에어택시를 잡아라!

2035년 36조원 어번 에어 모빌리티 시장

2019년 05월호 지면기사  /  글│한 상 민 기자 _ han@autoelectronics.co.kr



2035년 36조원 어번 에어 모빌리티 시장

항공우주 기업, 스타트업, 카 메이커 모두가 2025년 이전 eVTOR 어번 에어 모빌리티의 실현을 위해 경쟁에 뛰어 들었다. UAM은 자동차 산업에 있어 매력적인 미래 사업 중 하나다. 언제나 날기를 원했고, 어딘가로 보다 빠르게 가길 원하는 모빌리티에 대한 것이기 때문이다. 기술적으로도 멀리 있지 않다. 게다가 빠른 시일 내에 경제성을 확보해 보편적인 도시이동성에 포함되면서 교통체증에서 해방시켜 줄 옵션이 될 수 있다.

글│한상민 기자 _ han@autoelectronics.co.kr



“우리는 도시 지역 내 이동을 생각하고 있고, 차세대 제품은 전기추진 드론, 수직이착륙 모델이 될 것입니다. 2025년경에 수직이착륙 하이브리드 모델부터 내놓고 그 다음 버전으로 전기 에어택시를 선보일 것입니다.”

서울모터쇼에 ‘PAL-V’의 램코 버워드(Remco Verwoerd) 부사장이 다녀갔다. PAL-V의 리버티(Liberty) 플라잉 카는 올 6월부터 유럽 도로를 달릴 것이고 2021년이면 본격적으로 시장에 풀릴 것이다. 플라잉 카의 시대가 열리고 있다. 그러나 진정한 트렌드는 PAL-V의 리버티와 같은 내연기관, 자이로콥터 형태가 아닌 분산 전기추진, 수직이착륙 eVTOL 자율비행 여객 드론의 창조다.
항공우주 기업, 스타트업, 카 메이커 모두가 2025년 이전 eVTOR 어번 에어 모빌리티(Urban Air Mobility, UAM)의 실현을 위해 경쟁에 뛰어 들었다. UAM은 자동차 산업에 있어 매력적인 미래 사업 중 하나다. 언제나 날기를 원했고, 어딘가로 보다 빠르게 가길 원하는 모빌리티에 대한 것이기 때문이다. 기술적으로도 멀리 있지 않다. 게다가 빠른 시일 내에 경제성을 확보해 보편적인 도시이동성에 포함되면서 교통체증에서 해방시켜 줄 옵션이 될 수 있다.

다양한 시장 전망들이 쏟아지고 있다. 예를 들어, 포르셰 컨설팅(Porsche Consulting)은 2035년까지 전 세계적으로 eVTOL이 2만 3,000대, 320억 달러의 여객 시장을 창출할 것으로 보고 있다. 롤랜드버거(Roland Berger)의 경우엔 2050년까지 10만 대의 여객 드론이 등장할 것으로 전망했다.


UAM은 이미 다양한 기업들이 눈독 들이는 산업이다. 예를 들어 주요 자동차 OEM은 플라잉 카, 여객 드론에 많은 관심을 보이고 있고, 플라잉 카는 자동차 쇼, 모빌리티 쇼의 한 테마가 되고 있다. 2017년 중국의 지리(Geely)는 플라잉 카 스타트업 테라푸지아(Terrafugia)를 인수했고, 토요타는 무인항공기 제작사 카티베이터(Cartivator)에 투자했다. 다임러는 독일의 볼러콥터(Volocopter)에 투자했으며 포르셰 등이 플라잉 카 개발 계획을 공개했다. 현대자동차도 드론 스타트업에 투자하고 있다. 대부분 OEM이 미래의 메이저 모빌리티 서비스 프로바이더가 되는 것을 심각하게 고려하며 UAM 시장의 일부가 돼야 한다고 믿고 있다.

