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[4차산업 드론경제㉑] “도심항공 모빌리티”… 실현을 위한 문제

인구밀집지역 비행의 안전성을 고려할 때
도심 안전한 비행을 위해 교통 관제시스템과 고도관리 체계 요구
승객 중심 편의 향상과 UAM 경제성 확보

  • Editor. 김맹근 기자
  • 입력 2023.03.06 08:30
  • 댓글 0
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사진 : pixabay
사진 : pixabay

[디지털비즈온 김맹근 기자] 도심항공 모빌리티(UAM)가 소비자 수용도를 높이고, 새로운 교통수단으로 자리잡기 위해서는 안전에 대한 신뢰성 확보가 시급한 과제이다. 미국 딜로이트가 시행한 설문조사(35,000명)에 따르면, 응답자의 절반 가량은 에어택시 드론이 도로 정체의 대안이 될 것이라 응답했지만, 안전성에 대해서는 여전히 불안해하는 것으로 나타났다.

유럽 항공안전청(EASA) 설문37에서 소비자들은 에어택시 도입에 대한 우려로 1위 소음, 2위 안전성, 3위 보안을 언급되었다. 우리나라 국민들은 에어택시를 이용하겠다는 응답이 약 80%로 높은 편이다. 다만, 에어택시를 이용할 의향이 없는 응답자의 경우, 안전성(39.9%)과 고비용(28.2%)을 가장 많이 지적했다.

인구밀집지역 비행의 안전성을 고려할 때, eVTOL 기체 및 시스템의 강화된 안전 기준 마련 및 통신 네트워크 모델 구축이 필수적이다. 미국(FAA)과 유럽(EASA)의 eVTOL 인증체계를 벤치마킹하여 국제적으로 통용되는 항공기 분류 및 감항(안정) 기준, 세부절차를 마련해 가야한다. 미국은 기존 FAR 규정의 비행기(Part23, Part25), 헬리콥터에, 유럽은 새로운 분류 (eVTOL)로 eVTOL 정의 및 분류를 확정하고, 이에 따른 감항기준을 마련하고 있다.

기체 사고율 안전 기준은 현재 일반 승객운송용 민간 항공기의 시스템 안전 기준은 10-9 이하의 사고율로 통제된다. eVTOL이 도심 내에서 운행됨을 감안할 때 동등한 수준 이상의 안전성 확보가 요구된다. 현재 유럽 항공안전청(EASA)의 상용 eVTOL 기술 목표는 10-9 이하 사고율로 하고 있으며, 비상착륙 기준, 심각한 기체 결함에 대한 안전 수준을 제시하고 있다. 미국 우버(Uber)는 UAM의 안전 수준을 헬리콥터 및 고정익 헬기 수준으로 목표할 경우, 일반 항공교통보다 사고율이 낮을 것으로 예측된다.

도심에서의 안전한 비행을 위해 새로운 교통 관제시스템과 고도 관리 체계가 요구된다. 관제시스템은 여객기는 중앙관제가 가능하나, 동시다발적으로 수백 대의 비행체가 날아다니는 UAM의 경우 분산형 교통관리 시스템이 필요하다. 기체 충돌방지를 위한 실시간 데이터(기체 비행 현황, 기상·재난 등) 공유 체계 및 저궤도 위성과 통신망(1:1 통신, 다중 네트워크 등) 구축도 병행되어야 한다.

공역 및 고도 관리는 도심의 고층빌딩 등 각종 지형물과의 충돌 가능성을 차단할 수 있는 공역 및 운영관리가 주요 과제로 대두되고 있다. UAM 운영고도가 300~600미터로 고려되고 있는 상황이나, 헬레콥터 등 기존 유인항공기와 운영고도가 겹쳐 기존 항공교통관리 체계의 점검이 필요하다. 현재 개발 중인 K-드론 시스템(저고도 교통관리)을 기존 항공교통 체계와 연계하여 전 공역의 통합관리 수준으로 고도화가 필요하다.

승객 중심 편의 향상

UAM 생태계를 구성하는 인프라 중 도심 내에 비행체가 수직 이착륙할 수 있는 터미널 구축은 가장 핵심 요소이다. 이착륙장의 형태는 아직 구상 단계이지만, 여러 비행체가 동시에 이착륙 할 수 있는 공간, 충전시설, 비행체 보관 장소, 고객 대기장소 등을 고루 갖춘 버티포트(vertiport)형 터미널 컨셉이 일반화이다.

독일 볼로콥터와 영국의 스카이포트社가 합작하여 업계 최초로 버티포트 원시 모형인 볼로포트(Voloport) 실물을 공개했다. 이후 공개된 우버의 버티포트 컨셉인 스카이포트(skyport)는 UAM의 대중교통화에 초점을 두고 설계되었다.

