개인용 항공기(PAV)

과학(Science)/산업 (Industry)

개인용 항공기(PAV)

SURPRISER - Tistory 2023. 9. 4. 10:24

0. 목차

'개인용 항공기'란?
'개인용 항공기'의 형태
'개인용 항공기' 핵심 기술
'개인용 항공기' 산업 동향
'개인용 항공기' 정책 동향
'개인용 항공기' 관련 기업

1. '개인용 항공기'란?

'개인용 항공기(PAV: Personal Air Vehicle)'의 정의는 2000년대 초 'Door-to-Door'가 가능한 개인 소유의 소형급 항공기에서 출발했으나, 현재는 도심에서 운용 가능한 소형급 항공기로 변화하였다. 초기에는 자가용 자동차를 대체하기 위한 소형급 항공기의 개념으로 개발되기 시작하여, 주로 도로주행과 비행을 겸할 수 있는 공륙양용 형태로 개발되었다. '개인용 항공기(PAV)'의 유력한 활용처인 UAM 개념으로 등장으로, 현재 개발되고 있는 대부분의 '개인용 항공기(PAV)'는 '도심 항공교통(UAM: Urban Air Mobility)'에 최적화된 비행 전용 기체 형태를 채용하고 있다.

도심에서의 제한되 이륙 거리로 인하여 '멀티콥터형 PAV', '틸트형 PAV' 등 수직이착륙이 고려된 PAV가 개발되고 있다. PAV는 도심에서의 공간적 제한으로 인해 짧은 활주로를 이용한 '이착륙 기술(STOL: Short Take-Off and Landing)'과 활주로가 필요 없는 '수직이착륙 기술(VTOL): Vertical Take-Off and Landing)'을 요하며, 현재 개발되고 있는 대부분의 PAV는 '수직이착륙(VTOL)' 방식을 채택하고 있어, 궁극적으로 수직이착륙 기술로 수렴할 것으로 예상된다.

또한 전기에너지를 동력원으로 하여 소음·공해를 저감하는 추세에 따라 PAV도 전기를 이용하는 '전동 수직 이착륙기(eVTOL: electric VTOL)'이 주류로 자리매김하였다. 일반 항공기와 달리 '개인용 항공기(PAV)'는 도심 내부에서 사용하므로 소음과 공해의 중요성이 더욱 크다. 현재 개발되는 대부분의 '개인용 항공기(PAV)'는 전기에너지를 주 동력원으로 사용하고 있으며, 이로 인하여 eVTOL을 '개인용 항공기(PAV)'의 대체어로 활용하고 있다.

2. '개인용 항공기'의 형태

2-1. 비행방식

일반적으로 항공기는 '비행 방식(양력 발생 방식)'에 따라 종류를 구분한다. 'PAV'는 수직이착륙의 구현을 위하여 '멀티콥터형', '틸트형', '복합형'으로 비행 방식이 압축되며 현재 한 가지 방식으로 통일되지 않고 각 기업이 각기 다른 방식을 취하여 기체를 개발 중이다. 회전익형의 하나인 멀티콥터형은 비교적 기술적 난도가 낮아 조기 상용화에 유리하며, 실제로 유인 시험을 마친 '이항(EHANG)'과 볼로콥터(Volocopter)'는 회전익형 비행 방식을 채택하였다.

