가 2026년에 런던에서 취항하기 위하여 EASA로부터 형식 증명을 취득하려 하고 있다. 또한 도시 간 여객 운송을 목표로 하는 독일의 Lilium Jet는 스페인에서 시험 비행을 계속하고 있다.

 

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