1.자율주행 모빌리티 패러다임의 변화
‘완전 자율주행 시대를 위해 기업은 고객에게 어떤 서비스를 제공해야 하나요?’필자가 약 8년 전 스마트카 센싱 기술을 개발할 당시, 스마트카 관련 주요 연구인력들과 자문 교수진이 참여한 콘퍼런스에서 필자는 이런 질문을 던졌습니다.이런 질문을 한 이유는, 그 당시는 자율주행차량의 콘셉트가 그려지고 있는 시기였으며 대부분의 OEM 사에서 위의 이미지와 같은 모습을 제시하였기 때문이었죠.
즉, 자율주행에 의해 탑승객은 단순히 운전에 신경 쓰지 않고 독서를 하거나, 휴식을 취할 수 있다는 장점을 강조한 콘셉트가 주를 이루었습니다.
하지만, 이것이 우리가 상상하는 자율주행의 최종 모습일까요?
위 이미지와 같이 최근에 좀 더 진화된 모빌리티에 대한 패러다임에 따르면 탑승객은 더 이상 차량의 소유가 필요하지 않으며,
차량 안에서도 내비게이션 정보나 차량 상태 정보에 관심이 없을 것입니다.
다가오는 미래에 고객은‘이동이라는 서비스’를 제공받고 싶어 할 것이며,
또한 이동체 공간 안에서 그들이 원하는 서비스를 제공받는 시나리오로 변화한다는 점을 인식할 필요가 있습니다.
그리고 모든 여정 중에 발생되는 예약, 교통, 문화 관광, 인증, 체크인, 렌털 등
경제 활동이 완전하게 통합된 형태로 서비스 받기를 원하게 될 것입니다.
이것이 Maas(Mobility-as-a-service)의 개념이 일부 실현된 것이며 공유경제라는 사회적 트렌드에 부합하는 모습인 것이죠.
‘자율주행’이라는 기술적 완성에 있습니다.
그와 동시에 이동체 안에서 쉴 수 있고, 회의를 할 수 있으며, 여가를 즐기기 위한
마이 데이터와 빅데이터 기반의 맞춤형 콘텐츠를 제공하는 서비스 역시 필수불가결한 요소일 테죠.
그러나 산업계에서는 여전히 많은 기술적 이슈, 법적 문제와 사회적 책임의 문제로
자율주행차량이 상용화되기는 오랜 시간이 걸릴 것으로 예상하고 있습니다.
이러한 상황에서 교통체증과 환경오염 등의 사회적 문제의 해결을 위해 모빌리티의 혁신은 지속되고 있으며,
커넥티비티, 공유경제와 같은 개념이 제시되고 이에 따라 UAM, 마이크로 모빌리티(전기스쿠터, 킥보드 등)와 같이
새로운 형태의 모빌리티도 등장하고 있습니다.
2. 새로운 모빌리티의 등장
2020년에 라스베이거스에서 열린 세계 최대 가전 전시회인 CES에서 전시된
가장 트렌디한 제품 중 하나는 UAM(Urban Air Mobility)이었습니다.
국내외 관련 업계는 혁신적인 미래 모빌리티의 비전을 제시했으며,
우리가 영화를 통해 가지고 있던 이미지 이상으로 구체화된 청사진을 제시했죠.
UAM은 도시의 새로운 이동성 옵션으로써 궁극적으로 지상의 혼잡으로부터 해방시켜
사람들이 좀 더 가치 있는 활동에 시간을 사용할 수 있도록 하는 것이 목표입니다.
이로부터 물류 운송비 등의 사회적 비용 급증과 에너지 절감, 탄소 배출 저감 등
환경오염 문제를 해결하고자 하는 대안으로 제안된 모빌리티 플랫폼인 것입니다.
미국항공우주국(NASA)은‘도심 항공 모빌리티(UAM)’를 도시형 단거리 항공 생태계로 정의하고 있지만
폭넓게 보면 도심과 주변 광역권을 포함하는 것입니다.