고정익형(Fixed Wing): 고정익기는 '고정익(고정된 날개)'에 작용하는 양력에 의하여 비행하는 비행체이다. 수평방향 가속을 위하여 별도의 추력원이 필수적이다. 일반적인 여객기가 고정익 항공기에 속한다.
회전익형(Rotory Wing): 회전익기는 '로터(Rotor)'라고 불리는 2개 이상의 회전 날개로 양력을 얻어서 비행하는 비행체이다. 회전하는 로터로 양력을 얻기 때문에 일반적인 비행기처럼 이륙하기 위해 긴 활주로를 달려서 양력을 얻을 필요가 없다. 하지만 수직 이착륙의 구현은 용이하나 순항중 효율이 높은 '고정익'의 부재로 인하여 항속시간 및 거리가 제한적이다. 대표적으로 헬리콥터가 회전익 항공기에 속한다.
멀티콥터형(Multi-copter): '고정익(고정된 날개)' 없이 '회전익(회전하는 날개)'에 의하여 양력을 얻어 비행하는 회전익형의 한 종류로, '회전익'을 다중화함으로써 안전성 향상 등의 특징을 보인다.
틸트형(Tilt-rotor): '고정익'과 '회전익'을 모두 갖는 틸트형은 회전익을 수직 방향으로 하여 수직이착륙에 활용한 후, 이를 수평방향으로 틸트시켜 순항 시 추력원으로 사용하는 방식이다. 회전익형 대비 높은 에너지 효율을 보이는 장점이 있으나 '틸팅(Tilting)'의 구현의 기술적 난이도가 높다. 추력 방향을 바꾸는 것을 강조하여 '추력편향형(Vectored Thrust)'으로도 표현한다.
복합형(Lift+cruise): 고정익과 회전익으로 구성된 것은 틸트형과 동일하나, '양력(수직방향)'과 '추력(수평방향)'을 얻기 위한 각각의 회전익을 배치하여 틸트 없이 틸트형과 유사한 특성을 구현한 비행 방식이다.

비행방식	PAV	기업	국적
멀티콥터형	볼로시티	볼로콥터(Volocopter)	독일
	시티에어버스	에어버스	유럽
	EH216	이항(EHANG)	중국
틸트형	조비S4	조비 에비에이션	미국
	넥서스 4EX	벨	미국
	버터플라이	오버에어	미국
	헤비사이드	키티 호크	미국
	릴리움 제트	릴리움	독일
	S-A1	현대자동차	한국
복합형	코라	위스크 에어로	미국
복합형	EVE	엠브라에르X	브라질

2-2. 기체 크기

'개인용 항공기(PAV)'의 크기는 탑승 가능 승객 수를 결정하는 주요한 인자이며, 대체로 5인 이하가 탑승 가능한 크기의 기체가 개발되고 있고 1인용 기체도 존재한다.

3. '개인용 항공기' 핵심 기술

3-2. 분산 전기추진(DEP)

'분산 전기추진(DEP: Distributed Electric Propulsion)'은 '안전성 향상', '저소음', '무공해'의 구현을 위하여 다수의 '전기 모터(Electric Motor)'를 추력원으로 이용하는 '개인용 항공기(PAV)'의 핵심 기술이다.

안전성 향상: 일반 승객 운송용 민간 항곡기는 시스템의 안전도의 기준으로서 10~9 이하의 사고율을 갖도록 통제하고 있으며, PAV는 인구 밀집 지역에서의 비행 등을 고려할 때 동등 이상의 안전성 확보다 중요하다.
저소음: PAV의 소음에 대한 공식적인 기준은 아직 마련되지 않았으나, UAM을 주도하고 있는 '우버(Uber)'는 500ft 상공에서 70dB를 기준으로 제시하였다.

'분산 전기추진(DEP: Distributed Electric Propulsion)' 기술의 구현에는 기존 산업보다 '高비출력(높은 비출력)'의 전기 모터가 필요하며, 이는 분산 전기추진 기술 확보의 병목으로 작용할 수 있어 전기모터 기술의 확보가 중요하다. 항공용 전기 모터 전문 기업으로는 '슬로베니아'의 '엠렉스(Emrax)'와 미국 '매그니엑스(MagniX)'가 있다. 또 2019년 10월에 '롤스로이스(Rolls-Royce)'는 산업용 모터 기술의 강자인 '지멘스(Siemens)'의 항공용 전기 추진기 사업부 'eAircraft business'를 인수하여 전기모터 기술을 흡수하였다. PAV의 전기화는 항공기 전기화의 시작점으로, 향후 高비출력 모터의 적용이 대형 항공기로 확장될 것을 고려할 때 PAV용 전기 모터 기술의 파급효과는 상당할 것으로 예상된다.