한국항공우주연구원(KARI) 항공기체계부 김승호 부장은 “플라잉 카, 여객 드론은 전 세계적인 트렌드입니다. 우리나라에서도 대한항공, KAI 등 항공기 제작사는 물론 IT기업, 자동차 회사, 중소기업들의 관심이 높습니다. 정부 차원에서도 꾸준히 VTOL 개인항공기(PAV)를 위한 시제기, 운항기준, 인증체계 개발 등이 추진돼왔고 최근 정부 과제 공고가 나기도 했습니다”라고 말했다.


매력적인 UAM

“어번 에어 모빌리티의 근본은 빠르다는 것입니다. 이것은 택시, 지하철 등과는 비교가 되지 않습니다. 도시이동성의 새로운 옵션입니다.” 김 부장이 말했다.


eVTOL 여객 드론은 이착륙 패드에서부터 실제 운항까지 염두에 둘 때 진정하게 도시 내 이동 시간을 절약해줄 가장 빠른 옵션이 될 수 있다. 물론 이를 위해서는 최소 15~25 km의 운항거리가 필요하다는 계산이 나온다. 예를 들어 포르셰 컨설팅에 따르면, 독일 뮌헨국제공항에서 뮌헨 마리엔 광장(Marienplatz)까지 차가 40 km 거리를 45분 걸려 이동하는 동안 eVTOL은 30 km를 10분 내에 간다. 우버 엘리베이트는 샌프란시스코 마리나에서 새너제이 다운타운까지 우버X가 92 km 거리를 1시간 40분 동안 가는 동안 우버에어는 69 km를 15분 만에 날아간다고 홍보한다.

그러나 UAM의 성공은 빠르다는 것 이상의 다양한 요소가 필요하다. 예를 들어 요금은 다른 대중교통 서비스와 마찬가지로 매우 중요한 요소다. 현재 뉴욕 등 대도시에서는 극소수의 VIP들만이 헬리콥터를 이용해 공항에서 도심까지 이동하지만, 전기추진과 궁극적으로 자율비행이 가능해지면 eVTOL 드론은 항공기, 운용 비용 모두를 크게 낮춰 광범위한 대상이 이용할 수 있는 수단이 될 수 있다. 예를 들어 현재 민간 헬기의 연 생산량은 1,000대에 불과하다. 비교적 조용한 5인승 유로콥터 EC120 기종의 가격은 기체만 약 20억 원이다. 그러나 전기추진이고 조종사 없는 자율비행 기술의 전개는 복잡한 컴포넌트, 유지보수 비용을 줄이고, 더 많은 승객과 화물 수송을 가능케 해 궁극적으로는 택시보다 더 저렴해 질 수 있다. 롤랜드버거는 50 km의 고객 운임이 2020년의 택시 가격 대비 2~3배 정도가 될 것이지만 해를 거듭할수록 저렴해져 매우 빠르게 대중화될 것으로 전망한다.

김 부장은 “우버는 초기 10억 원 이상이던 플라잉 카를 대량생산을 통해 대당 2억 원으로 낮출 수 있을 것으로 예상하고 있습니다. 지금은 모두 기술 시제기를 만드는 단계인데, 개발 비용이 300억 원, 양산, 인증을 준비하면 3,000억 원으로 자동차 모델 한 개를 개발하는 수준입니다. 초기에는 대당 단가가 높고 자율비행이 어려울 것이지만 시간이 갈수록 경제성이 크게 올라갈 것”이라고 말했다.

UAM의 실현에 있어 가장 중요한 것은 자율주행차와 마찬가지로 안전한 비행, 즐거운 비행 경험이다. 항공기나 헬리콥터를 타고 도시 상공을 난다는 것은 모두에게 기쁨이고 최고의 경험이겠지만 승객이 이를 100% 안전하다고 믿을 수 있어야만 한다.
미래의 UAM은 다른 교통수단, 모빌리티 통합을 통해 매우 편리해질 것이다. 매력적인 eVTOL은 다른 모빌리티 서비스와 맞물려 승객에게 출발지와 도착지, 최종 목적지까지 완벽한 연결성을 제공할 것이다. 예를 들어 eVTOL에 대한 온라인 예약부터 착륙 후 라스트마일까지, 전체 여정에 대한 계획과 지불을 처리할 수 있을 것이다. 대기시간도 지능적인 예약, 동적 여객 수요예측 알고리즘을 통해 최적화될 것이다.


