고요한 비행체 (UAM), 내년 말 서울 상공에

도심항공모빌리티(UAM)는 우리 일상에 큰 변화를 가져올 혁신적인 교통수단으로 주목받고 있습니다. 도심 내 교통 혼잡 문제를 해결하고, 빠르고 효율적인 이동 수단을 제공할 UAM이 곧 서울 상공에 모습을 드러낼 예정입니다. 이 혁신적인 비행체는 소음 문제를 획기적으로 개선하여 도심 내에서 조용히 운행될 수 있습니다.

 

지난 2월, 전남 고흥군의 도심항공모빌리티 실증단지에서 한국항공우주연구원이 개발한 유·무인 겸용 개인항공기(OPPAV·오파브)가 첫 비행을 성공적으로 마쳤습니다. 오파브는 프로펠러가 날갯짓을 시작하며 소리 없이 하늘로 날아올랐습니다. 비행 중에도 소음이 거의 없어 옆 사람과의 대화에 전혀 지장이 없었으며, 오히려 비행 장면을 촬영하던 드론의 소리가 더 크게 들릴 정도였습니다.

 

오파브는 130m 상공에서 시속 160km로 비행할 때 발생하는 소음이 61.5dBA에 불과했습니다. 이는 헬리콥터의 80~85dBA 소음과 비교하면 훨씬 조용한 수준이며, 가정용 기화식 가습기(74dBA)보다도 낮은 수치입니다. 이처럼 조용한 비행이 가능하게 된 비결은 여러 개의 로터를 사용해 음파 진동을 상쇄하는 기술에 있습니다. UAM의 상용화가 눈앞에 다가온 지금, 우리는 새로운 교통수단이 우리의 삶을 어떻게 변화시킬지 기대감을 갖게 됩니다.

 

소음 최소화가 핵심

UAM 상용화를 위한 핵심 키워드는 바로 '소음 최소화'입니다. 도심 내 비교적 낮은 고도(300~600m)에서 운항하기 때문에 소음 문제가 중요한 과제로 떠올랐습니다. 도심항공모빌리티의 핵심은 도심 내 주거 지역이나 상업 지역 위를 날아다니는 동안 주민들에게 불편을 최소화하는 것입니다. 이를 위해 UAM 설계에서 가장 중요한 부분 중 하나가 소음을 최소화하는 기술입니다.

• 로터 기술의 혁신
  UAM의 소음 문제를 해결하기 위한 핵심 기술은 로터에 있습니다. 전통적인 헬리콥터는 하나의 대형 프로펠러가 빠르게 회전하면서 큰 소음을 발생시킵니다. 헬리콥터의 소음은 주로 프로펠러가 공기를 빠르게 통과하면서 발생하는 음파 진동에서 기인합니다. 이에 반해, UAM은 여러 개의 소형 로터를 장착해 소음을 획기적으로 줄였습니다.
  이 소형 로터들은 각기 독립적으로 구동되며, 상황에 따라 각도를 조정할 수 있습니다. 각 로터가 발생하는 음파 진동을 상쇄시키기 위해 서로 다른 각도로 회전하며, 이는 소음을 크게 감소시키는 효과를 줍니다. 즉, 여러 로터가 협력하여 작동함으로써 하나의 대형 프로펠러가 낼 수 있는 소음을 분산시키고 상쇄시켜 도심 환경에서 조용한 비행을 가능하게 합니다.
  
  
• 분산전기추진 기술
  또한, UAM은 분산전기추진(DEPS) 기술을 사용합니다. 이 기술은 여러 개의 전기 모터를 사용하여 로터를 개별적으로 구동하는 방식입니다. 전통적인 내연기관이 아닌 전기 모터를 사용함으로써 소음뿐만 아니라 진동도 줄일 수 있습니다. 전기 모터는 내연기관에 비해 훨씬 조용하게 작동하며, 에너지 효율도 높습니다.
  분산전기추진 기술 덕분에 UAM은 8개 안팎의 로터 중 일부가 고장 나더라도 안전한 비행이 가능합니다. 예를 들어, 1~2개의 로터가 작동을 멈추더라도 나머지 로터가 정상적으로 작동하여 비행을 지속할 수 있습니다. 이는 비상 상황에서도 안정적인 비행을 보장하며, 추가적인 안전성을 제공합니다.
  
  
• 소음 측정과 실제 성능
  지난 2월, 전남 고흥군에서 테스트된 한국항공우주연구원의 유·무인 겸용 개인항공기(OPPAV)는 130m 상공에서 시속 160km로 비행할 때 61.5dBA의 소음만을 발생시켰습니다. 이는 헬리콥터의 80~85dBA 소음과 비교하면 훨씬 조용한 수준이며, 가정용 기화식 가습기(74dBA)보다도 낮은 수치입니다. 이처럼 조용한 비행이 가능하게 된 비결은 여러 개의 로터를 사용해 음파 진동을 상쇄하는 기술에 있습니다.
  