3-3. 이차 전지

추력원이 화석연료의 연소에 의한 내연기관인 '가스 터빈 엔진(Gas Turbine Engine)'에서 '전기 모터(Electric Motor)'로 전환되면서 전력 사용이 기존 항공기보다 증가하였고, 많은 '개인용 항공기(PAV)'에서 전력 공급원으로 '이차 전지(Secondary Cell)'를 채택하였다. 일부 엄체는 충전이 빠르고 대용량화가 용이한 '수소 연료전지'를 적용하여 PAV를 개발하고 있으나, '높은 연료전지 가격', '충전 인프라 부족' 등의 이유로 이차전지 대비 주목받지 못하였다.

'이차 전지(Secondary Cell)'는 PAV의 단일 부품 중 가장 고가이며, 큰 중량을 차지하는 핵심 부품이다. 또한 PAV의 '항속거리 향상', '제작·운용 비용 절감'을 위해 '에너지 밀도', '수명'이 향상된 이차전지 수요가 증가하고 있다. '이항(EHANG)'에서 2017년에 발간한 'UAM 백서'에 의하면, 배터리 비용은 기체 판매·운용 수익의 60%를 차지하였다. 아울러 배터리 가격이 1% 감소 시 3% 이상의 수익이 증가하고, 배터리 수명이 1% 증가 시 2%의 수익 증가를 예상하였다. 현재 '리튬 이온 전지(Lithium-Ion Battery)'의 에너지 밀도 250 Wh/kg로는 항속 거리 및 운영 시간이 제한되어, PAV의 활용성 향상을 위해 에너지 밀도 향상이 필수적이다. 중·대형 이차전지는 현재 빠르게 시장을 넓혀가는 있는 전기자동차에도 사용되고 있어, 대형 배터리 업체를 중심으로 대규모 투자를 추진하고 있다.

3-4. 자율비행

'자율비행' 기술은 외부 환경에 스스로 대응하여 목표 지점까지 비행하는 기술이다. '자율비행' 기술은 '동체 제어',' 경로 계획', '탐지 및 회피', '고장진단', '자율 대처' 등의 기술로 구성되며, PAV의 비행 영역인 도심의 저고도는 도심풍 등 예측이 어려운 장애 요소가 존재하여 개발의 난이도가 높다. '자율비행'은 조종사 인건비 절감을 통한 경제성 있는 운임 확보를 위해 필수적인 기술이다.

기술적 한계와 관련 제도의 미비로 상용화 초기에는 조종사의 탑승이 고려되고 있으나, 기술적·제도적 준비 수준에 맞추어 점차 완전 자율비행으로 전환될 것으로 예상된다. 자동차의 자율주행과 마찬가지로 '기체 제어' 기술뿐만 아니라 '초저지연 통신', '통신 보안', '고정밀 항법' 등의 보조적 기술의 성장이 필요하며, 자율비행 기술을 수용할 수 있도록 법·제도의 개선이 중요하다. 기체 상용화 후 발생할 '조종사 부족'과 '완전 자율비행으로 불필요해진 조종사의 거취', '사고 발생 시 불명확한 책임 소재' 등의 사회문제와도 연관되어 있어, 자율비행 기술의 향상에 발맞추어 정책적 준비 또한 필요하다.

3-5. '복합재 구조물 양산' 및 '유지 보수 관련 기술'

'항공기 구조물'은 경량화의 중요성으로 인해 '섬유강화 플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastic)'의 적용이 증가하는 추세이다. 항공기는 다른 이동 수단보다 경량화의 중요도가 높아, 높은 중량 대비 강도·강성을 보이는 '섬유강화 복합재료(Fiber Reinforced Composite Material)'를 금속재료 대비 고가임에도 광범위하게 적용하는 추세이다. 한 예로 '보잉(Boeing)'사의 여객기 '보잉787'의 경우, 전체 구조물의 50%를 '섬유강화 플라스틱(FRP)'이 차지하였다.

PAV는 항공기 수준의 품질과 자동차 수준의 양산성을 보여야 하는 특성이 있어 '복합재 구조물(Composite Structure)' 양산기술이 기존 항공기보다 중요하다. '복합재 구조물'의 낮은 양산성을 향상시키기 위하여 '탈 오토클레이브(OOA: Out-of Autoclave)' 공정기술의 수요가 증가하고 있다. '오토클레이브(Autoclave)'란 고온·고압하에서 합성·분해·승화·추출 등의 화학처리를 하는 내열·내압성 용기로, 대개 용기 내의 온도는 150~600℃, 기압은 250∼1200atm이다.