완벽한 타이밍



“UAM와 관련, 이전과 달라진 것은 테라푸지아, PAL-V와 같은 지상 주행이 가능한 내연기관 기반 플라잉 카가 아닌 eVTOR, 도심 운항 모델이 대세란 것입니다. 분산 전기추진 기술, 항공용 하이브리드, 드론 기술이 발전하면서 지금의 UAM을 만들고 있습니다. 전기추진 기술이 발전하면서 엔진, 기어박스, 드라이브샤프트 연결과 같은 무겁고 복잡한 컴포넌트가 없어져 항공기 디자인 측면에 매우 큰 유연성이 주어졌고, 컴퓨터의 소형화를 통해 자동비행(고도제어, 자동착륙 수준)과 같은 기체 제어가 용이해졌습니다.” 김 부장이 말했다.

UAM은 새로운 것이 아니다. 그러나 도시의 스프롤 현상이 증가하고 교통혼잡이 악화되는 동안 뚜렷한 기술적 진보가 이를 현실적으로 만들고 있다. 전기추진은 현재의 모델보다 eVTOL을 매우 저렴하게 만든다. 특히 항공기 산업의 트렌드인 e에어크래프트 생산이 성숙할수록 eVTOL을 구매하거나 리스하는 초기 비용은 전기 파워트레인이 터빈, 엔진보다 간단하기 때문에 크게 낮아진다. 배터리 비용은 자동차 산업의 규모와 수요로부터 떨어지고 있고 성능은 올라가고 있다. 전기 파워트레인은 고전압을 다룬다는 특수성이 있긴 하지만 그 자체가 심플하기 때문에 유지비용도 낮다. 따라서 eVTOL의 TCO는 전반적으로 낮다. 이같은 결과 eVTOL은 현재의 헬리콥터 대비 10배는 저렴할 것이다.

한편, 현재 사용 가능한 배터리 기술은 운항거리와 관련해 UAM 비즈니스 케이스 생성에 중요한 요소다. 배터리는 아직 eVTOL 애플리케이션에 짧은 비행시간만 허용 하지만, 업계의 전망처럼 에너지 및 전력 밀도가 향상됨에 따라 기체 기술의 발전과 함께 비행 속도와 거리를 증가시킬 것이고 유즈케이스를 늘릴 것이다.

“UAM 초기시장에서 다양한 하이브리드 모델이 등장할 것입니다. PAL-V는 2025년 수직이착륙 하이브리드 모델부터 내놓고 이어 전기 에어택시를 선보일 것입니다.” 버워드 부사장이 말했다.

자율비행 기술은 파일럿을 불필요하게 만들어 운용비용을 낮출 수 있는 요소다.
여분의 시트는 정원, 적재량을 증대시킬 수 있다. 5G 통신 네트워크 기술은 도시 상공의 이동성에 필요한 초정밀 항법을 가능하게 할 것이다. 기술적 성숙은 UAM 시장의 가능성을 크게 높인다.


세 가지 모델

“UAM은 에어택시, 공항 셔틀, 인터시티 플라이트란 세 가지 유형의 서비스로 발전할 것입니다.” 버워드 부사장이 말했다.
자동차의 라이드 헤일링 서비스와 같은 에어택시 서비스는 지정된 영역 내의 가용한 모든 이착륙 패드에서 온디멘드 비행을 제공한다. 15~50 km 범위 내에서 1~2명, 또는 두 명의 승객과 최대 20 kg의 화물 수송을 목표로 한다. 이와 관련 PAL-V의 경우 최대 4인승 항공기 개발을 목표로 하고 있다.