우리나라 현대자동차도 CES 2020에서 버티포트 S-Hub 컨셉을 공개했다. 개인용비행체(PAV), 목적기반모빌리티(PBV)를 연결하는 구심적 역할을 했다. 현대자동차 PBV인 S-Link에 탑승하여 S-Hub 터미널에 도착한 후 비행체 탑승한다.

부지를 확보하기 어려운 도심 내에 이착륙장을 설치하기 위해서는 도심 친화적인 설계가 중요하다. 다수의 eVTOL를 동시에 수용하여 부지 활용도를 최대한 올리는 한편 기존 유휴 인프라를 최대한 활용해야 한다. 헬리패드(빌딩 위 헬기 이착륙장) 등 기존 인프라를 활용할 경우, 새로운 터미널 구축에 소요되는 시간과 비용을 절약할 수 있다.

터미널 운용 및 이용과 관련하여 이용자 편의를 우선 고려해야한다. 항공교통 특성상 탑승객의 보안검색이 필수적이나 첨단 기술을 이용하여 보안검색 시간을 단축 할 수 있는 대안 모색이 필요하다.

새로운 UAM 터미널은 소비자 접근성이 좋은 위치 선정과 함께 기존 교통수단을 잇는 연계교통 구축도 함께 고려해야 한다. 비행 전후로 승용차, 대중교통(지하철, 버스), 개인 운송수단(personal mobility) 등 다른 이동수단도 함께 이용할 수 있는 연결성이 중요하다. 미국 등 선진국에서는 대중교통(공공) 및 UAM(민간)이 조화롭게 활용될 수 있는 종합 교통센터 개념에서 터미널 운용을 추진 중이다. 실제로 우리나라 한강 수상택시의 경우, 접근성과 연계교통의 부족으로 이용자 수가 일일 10명 이하로 저조하다.

UAM 경제성 확보

UAM 운용 비용을 절감하기 위해서는 기체 및 부품(배터리, 모터) 가격 하락, 무인화 비행, 교통관리 시스템 자동화 등이 실현되어야 한다. 고효율 배터리, 경량화 소재 등의 기술 개발은 비행거리 연장, 운항 횟수 및 적재하중 증가를 통해 eVTOL 운송 효율성을 향상시켜야 한다. 현재 개발 중인 eVTOL은 배터리 전기만으로 비행에 필요한 충분한 동력 발생이 가능하다. 전고체 배터리는 중량 대비 에너지 효율이 높고, 화재에 안전하여 운송 효율 개선에 중요한 핵심 부품이다.

eVTOL을 안정적으로 띄울 수소연료전지 개발은 아직 시간이 필요하지만, 중장기 비행을 위해 반드시 필요한 기술이다. 수소연료전지는 한번 충전으로 비행할 수 있는 거리가 늘어나고 충전횟수도 줄어 운영비용 절감에 영향준다. 우리는 SK E&S(액화 수소전지), 두산(기체 수소전지)이 사업 추진 중이다.

UAM 관련 서비스 산업 육성으로 수익성 있는 비즈니스 모델을 구축은 향후 국내 UAM 시장은 과점 형태로 비탄력적 운임 가격 가능성이 존재하며, 대중 수요에 따라 수익 실현에 크게 영향을 받는다.

경제성 있는 UAM 생태계가 조성되기 위해서는 기체 양산 이외에도 기체 유지/보수, 교통관리, 인프라 구축 및 운영, 전문인력 양성 등 UAM 서비스 분야로 산업을 확장하여 수익 및 일자리 창출이 이뤄져야 한다. 2040년 UAM 시장에서 비행체 비중은 9%에 불과, 서비스(75%), 인프라(16%) 비중이 더 클 것으로 전망한다.

장기적으로는 자율비행 구현으로 UAM의 경제성 확보는 미국 모건스탠리는 UAM의 상용화를 위한 과제로 자율비행을 제시했다. eVTOL 조종사 인건비와 에어택시 운임 등 고비용을 고려할 때, 자율화 기술이 실현되지 않으면 수익성을 기대하기 어려움이 있다.

미국 우버는 UAM 초기요금을 1마일 당 5.7달러 수준에서 산업 성숙도 단계에 따라 1달러 미만 수준으로 하락할 것으로 전망한다. 자동차 자율주행과 마찬가지로 고차원의 통신기술(센서, 고정밀 항법, AI비행시스템 등)과 함께 자율 비행을 수용할 수 있는 법/규제 개선(감항기준) 등의 준비가 필요하다. 비행 중에 장애물 또는 다른 비행체와의 충돌 방지, 사고 예방 등에 대한 부분에 초연결-고차원 기술이 필요하다.

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