[기고] 미래 산업으로 주목받는 도심 항공 교통(UAM)

K-UAM 로드맵 진행 현황 및 상용화를 위한 요소 기술 분석

2022-05-19 CCTV뉴스 편집부

최근 드론 및 개인용 항공기(PAV: Personal Air Vehicle) 분야의 핵심으로 부각되고 있는 한국형 도심 항공 교통(K-UAM: Korean Urban Air Mobility) 상용화를 위한 기술 개발이 주목받고 있다. 본고에서는 국토교통부의 민관협의체(UAM Team Korea)를 통해 민관 합동 실증 사업으로 진행하고 있는 각 지자체별 K-UAM 로드맵 진행 현황에 대해 설명한다.

아울러 차세대 도심 운송 산업으로 주목받고 있는 K-UAM 서비스 상용화를 위한 첨단 기술(AI·IoT·디지털 트윈·빅데이터 등) 기반의 K-UAM 시험, 인증, 평가 및 운영 체계 개발에 필요한 요소 기술과, 각 요소 기술별 요구 사항 분석 결과 및 이에 따른 Action plan을 제시한다.

K-UAM 연구 개발을 위한 컨소시엄 발족

국토 교통 분야에서 다음과 같은 매우 다양한 기술들이 미래 유망 기술군으로 떠오르고 있다.

• 드론 및 개인용 항공기(PAV): 드론 및 개인 항공기의 교통 관리 체계 개발을 통한 안전 운항 서비스 제공

• 스마트시티: 도시를 센서와 네트워크로 연결하고 플랫폼을 통해 데이터를 통합 관리하여 삶의 질 향상 및 지속가능한 도시 서비스 제공

• 자율주행자동차: 차량-도로 정보 공유 인프라 기술, 자율주행 통합 제어 기술 등 자율주행이 가능한 도로 환경을 구축하고 고성능·다기능성 협력 주행 서비스 제공

• 건설 자동화: 재료, 시공, 유지보수, 해체 등 건설 전 공정 자동화를 통한 건설 산업의 생산성 향상

• 제로 에너지 건축: 기후 변화에 따른 온실가스 감축과 에너지 사용량 저감을 위한 에너지 자립형 건축물 개발

• 가상 국토 공간: 공간 정보를 기반으로 각종 현실 정보를 연계하여 가상세계에서 분석, 예측, 현실 제어까지 가능한 사이버 물리 시스템 구현

• 스마트물류: 화물의 운송, 환적, 하역, 이송, 분류, 보관, 포장, 배송 등 전 물류 체계의 자동화

• 지능형 철도: 철도 용량 증대 등을 위한 친환경 초고속 철도와 무인 자율 운영 등 지능형 철도 체계 개발

이 같은 다양한 국토 교통 기술군 중에서도 K-UAM은 핵심 미래 사업으로 관심 받고 있다. K-UAM의 상용화를 위해 국토교통부 주관(기획재정부·국방부·중소벤처기업부 등이 협력)으로 관련 업계(현대자동차·한화시스템·SKT·대한항공 등), 대학, 연구 기관 및 관련 산하 단체(지자체·공항공사 등 공공 기관) 등 37개 기관이 포함된 ‘팀코리아(Team Korea)’ 연구 개발 컨소시엄을 구성하여 K-UAM 로드맵의 공동 이행, 신규 과제의 발굴 및 주요 기술 동향 등 산업 활성화 방안을 모색하고 있다.

K-UAM 로드맵 진행 현황

K-UAM 로드맵은 2020년 5월 구축된 국토교통부의 민관협의체를 중심으로 민간과의 협력을 통한 기체 개발 및 UAM 구축을 도모하는 민관 합동 실증 사업 ‘K-UAM 그랜드 챌린지’를 준비하고 있다.

1단계 테스트 베드로서 2020년 12월 전남 고흥의 국가종합비행성능시험장을 선정하였으며, 2단계는 2024년까지 공항 지역 연계 및 도심 지역을 포함한 실증 시나리오 설계 및 설비 구축을 목표로 하고 있다.