UAM에서 항공기는 모든 운항에 대해 유사시 안전한 착륙을 고려해 대략 20 km의 운항 여유를 가져야하기 때문에 35~70 km의 운항을 보장해야만 한다.
공항 셔틀은 에어택시와 비교해 정해진 스케줄에 따라 공항과 도심의 여러 랜딩패드를 연결하는 모델이다. 이 경우의 항공기 기술은 에어택시와 항속거리는 대등하지만 2~4인승, 50~80 kg의 화물을 수송하기 위해 보다 대형화돼야 한다. 인터시티 플라이트는 특정 도시 간 정기운항을 특징으로 한다. 항공기는 50~250 km를 운항하면서 2~4인승, 20~40 kg의 수하물을 운반한다.
향후 10년간 이 세 가지 모델은 특히 배터리 기술의 향상과 새로운 형태의 분산 전기추진 기술과 함께 항속거리가 20~30 km에서 100~250 km로 발전하면서 확대될 것이다. 또 자율비행 기술의 진보를 통해 완전히 자동화되고 저렴한 여객 및 화물 수송을 가능하게 할 것이다.

“볼러콥터, 이항 등이 두바이에서 시범 서비스를 시작했고, 우버는 2025년까지 인증을 받아 서비스에 들어갈 계획입니다. 2025년~30년이면 에어택시 서비스가 본격화될 것으로 봅니다.”김 부장이 전망했다.

최초의 파일럿 프로젝트가 시작됐고 2020년대 초반까지 활발히 전개될 것으로, 특히 두바이, 싱가폴, 달라스, 로스앤젤레스, 도쿄 등의 도시가 파이오니아로서 개념증명을 보여줄 것이다. 두바이는 2017년에 시험 비행을 시작했으며 오토노머스 에어리얼 택시 서비스(Autonomous Aerial Taxi Service) 상용화란 야심찬 목표를 갖고 있다. 우버 엘리베이트 프로젝트는 2023년 로스앤젤레스와 달라스, 그 외 지역에서 서비스 론칭을 목표로 하고 있다. 이 서비스들은 조종사를 포함해 20~50 km의 인터시티 플라이트에 포커스하고 있다. 롤랜드버거는 초기 UAM이 도시당 5곳 내지 7곳의 허브를 두고 대략 30~40대의 플라잉 카를 요구할 것으로 내다봤다.

업계는 2030년까지 eVTOL 등 기술 향상으로 항속거리가 늘어 서비스 범위가 확장될 것으로 보고 있다. 리프트, 크루즈, 틸트-윙 기술은 보다 내구성이 뛰어난 배터리와 결합해 최대 100~250 km까지 비행하고 3~5명의 승객을 태울 수 있을 전망이다. 안전상의 이유로 조종사는 계속 착석할 것이지만 비행은 갈수록 자동화될 것이다. 3단계에서는 자율비행 기술의 완성과 10인승, 최대 300~400 km의 항속거리로 비용이 크게 떨어지면서 서비스가 대중화될 전망이다.




유스 케이스에 적합한 기술을 선택하는 것은 초기 산업 발전의 중심 중 하나다. 기술적으로 분산 전기추진은 항공기 설계 엔지니어에게 다양한 여객 드론의 잠재력을 탐구할 기회를 제공한다. 그러나 항공기 설계 관련 75개 이상 프로젝트가 발표되고 20여개의 성공적인 비행 테스트가 이뤄졌지만 아직까지는 비즈니스 모델, 시장 타당성에 대한 정보는 없다. 쿼드콥터, 틸트-윙, 에어크래프트, 윙 VTOL, 하이브리드 등 여객 드론의 각 디자인에 내재된 기회와 한계를 파악하는 단계에 있다.
프로펠러는 탁월한 호버링과 안정성을 제공하지만 속도가 느린 반면, 덕트 팬은 호버링과 안정성보다 전진 속도에 더 효과적이다. 이런 트레이드오프의 결과로 적절한 유즈 케이스에 대한 다양한 컨셉이 개발되고 있다.

