한국항공우주연구원

개인 자동차 시대를 넘어 개인 항공기 시대가 머지않아 도래할 것으로 예측된다. 여러 국가에서 활발하게 개인 항공기를 개발하고 있으며, 수많은 기업과 VC들이 막대한 투자를 감행하고 있다. 중국의 이항184는 두바이에서 항공기를 통한 개인택시 서비스를 개시할 예정이다. 먼저 개발현황을 살펴보면, 중국에서 개발한 이항184는 1명의 승객과 화물을 합쳐 총 100kg을 운반할 수 있다. 4개의 로터로 이루어져 있으며 시속 160km를 낼 수 있으며, 48km의 항속거리를 이동할 수 있다. 비상착륙이 가능하며, 자체 문제 진단, 장애물 회피 기능 등을 탑재하여 안전사고에 대비하고 있다. 이항184는 올해 두바이에 서 무인 항공택시 서비스를 개시할 예정이다. 리무진 버스처럼 VIP들을 원하는 곳에 공중으로 이동시키는 것이 주된 목표이다.

개인항공기를 활용하여 비즈니스모델을 만들어 이윤을 창출하려는 대표적인 기업이 Uber이다. 기존의 차량공유 서비스를 통하여 Urban Origin and Destination(O&D) 데이터베이스를 축적해왔다. Uber는 사용자 중심의 효율적인 이 데이터베이스를 활용하여 에어 택시 서비스인 Uber Elevate를 개시할 예정이다. 이 서비스의 목표는 ‘수직이착륙이 가능한 소형 전기 항공기를 통하여 구축된 네트워크는 교외와 도시 간 그리고 궁극적으로 도시 내에서 빠르고 안정적인 운송을 가능하게 하는 것‘이다. Uber Elevate는 환경과 안전, 소음 등을 고려하여 분산전기추진 방식을 적용하였다. 고정익과 틸팅 기술이 함께 적용되어 시속 150~200mph가 될 예정이다. 조종사 1명을 포함하여 4명이 탑승가능하다. Uber는 도심지 이외에도 호수나 강가의 부유식 바지선, 인터체인지 내부, 옥상 등에서 이착륙을 가능하도록 만들어 활용의 폭을 넓힐 계획이다. 현재 비행시험이 진행 중에 있으며, 2020년까지 마무리하는 것을 목표로 하고 있다. 이후 2023년에서 2025년 사이에 작은 규모로 서비스를 시작할 계획이다.​

Uber의 궁극적인 목표는 Uber Elevate의 운행요금을 획기적으로 낮추어 기존의 운송수단을 대체하는 것이다. 조종사를 대체하기 위해 자율주행 항공전자시스템을 개발하고 있으며, 배터리 기술을 지속적으로 개발하여 효율을 높이려는 노력을 기하고 있다. Airbus 그룹은 A3프로젝트를 통하여 eVTOL 방식의 항공기인 Vahana를 개발 중에 있다. Vahana는 자율 비행 수직이착륙 항공기로 4개의 틸팅 방식의 분산전기 추진 시스템을 취하고 있다. 1명의 탑승객을 태웠을 경우 순항속도는 약 230km/h이며, 100km 정도를 운항할 수 있다.​

A3자율비행 항공기 프로젝트의 책임자인 Arne Stoschek은 거리가 멀고 속도가 느린 지루한 자동차 통근 시스템에서 ‘하늘 위로 올라가’ 새로운 통근 시스템을 맞이할 시기라고 언급했다. 지능형 시스템과 자율비행의 등장과 진보된 machine learning의 엄청난 발전에 의해 에어 택시가 비행할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 또한 그는 항공기 사고의 70~80%는 사람의 실수(human error)에 의해 발생한다고 언급하면서 A3가 자율비행 운송수단으로서 안정성을 높이고 상황별 risk를 낮출 수 있다고 주장하였다. 나아가 기존의 헬리콥터를 eVTOL 형태로 전환하면 67%의 운용비용(operating cost)을 낮출 수 있으며, 자율비행시스템을 통하여 11%의 비용을 추가로 절감할 수 있다고 주장하였다.

독일의 Lilium은 36개의 전동 팬을 장착한 Lilium Jet을 개발 중에 있다. 양 날개에 각각 12개의 팬이 장착되어 있으며 양 카나드(canard)에는 3개의 팬이 각각 장착되어 있다. 장착된 팬은 모두 90도 이상 기울일 수 있어 수직 비행이 가능하다. 2017년 4월에 2인승 Eagle Lilium Jet이 시험비행에 성공했으며, 추후 5인승 항공기를 개발할 예정이다. 이를 통하여 수직이착륙 비행 택시 서비스를 2020년에 개시할 예정이다.

이외에도 구글의 플라잉카는 프로토타입의 시험비행을 성공적으로 마쳤고, Aurora, Bell Helicopter, Pipistrel 등의 기업들이 VTOL 항공기 개발에 박차를 가하고 있다. 개인 항공기 시대가 도래하기 위해서 해결해야 할 과제는 크게 세 가지를 꼽을 수 있다. 기술적 이슈, 인프라 구축, 그리고 규제이다. 첫 번째 기술적인 이슈는 소음 절감의 문제이다. 개인 항공기는 기존의 자동차보다 소음이 클 것으로 예상되지만, 각 기업들은 소음을 줄이기 위하여 노력을 기하고 있다. 이러한 노력을 통하여 이착륙시 발생하는 소음은 주변 소음에 묻힐 수준으로 낮출 수 있다고 전망되고 있다. 인프라 측면의 이슈는 vertiport이다. 단순히 이착륙을 위한 공간이 아니라 충전, 수리 등이 가능한 공간이 필요하다. 특히 충전에 있어서는 현재의 VTOL의 경우 300kW 수준의 충전이 요구된다. 이에 유럽의 자동차 제조업체들은 350kW의 충전이 가능한 지​상 전기 충전소를 400곳 이상을 건설할 계획이다. 또한, ChargePoint사는 400kW의 충전이 가능한 충전소를 북미에 선보일 것이라고 발표했다. 각 국에서는 친환경 운송수단인 개인 항공기의 활성화를 위하여 인프라 구축을 지원하고 있다. 규제의 측면에서는 FAA와 논의를 이어가고 있지만 각 국에서의 서비스를 위해서는 더 많은 협의가 필요할 것으로 전망된다.

개인 항공기는 지형적 제한이 없으며, 교통 혼잡의 문제를 극복할 수 있다. 또한, 지상 기반 운송 시스템보다 평균 4배가 빠른 이동성을 제공한다. 이러한 특징은 개인 항공기가 새로운 주요 운송수단으로 자리매김할 수 있는 기반이 될 것이다. Lilium의 CEO인 Daneil Wiegand는 ‘주요한 운송수단이 자전거에서 자동차로 변화하였듯이 기존의 운송수단에서 개인 항공기로의 전환은 당연한 흐름으로 여겨지고 있다’고 언급하였다. 이러한 변화는, 수많은 기업과 VC들이 개인 항공기 시장에 막대한 자금을 투자하고 있다는 사실에서도 확인할 수 있다.

○ 참고자료
- Uber White Paper
- eHang184
- Lilium
- Airbus Group
- Vertiflite, July/August, 2017​

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