오토클레이브 없이 복합재 제품을 생산하는 'OOA(Out-of Autoclave)'공정 기술의 성숙도가 PAV 양산성을 좌우하며, 기체 제조단가를 결정하는 주요 요인으로 작용할 것으로 예상된다. 고품질의 복합재 제품 생산에는 일반적으로 오토클레이브를 사용하지만, 오토클레이브 내부 용적에 의하여 제품의 크기가 제한되고, 숙련공에 의한 많은 수작업이 요구되어 양산성이 매우 낮다. 오토클레이브 없이 복합재 제품을 생산하는 'OOA 기술을 적용해도 현재는 품질과 생산성이 충분하지 않아, 자동차 업계를 중심으로 연구·투자가 집중되고 있다.

'복합재(Composite)'는 충격에 취약하나 파손을 눈으로 관찰이 어렵고 수리도 용이하지 않다. 그래서 유지·보수 비용 감소를 위하여, 구조물의 상태를 상시 감시하는 '구조 건전성 모니터링(SHM: Structural Health Monitoring)' 기술과 '복합재 수리(Composite Repairs)' 기술에 주목하고 있다. '구조 건전성 모니터링(SHM)' 기술은 구조물의 이상을 빠르게 파악하여 유지·보수 주기의 연장과 안전성 향상을 기대할 수 있어, PAV에 적용 시 큰 효과가 기대된다. 수작업으로 진행되는 '복합재 수리(Composite Repairs)'는 전문가의 숙련도에 크게 영향을 받고 긴 수리시간을 필요로 하여, '균일한 수리 품질', '유지/보수 비용 절감'을 위하여 자동화된 복합재 수리 공정 개발 연구가 활발하게 이루어지고 있다.

3-6. 감항 인증

'개인용 항공기(PAV)'의 상용화를 위해서는 항공기의 안전성을 확인하는 '감항 인증(Airworthiness Certificate)' 획득이 필요하다. 하지만 전 세계적으로 PAV에 적합한 감항인증은 다소 미비하다. 항공기 인증은 항공기의 '설계', '제작', '운용'의 모든 과정에서 안전성 요구사항에 대한 적합성을 기술적으로 판단하는 행위이다. 미인증 시 '제조', '판매', '수출', '장착', '사용', '운항'이 불가하며, PAV도 단계별 안전성 검증 획득에 따라 최종 운용·서비스 가능하다.

현재는 미국의 '연방 항공청(FAA: Federal Aviation Administration)'과 '유럽연합(EU)'의 '유럽 항공안전청(EASA: European Union Aviation Safety Agency)'의 감항 기준이 세계 표준의 역할을 하고 있다. 아울러 PAV의 감항 인증을 대응하기 위해서 새롭게 적용되는 요소 기술의 특징에 부합하도록 '인증기술기준' 제정·개정을 추진하여 업계의 '도심 항공교통(UAM: Urban Air Mobility)' 산업 발전과 시장 창출을 유도하고 있다.

FAA의 인증 기준: FAA는 '개인용 항공기(PAV)', '도심항공교통(UAM)' 산업성장 필요성에 공감하여, 기존 항공법에서 허락하는 범주 내에서 기준을 완화하여 사업자들에게 기체 운항을 먼저 허용하는 NASA의 실증시험 성과 공유로 국가의 감항성 인증기준을 마련하고 있다.
EASA의 인증 기준: EASA는 '신개념 항공기(PAV, VTOL 등)'는 기존의 '소형 비행기', '헬리콥터' 등 항공기 분류에 포함되지 않는다고 판단하였다. 이에 별도의 분류 기준을 제정하여 '임시 감항 기준(SC: Special Conditon)' 마련으로 업계 외 '인증기준(CS: Certification Specifications)'를 개발 중이다.