이 영역권에서 인간의 이동 영역을 2차원 공간에서 3차원으로 확장된 하늘을 새로운 이동 통로로 이용하고자 하고요.
또한 출발지에서 도착지까지 Seamless 한 모빌리티와 커넥티비티의 실현을 위해
마이크로 모빌리티 제품과 서비스가 출현하면서 이동성 옵션이 더욱 풍부해지기도 할 것입니다.
※ Seamless:지역과 지역 간의 경계가 없는 교통 서비스
3. UAM 산업 동향
UAM 산업은 현재 개념 구체화 및 설계 초기 단계에 있으며
미국항공우주국(NASA)의 내셔널 캠페인(National campaign)을 통해 글로벌 협력의 형태로 진행되고 있습니다.
대표적인 모빌리티 서비스 기업인 우버의 경우, 우버 엘리베이터, 우버 에어를 통해서
NASA 및 OEM, 스타트업과 협력하여 UAM 비즈니스 설루션과 시스템 전반에 걸친 생태계 구축을 위해 노력해오고 있습니다.
2025년 PAV(Personal air vehicle)의 상용화를 목표로 우리나라도 작년 6월,
UAM 산업을 진행하기 위한 민관협의 체인‘UAM 팀 코리아’라는 거버넌스를 구축했습니다.
K-UAM의 주요 비전은‘UAM 선도국가 도약 및 도시 경쟁력 강화’,‘교통혁신으로 시간과 공간의 새로운 패러다임 변화’,
이에 따라 상용화까지 장기적인 관점의 단계별 마일스톤이 계획되어 있습니다.
한화 시스템 역시 2019년 미국 Overair 사에 투자를 시작으로 국내 최초로 UAM 시장에 진출한 데 이어,
‘UAM 팀 코리아’의 대표기업으로‘K-UAM 로드맵’수립 등에 적극 참여하고 있는데요.
‘Global UAM Solution Provider’라는 가치와‘글로벌 UAM 시장의 선도 업체’가 되겠다는 목표 아래,
기체, 지상 인프라, 운항 서비스 분야까지 단계적으로 사업을 확장할 계획입니다.
특히, 2026년부터는 일반인들을 대상으로 UAM 운항 시범 서비스를 추진하고, 2029년까지 서비스 지역을 확대할 예정입니다.
4. UAM의 생태계와 핵심기술
UAM 생태계는기체, 인프라, 서비스분야로 구분됩니다.
기체는 바디샤시,전자장비,전기모터,틸티로터 등의 제품군과 정비 및 유지 보수와 관련한
MRO(Maintenance, repair and operation) 기술을 포함하고 있으며,
인프라는 버티포트를 구성하는 요소로 관제 시스템, 승객이 이용하는 터미널 내 탑승수속, 보안시설 등을 포함합니다.
기존의 공항처럼 활주로가 필요하지 않고, 도심 건물 옥상을 개조하거나
PAV 터미널을 새롭게 구축하는 것이 실질적인 방안으로 고려되고 있습니다.
복잡한 도심 속에서 PAV가 안전하게 이착륙하고 탑승과 고객 편의를 위한 모든 시설이 인프라에 해당하는 것이죠.
서비스는 승객의 Seamless 한 모빌리티를 위한 커넥티비티 관련 모든 서비스를 포함하게 될 것입니다.
PAV 제조 및 운영 시스템과 관련된 핵심기술은 크게 6개 분야로 구분할 수 있으며 기체 샤시와 관련해서는 비행과 기동의 최적화를 위한 소재, 구조 기술과 추진 방식이 있습니다 전자 장비로는 자율비행을 위한 항행, 통신과 원격 제어 위급한 상황에서 승객과 파일럿을 보호하기 위한 안전 확보 기술이 있으며, 스마트폰과 같이 시스템을 업데이트하는 기술이 포함되며 여기에는 해킹을 예방하기 위한 사이버 보안 기술이 동반됩니다. 마지막은 동력원인 전기를 발생하는 배터리 기술이 있습니다.