주요 지자체별 K-UAM 로드맵 진행 현황을 간단히 요약하면 다음과 같다.

서울특별시
• 스마트 모빌리티 엑스포를 개최하는 등 UAM에 지속적인 관심을 시사
• 2020년 11월 국토교통부와 공동으로 UAM 공개 비행 시연을 선보임
• 한국항공대학교 스마트드론공학과와 업무협약을 체결, PAV 기체를 무상 대여하여 UAM 인재 양성을 지원을 선보임
• 한국항공대학교 스마트드론공학과와 업무협약을 체결, PAV 기체를 무상 대여하여 UAM 인재 양성을 지원

인천광역시
• PAV와 MRO(항공정비)를 미래 주력 산업으로 성장시키기 위해 PAV 개발과 인프라 구축에 매진
• 컨소시엄(숨비·에스피지·인하대학교·한국전자통신연구원 등)을 구성해 정부의 PAV 기술 개발 과제를 수행하며 직접 PAV 개발에 참여
• PAV산업 관련 조례 제정(인천광역시 파브 산업 육성 및 지원에 관한 조례, 2019.9.23. 시행)
• PAV 융복합 산업 클러스터 단지(P-MoC) 구축
• 인천 PAV 실증화 지원 센터 설치
• PAV 특별자유화구역 지정 유치 등 PAV 산업 인프라 구축 추진

울산광역시
• 2021~2023년까지 UNIST와 공동으로 eVTOL 자율주행 개인 비행체의 핵심 부품 개발 및 플랫폼 구축을 추진(국비 100억 원 등 총 사업비 142억 원 확보)
• UAM 규제자유특구 설치 추진
• UAM 규제자유특구 지정을 유치하여 태화강역 인근에 버티 포트를 설치할 계획
• AI 기반 자율주행 개인 비행체의 핵심 부품 개발 및 플랫폼 구축 추진

강원도
• 2021년 3월 강원테크노파크와 디스이즈엔지니어링 공동으로 액화 수소 산업 규제자유특구로 지정된 이점을 활용하여 항속 시간과 거리를 연장한 PAV 기체 개발을 추진
• 액화 수소 이용 시 이차 전지 대비 빠른 충전 및 대용량화를 할 수 있어 항속 시간과 거리의 연장이 가능

K-UAM 상용화를 위한 요소 기술

차세대 도심 운송 산업으로 주목받고 있는 K-UAM 서비스 상용화를 위해 AI, IoT, 디지털 트윈, 빅데이터 기반의 K-UAM 시험, 인증, 평가 및 운영 체계 개발에 집중하고 있다. 선도국에서는 항공기 제작 업체(보잉·에어버스 등)와 교통 운송 서비스 네트워크 보유 기업(우버 등) 등을 중심으로 UAM의 ‘설계-제작-운송’ supply chain 시장에 참여하고 있다.

그러나 아직 국내 기술 수준은 로드맵 설정을 통해 핵심 기술 개발 초기 단계인 상황이다. 이에 조속히 K-UAM의 시험, 인증, 평가 및 운영 체계를 개발하여 국내 산업 환경에 맞는 차세대 도심 운송 산업 활성화가 필요한 시점이다.

K-UAM 서비스 상용화를 위한 기술 개발 최종 목표는 ▲K-UAM의 시험·인증·평가 시스템 개발 ▲K-UAM의 운영 체계 개발 ▲AI·IoT·디지털 트윈·빅데이터 기반의 K-UAM 프로토타입 개발이 될 수 있다. 이를 통해 최종적으로는 개발된 프로토타입 K-UAM의 시뮬레이션 모델링을 기반으로 성능을 검증하는 절차가 필요하다.

K-UAM 서비스를 효과적으로 상용화하기 위해서는 범 정부 차원에서 다양한 기업들이 참여하고 있는 K-UAM 로드맵에 따른 K-UAM 시험·인증·평가 및 운영 체계 개발 프로세스가 진행되어야 한다.