김 부장은 “서비스를 하려면 시속 200 km는 돼야 합니다. 빠르게 하려면 윙이 있어야 하고, 수직이착륙이 가능하려면 동력장치나 윙이 틸팅을 해야 합니다. 최근에 가장 핫한 플라잉 카를 들자면 시속 300 km까지 비행할 수 있는 릴리움 제트(Lilium-Jet)를 들 수 있습니다”라고 말했다.

멀티콥터, 쿼트콥터는 속도보다는 안전이 중시되는 에어택시에 적합할 수 있다. 공항 셔틀의 경우엔 호버링, 소음, 인프라 측면에서 불리하지만 속도가 빠른 틸트-윙, 에어크래프트 하이브리드 컨셉이 적용될 수 있다.


제도적 문제

“PAL-V는 2002년부터 가능한 기술, 기존 법제도에 상응하는 플라잉 카를 개발했기 때문에 인증이 가능했지만 이것도 10년이 걸렸습니다. 드론을 도시 안에서 이착륙 시키는 것은 매우 어려운 문제입니다. 안전은 더 강조되고 규제는 더 강화될 것입니다. 에어택시를 상용화하려면 규제가 완화돼야 하는데, 그 규제 자체가 존재하지 않는다는 문제도 있습니다.” 버워드 부사장이 말했다.
여객 드론, 플라잉카, UAM의 최대 장애물 중 하나는 전 세계적으로 규제가 부재하거나 매우 미성숙한 상태라는 점이다. 에어택시의 운행을 통제할 수 있는 전담 기관이 없다. UAM을 위해서는 사람, 인프라, 그 밖의 재산 안전을 보장하기 위한 포괄적인 규제 체계가 요구된다. 어번 에어크래프트는 대형 항공기, 경찰, 헬기, 일반 드론 등과 하늘을 공유하기 때문에 공중충돌 회피, 부상 및 재산 피해 예방, 사생활 침해 방지 등 다양한 문제를 다뤄야만 한다. 배출, 소음 등의 규제도 중요하다. 이처럼 인증, 안전 운항체계, 조종사 관리 등 공공의 안전측면에 따라 FAA, EASA 등이 UAM 관련 준비를 활발히 전개하고 있다.





“자율비행은 하늘이라는 이유로 간단히 취급할 문제가 아닙니다. 3차원 공간에서, 보이는 물체에 대한 충돌회피는 물론 돌풍과 같은 보이지 않는 장애물에도 대응해야하고, 만일의 상황에도 반드시 안전하게 착륙할 수 있어야만 합니다. 세계적으로도 자율비행 기술은 충돌회피에 대한 실험실 수준의 연구가 진행되는 중입니다. 자동비행 조차도 소형 항공기에서는 인증되지 않는 것이 현실입니다.” 김 부장이 설명했다.

우리나라에서 닥터헬기를 소음 때문에 못 띄우는 상황처럼 드론의 소음도 큰 문제다. 다만 법제화된 것은 아니지만 예를 들어 우버와 같은 기업은 중형트럭의 절반 수준의 소음을 목표로 하고 있다.

UAM 초기 시장은 항공기 제조사, 카 메이커, IT기업, 스타트업 등 다양한 배경의 잠재적인 플레이어들에게 개방돼 있다. 그러나 항공우주 기술, 배터리, 자율비행 기술, 인프라 및 규제 프레임 워크, 비즈니스 및 운영 모델 등 모든 관련 분야에 광범위한 개발이 여전히 요구되고 있다.

“세계적으로 우리의 플라잉 카 개발은 한 박자 늦었지만 그간의 무인기 개발 기술과 노하우 적용한다면 빠르게 쫒아갈 수 있습니다. KARI는 무인기 기반 요소기술 개발 과제를 해오고 기술 시연기를 제작해왔습니다. 모든 것이 이제 시작입니다.” 김 부장이 말했다.

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