4-1. 기체
기체 개발과 관련하여 주로 언급되는 기술 키워드는 eVTOL(electric Vertical Take-off and Landing),
소재, 배터리, 5G, 자율주행, 빅데이터 등이 있는데요.
PAV는 이착륙 방식과 동력원에 따라 여러 방식이 있지만
도시의 환경오염 문제를 고려하여 순수 전기를 이용한 eVTOL 방식으로 수렴할 것으로 예상하고 있습니다.
한화 시스템도 이 방식을 채택한 버터플라이를 공개했습니다.
버터플라이는 카렘에어크래프트에서 분사한 오버 에어와 함께
기초 설계를 진행하는 단계에 있으며
주요 특징으로는 5인승 탑승에, 최고 속도는 322km/h에 달합니다.
또한 오버 에어의 특허 기술인 ‘에너지 절감 비행 기술’ 등이 적용되어
낮은 소음 수준과 높은 에너지 효율을 갖고 있습니다.
약 2028년, 첫 상용화 시점에서는 파일럿을 동반한 비행을 계획하고 있습니다.
이때 파일럿은 운행에 직접 개입하지 않고 위급 상황에서 개입하여 사고를 대비하고자 함이죠.
그 이후에는 파일럿이 직접 탑승하지 않고 원격으로 제어하는 단계가 될 것입니다.
이 단계에서는 기체와 원격조종 장비 간 커넥티비티가 완벽하게 확보되어 있어야 하며,
우버를 비롯한 관련 업계에서는 도심지에서 저고도로 비행하는 PAV를 제어하기 위한 통신 채널로
5G나 6G 상용 이동 통신망을 고려하고 있습니다.
통신 채널로 고려되고 있는5G망의 특징으로는 초연결과 초저지연 입니다.
초연결은 다수의 이종 네트워크간의 연결성으로,지상의 모든 사물, 여러 네트워크 및 위성과도 통신이 가능하므로
기체가 어느 공간에 있어도 통신망과의 연결을 유지할 수 있습니다.
초저지연은 기체 조종 및 제어를 위해 필요한 성능 요인인데요.
만약 수 십 km 떨어진 곳의 고속으로 이동하는 기체를 즉시 제어하지 못하면 사고로 이어질 수 있습니다.
5G를 이용하는 경우, 대략 1ms 수준의 응답 시간이 걸리므로 PAV를 제어하기 충분하다고 보고 있습니다.
마지막은 파일럿이 배제된 완전 자율비행의 단계입니다.
이 단계에서는 기체에 탑재된 지능형 센서와 고정밀GPS에 의해 목적지를 향해 이동하게 됩니다.
그러나 단순 자율비행은 돌발상황에 대응하지 못할 수 있으므로
인공지능 기술에 의한 최적 경로 산출,이상 상황 판단,충돌 및 위험 회피 기동을 결정해야 할 것입니다.
이처럼 인공지능 알고리즘에 의한 판단이 최적화 되기 위해서는
방대한 양의 데이터(빅데이터)를 기반으로 학습이 되어야 함이 필수적인 것이죠.
테슬라의 경우20년도 기준으로 수집된 오토파일럿(주행과 각종 센서 데이터)데이터만 약50억 마일에 달하는데요.
지금도 도로를 달리는 수많은 테슬라 차량은 데이터를 생성하고 있으며 테슬라는 이를 실시간 수집하여
자체 시스템으로 자율주행 알고리즘을 최적화하고 다시 원격으로 차량을 업데이트 하고 있습니다.
테슬라의 사례처럼 자율주행의 완성도는 데이터를 기반으로 올라가기 때문에
자율주행 기술이 추구해야 할 방향,특히 사고에 따른리스크가 큰PAV에서 데이터 기반의
자율비행 연구개발이 필수적일 것입니다.
에너지 관점에서 바라볼 경우,무엇보다 중요한 기술 요인은 소재와 배터리인데요.
기체가 경량화되면 화물과 승객의 수송량이 증대되고 에너지 효율이 올라가면 운항 거리가 확장되어
사업 수익률을 극대화할 수 있기 때문입니다.