  
• 소음 저감의 미래
  UAM의 소음 저감 기술은 계속 발전하고 있습니다. 연구자들은 더 조용한 로터 디자인, 더 효율적인 전기 모터, 그리고 더 나은 소음 상쇄 알고리즘을 개발하고 있습니다. 이러한 기술의 발전은 UAM이 더 조용하고 효율적으로 도심을 비행할 수 있도록 도와줄 것입니다. 궁극적으로, 소음 최소화 기술의 발전은 UAM이 도심 교통 수단으로 자리 잡는 데 중요한 역할을 할 것입니다.
  UAM의 상용화가 눈앞에 다가온 지금, 우리는 새로운 교통수단이 우리의 삶을 어떻게 변화시킬지 기대감을 갖게 됩니다. 도심 내 소음 문제를 획기적으로 개선한 UAM은 조용하고 효율적인 미래의 교통 수단으로 자리매김할 것입니다.

 

차세대 통신의 중요성

UAM 운영에는 차세대 통신(Next G) 기술도 필수적입니다. 초기에는 극초단파(UHF)나 초단파(VHF) 등 기존 항공 통신체계를 지상 기지국 기반 통신망(4·5G)과 결합해 사용할 수 있습니다. 그러나 대형 빌딩이 밀집한 도심에서는 기지국 기반 통신망의 속도가 떨어지거나 통신이 두절되는 문제가 발생합니다. 이를 해결하기 위해 과학기술정보통신부는 지연 시간이 30㎳ 이하인 차세대 통신 기술을 도입하고, 저궤도 위성을 결합한 통신망을 실증할 계획입니다.

 

• 기존 통신 체계의 한계
  초기 UAM 운영에서는 극초단파(UHF)나 초단파(VHF)와 같은 기존 항공 통신체계를 지상 기지국 기반 통신망(4·5G)과 결합해 사용할 수 있습니다. 그러나 대형 빌딩이 밀집한 도심에서는 이러한 기지국 기반 통신망의 한계가 드러납니다. 기지국 간의 커버리지 음영지역이 발생하거나 통신 속도가 저하될 수 있습니다. 이는 UAM이 안정적으로 비행하기 위해 필수적인 실시간 데이터 전송을 방해할 수 있습니다.
  
  
• 차세대 통신 기술의 필요성
  UAM의 성공적인 운영을 위해서는 초고속, 초저지연, 초대용량의 통신망이 필요합니다. 차세대 통신 기술, 즉 5G를 넘어서는 6G와 같은 기술이 이를 가능하게 합니다. 6G는 지연 시간이 30밀리초(ms) 이하로 줄어들어 거의 실시간에 가까운 통신이 가능합니다. 이는 UAM이 도심 상공에서 여러 대의 기체를 안전하고 효율적으로 통제할 수 있도록 도와줍니다.
  
  
• 저궤도 위성 통신망
  차세대 통신 기술의 구현을 위해 저궤도 위성 통신망이 도입되고 있습니다. 저궤도 위성은 지구 상공 약 500~2000km에 위치해 있으며, 기존의 지상 기지국과 달리 넓은 지역을 커버할 수 있습니다. 저궤도 위성은 고속 데이터 전송을 가능하게 하며, 도심 내에서도 안정적인 통신을 제공합니다. 이는 UAM이 비행 중에 끊김 없이 데이터를 주고받을 수 있도록 보장합니다.
  
  
• 실시간 데이터 처리와 관제
  UAM의 운영에는 실시간으로 많은 데이터를 처리하고 전송할 수 있는 능력이 중요합니다. 각 기체는 비행 중에 위치 정보, 속도, 기체 상태, 주변 환경 정보 등을 지속적으로 주고받아야 합니다. 이를 통해 중앙 관제 시스템은 각 기체의 상태를 모니터링하고, 필요 시 즉각적인 조치를 취할 수 있습니다. 또한, 기체 간의 충돌을 방지하고, 최적의 비행 경로를 안내하기 위해서도 실시간 데이터 처리 능력이 필수적입니다.
  
  
• 완전 자율비행을 위한 인프라
  UAM의 궁극적인 목표 중 하나는 완전 자율비행입니다. 이를 위해서는 초대용량 데이터를 초고속으로 주고받을 수 있는 통신 인프라가 필요합니다. 자율비행을 구현하기 위해서는 기체 내의 센서들이 수집한 데이터를 실시간으로 분석하고, 이를 바탕으로 최적의 비행 경로를 결정하는 등의 복잡한 연산이 필요합니다. 차세대 통신 기술은 이러한 고도화된 자율비행 시스템이 원활히 작동할 수 있도록 지원합니다.
  