구체적으로는 ▲K-UAM 시험·인증·평가 플랫폼 설계 및 시험 관련 대한 국내외 기술 동향 정보 분석 ▲국내외 기술 동향 정보 분석 결과를 토대로 첨단 기술 기반 K-UAM 운영 체계 개발을 위한 정보 분석 및 방향성 제시 ▲기술 개발 최종 목표 달성을 위한 첨단 기술 기반의 K-UAM 프로토타입 설계 ▲프로토타입 K-UAM의 빅데이터 통합 분석 및 시뮬레이션 모델링 프로세스가 필요하다.

최종적으로는 주요 지자체별로 진행되고 있는 K-UAM 로드맵 진행 현황에 맞추어 정부 차원에서의 통합 관리를 통해 조기에 상용화 서비스를 확보하는데 주력할 필요가 있다.

요소 기술별 요구 사항 분석 결과를 기반으로 K-UAM 서비스를 효과적으로 상용화하기 위해서는 다음과 같은 Action plan을 통해 산업을 활성화해야 한다.

K-UAM 활성화를 위한 Action plan
• K-UAM 시험·인증·평가 플랫폼 설계 및 시험 관련 대한 국내외 기술 동향 정보 파악
• K-UAM을 활용한 국내 항공 모빌리티 수요 동향 조사
• 국내 항공 모빌리티 수요 동향 조사 결과 기반의 K-UAM 시험 기술 및 인증 기술 동향 조사
• K-UAM 시험·인증 기술 동향 조사 결과 기반의 K-UAM 플랫폼 설계 분석
• 첨단 기술을 적용한 국내 항공 모빌리티 산업 환경에 맞는 K-UAM 프로토타입 개발 정보 파악 및 방향성 제시
• 첨단 기술을 적용한 프로토타입 K-UAM 시뮬레이션 모델링 개발 관련 정보 파악 및 방향성 제시
• 국내 항공 모빌리티 산업의 SWOT분석을 통해 장단점 및 개선점 등 도출, K-UAM 개발 방향 및 서비스 방안 제시 등

정부 차원의 선제적 인프라 구축 필요

PAV 선도국에서는 보잉, 에어버스와 같은 항공기 제작 업체와 우버 등 교통 운송 서비스 네트워크를 가진 업체들이 앞다투어 PAV 설계, 제작, 운송 시장에 참여하고 있다. K-UAM은 지상의 도로를 달리는 운송 수단과 달리 하늘을 나는 air taxi 기능을 수행하게 될 것이다.

즉, 지금의 가솔린 엔진에서 친환경 전기 에너지나 수소 에너지로 작동되는 기술 환경의 변화가 수반되는 새로운 운송 수단이 될 것이다. 이에 따라 UAM 산업은 전 세계적으로 대규모의 수익 창출이 전망되는 신산업 분야로 급속히 발전할 것으로 예상된다. 이에 국내에서도 국토교통부의 민관협의체를 중심으로 공동 노력이 필요한 시점이다.

자율비행은 PAV를 이용한 UAM 서비스의 경제성 확보의 인프라가 될 것으로 예상된다. K-UAM 산업을 성공적으로 정착시키기 위해서는 비여객용 수요를 창출하고, 안정적인 UAM 운영을 위한 기체 외적 요소에 대한 선제적인 연구 지원을 통해 사회 수용성을 제고하는 데 주력해야 한다.

아울러 다른 차세대 모빌리티(전기자동차 및 자율주행자동차 등)와 공유되는 기술적·제도적 이슈에 대해 통합적인 대책을 마련할 필요가 있다. 글로벌 핵심 산업으로 확대될 것으로 예상되는 PAV 기술 시장 진출에 대비하여 기체뿐만 아니라 소재, 부품, 장비, 소프트웨어 기술을 확보하여 가치 사슬의 중요 위치를 선점하는 데 주력해야 한다.

정부에서는 지자체별로(서울특별시·인천광역시·울산광역시·강원도 등) 진행하고 있는 연구 개발의 통합적 관리를 통해 지자체의 특성에 맞는 핵심 부품 개발에 집중해야 한다. 이를 위해 정부는 민간에서 개발된 자율비행 기술이 조기에 상용화될 수 있도록 인프라 구축 및 제도 정비에 선제적으로 나설 필요가 있다.