PAV용 탄소소재의 특징은 가벼우면서도 매우 강해야 하며,전기 및 열 전도성이 우수해야 합니다.
최근에는 항공용 원천 기술 개발을 위해 한화시스템을 중심으로 탄소 소재 개발을 위한
PAV탄소소재 얼라이언스가 출범되었습니다.
핵심 기술 중 배터리 분야의 발전은 상대적으로 느린편 입니다.
특히 전기차나 드론, PAV와 같이 전기를 동력으로 동작되는 이동체에 적용되는 배터리는
에너지 용량과 효율이 매우 중요한 성능 지표가 되기도 합니다.
특히 에어택시의 형태로 연속적으로 운행되는PAV운용 시나리오를 볼 때
큰 용량은 물론이고 빠르게 충전하고 교체할 수 있는 방식에 대한 고민도 필요하죠.
현재의 기술 수준으로는 용량이 커지면 무게와 부피 역시 비례하여 커지게 됩니다.
우버가 제시하는PAV배터리 스펙을 테슬라 모델에 비교하면 용량과 밀도 등에서 약50%의 성능 개선이 필요하다고 하네요.
그러나 이 성능을 만족하는 배터리가 출시되기까지는 약10년 이상일 소요될 것으로 예상하고 있으며,
기술 발전의 속도가 늦어 질수록PAV대중화가 지연될 것으로 전망하고 있습니다.
배터리 출시를 위한 대안 솔루션으로써 수소전지를 도입하려는 시도가 이루어지고 있는데요.
최근에 한화솔루션에서도 정부의 그린뉴딜 정책에 부합하는 수소 에너지 관련 사업을 진행하고 있으며,
특히TYPE-4의 초고압 수소탱크 저장 기술을 확보하기 위해 노력하고 있습니다.
수소연료전지는 중량 대비 에너지밀도가 높아 체공을 위해 소모되는 에너지가 많은 비행체의 에너지원으로써 적합하며
이를 이용하게 되면 장시간 운행이 가능하며PAV사업 수익성도 대폭 개선될 수 있습니다.
4-2. 인프라
PAV용 인프라는 탑승객을 위한 터미널이며 기체의 이착륙과 정비와 배터리 충전을 위한 공간을 포함합니다.
이러한 장소를 규모와 기능에 따라버티허브,버티포트,버티패드로 구분할 수 있죠.
인프라는PAV탑승과 정비뿐만 아니라 다른 교통 시스템과의 연결을 위한 커넥티비티 플랫폼으로써
도심 셔틀 기능을 넘어 카페,호텔 등 여가 공간에서부터 병원,상가 등 사회 필수 시설을 포함하여
종합적 공간으로 설계될 예정입니다.
최근 한화시스템은 한국공항공사와 PAV를 이용할 수 있는 도심항공교통용 터미널인
‘버티포트’를 김포공항에 구축하기 위해 협력을 진행 중입니다.
4-3. 서비스
Seamless모빌리티를 위한 서비스 시나리오와 플랫폼이
기존 모빌리티 서비스 업체나 통신 서비스 업체를 중심으로 개발되고 있습니다.
선도업체인 우버에서는 우버엑스나 우버블랙과 같은 차량용 서비스와 마이크로 모빌리티인
전기스쿠터나 자전거,킥보드를 연계한 플랫폼 비즈니스를 지속적으로 확장하고 있는데요.
또한19년7월부터‘우버콥터’서비스를 출시하여 맨허튼과 존F케네디 공항까지
헬리콥터로 이동할 수 있도록 진행하고 있습니다.
PAV상용화 전,서비스 사전 출시의 목적은 서비스 플랫폼의 운영 경험과 데이터 확보에 있습니다.
PAV를 이용할 때 각 단계마다 이용객이 경험하는 서비스의 효율성을 높이고
새로운 서비스를 지속적으로 창출하면서 모빌리티 분야 선도적 기업으로 나아가기 위함입니다.
다가올 미래, 더욱 편리해질 미래 교통 수단,
하늘 길을 여는 UAM이 기대되는 이유입니다.