  
• 정부와 기업의 역할
  한국 과학기술정보통신부는 UAM 인프라에 차세대 통신 기술을 도입하기 위해 노력하고 있습니다. 국내 통신 3사와 함께 저궤도 위성을 결합한 통신망을 실증할 계획입니다. 이러한 노력이 성공하면, UAM이 안정적이고 효율적으로 도심을 비행할 수 있는 기반이 마련될 것입니다.

 

 

K-UAM 로드맵과 상용화

 

국토교통부는 도심항공모빌리티(UAM)의 상용화를 목표로 'K-UAM 로드맵'을 마련하고 있습니다. UAM은 도심 교통 체증 문제를 해결하고, 보다 빠르고 효율적인 이동 수단을 제공할 것으로 기대됩니다. 이를 위해 단계적인 실증 과정을 거쳐 상용화를 준비하고 있습니다.

• 1단계 실증: 고흥 UAM 실증단지
  현재 1단계 실증은 전남 고흥군의 UAM 실증단지에서 진행되고 있습니다. 이곳에서 UAM 기체의 안정성, 운항 관리, 교통 관리, 버티포트(수직 이착륙장) 통합 운용성, 소음, 비상 상황 대응 능력 등을 검증합니다. 1단계 실증은 개활지에서 이루어지며, 다양한 조건에서 기체가 안전하게 작동하는지 확인하는 과정입니다.
  
  
• 참여 컨소시엄
  총 6개의 컨소시엄이 1단계 실증에 참여하고 있습니다. 이 중 현대자동차를 주축으로 한 'K-UAM 원팀' 컨소시엄이 지난달 1단계 실증을 통과했습니다. 이 외에도 SK텔레콤이 이끄는 'K-UAM 드림팀'과 카카오모빌리티가 중심인 'UAM 퓨처 팀' 등이 참여하고 있습니다. 이러한 컨소시엄은 각기 다른 기술과 전략을 통해 UAM 상용화를 준비하고 있습니다.
  
  
• 2단계 실증: 수도권 상공
  2단계 실증은 수도권 상공에서 진행될 예정입니다. 아라뱃길, 한강, 탄천 등 수도권 내 다양한 경로에서 실증을 통해 도심 환경에서의 UAM 운항을 검증합니다. 2단계 실증부터는 실제 승객을 태울 수 있는 기체를 보유한 컨소시엄만이 참가할 수 있습니다. 이는 상용화를 염두에 둔 보다 실질적인 테스트 단계로, 실제 운항 상황에서의 기체 성능과 안전성을 확인하는 과정입니다.
  
  
• 상용 운행의 시작
  실증을 모두 통과한 컨소시엄은 내년 말부터 UAM 상업 운행을 시작할 예정입니다. 상용화 초기에는 공항과 도심을 잇는 'UAM 셔틀' 서비스가 주를 이룰 것으로 보입니다. 공항 셔틀 서비스는 여행객들이 공항과 도심 간을 빠르고 편리하게 이동할 수 있도록 도와줄 것입니다. 이후 도심 통근 및 광역도시 간 이동 등으로 서비스 범위가 확장될 전망입니다.
  
  
• 상용화의 기대 효과
  UAM 상용화는 다양한 긍정적인 효과를 가져올 것입니다. 도심 내 교통 체증을 줄이고, 이동 시간을 크게 단축시킬 수 있습니다. 또한, 기존 지상 교통 수단보다 효율적이고 친환경적인 이동 수단으로, 도심 내 대기 오염을 줄이는 데 기여할 것입니다. 특히, 공항과 도심 간의 이동 시간을 대폭 단축시켜 여행객들에게 큰 편의를 제공할 것입니다.
  
  
• 글로벌 시장 전망
  글로벌 투자 은행 모건스탠리는 2040년까지 전 세계 UAM 시장 규모가 1조4740억 달러(약 2021조 원)에 이를 것으로 내다보고 있습니다. 또한, KPMG는 2030년께 매년 1200만 명의 승객이 UAM을 이용할 것으로 전망합니다. 이는 UAM 상용화가 가져올 막대한 경제적 잠재력을 보여주는 수치입니다. 한국도 이러한 글로벌 시장에서 중요한 역할을 할 수 있도록 기술 개발과 인프라 구축에 힘쓰고 있습니다.

 

결론

국토교통부의 K-UAM 로드맵은 단계적인 실증 과정을 통해 UAM의 상용화를 목표로 하고 있습니다. 1단계와 2단계 실증을 통해 기체의 안정성과 운항 효율성을 검증하고, 상용 운행을 준비하고 있습니다. UAM 상용화는 도심 교통의 혁신을 가져올 것이며, 미래 교통 수단으로 자리매김할 것입니다.