한국은 국내에서 '감항 인증(Airworthiness Certificate)'을 받을 경우 FAA의 감항인증을 받은 것으로 인정을 받는 BASA협약을 일부 항공기 규격에 대하여 맺은 바 있다. 그러나 FAA에서 PAV를 위한 별도의 감항인증 규정이 제정될 경우, 'BASA(Bilateral Aviation Safety Agreement)' 협약을 위해 추가적인 절차가 필요가 있다. PAV의 '기체', '부품(Parts)'뿐만 아니라 '인프라' 등 관련 한국 기술의 국제 시장 진출을 위해 BASA가 필수적이다. 한국은 FAA의 소형항공기 인증에 해당하는 FAR 파트 23의 BASA 협약을 위하여 약 616억 원을 투자하여 '소형항공기급 인증기(KC-100)'를 개발한 바 있다. 그러나 PAV 등 신개념 항공기에는 파트 23 인증 기준 적용이 불가하여, 미국·유럽 등 항공 선진국과 추가적인 BASA 협정을 위한 연구개발이 필요하다.

4. '개인용 항공기' 산업 동향

태동기를 겪고 있는 PAV 산업은 많은 업체에서 기체 개발에 투자하여 급속히 성장하고 있으며, 본격적인 기체 상용화는 2020년대 중반으로 예상된다. 2018년부터 PAV 개발업체가 급증하여 2021년 기준, 세계적으로 200종 이상의 기체가 개발 중이다. 선도업체는 '감항인증' 절차에 착수하였다. 일부 PAV 개발업체들은 PAV 산업이 규모를 갖출 때까지 안정적인 사업 유지를 위해 개발한 기체를 '화물 운송용', '구명용' 등 비승객용 목적으로 전환하여 수익 창출을 도모하고 있다.

PAV를 비롯한 '도심 항공교통(UAM: Urban Air Mobility)' 산업에 대한 민간 기업의 기대감이 높아, UAM 시장을 선점하기 위하여 다각적인 투자 및 협력체계 구축 노력이 이어지고 있다. 자동차·항공기 등 기존의 모빌리티 관련 산업군의 기업이 PAV 개발에 착수하고 있으며, 항공사·통신사 등은 UAM 서비스에 초점을 맞추어 사업 영역을 확장하는 추세이다. 직접 사업 진출을 하지 않은 업체들도 UAM 산업을 놓치지 않기 위하여 PAV 개발업체에 출자 또는 협력하고 있다. '다임러(Daimler)'는 '볼로콥터'에, '지리(Geely)'는 '테라퓨지아(Terrafugi)'에, '도요타(Toyota)'는 '스카이 드라이브(SkyDrive)', '조비 에비에이션(JOBY AVIATION)'에 각각 투자하였다.

2023년 7월에는 미국의 '연방 항공청(FAA: Federal Aviation Administration)'에서 2028년까지 '플라잉 택시(Flying Taxi)' 시장을 적어도 한곳을 개설하고, 2025년부터 제한적인 운영을 시작한다는 로드맵을 발표했다.

4-1. '한국'의 산업 동향

기존에는 '한국항공우주연구원(KARI: Korea Aerospace Research Institute)'이 국내 '개인용 항공기(PAV)' 개발을 주도하였으나, 최근 '한화 시스템', '현대자동차' 등 기업의 대규모 투자가 이루어지며 민간 주도로 전환되었다. '항국항공우주연구원(KARI)'은 스마트 무인기 사업을 통하여 틸트로터형 수직이착륙기 개발을 확보하였다. '한화 시스템'과 '현대자동차'의 '도심 항공교통(UAM: Urban Air Mobility)' 사업 진출에 따라 국내 산업계의 관심이 고조되고 있으며, 두 기업을 중심으로 '통신사', '공항공사' 등 관련 산업계가 합종연횡하며 협력 체계를 구축하고 있다.

5. '개인용 항공기' 정책 동향

'개인용 항공기(PAV)'는 민간 중심으로 연구개발이 이루어지고 있어, 주요국 정부는 '민간의 연구개발 지원', '제도 개선', '인프라 구축' 등 기체 상용화·서비스화를 뒷받침하기 위한 정책을 수립하였다.

5-1. '미국'의 정책 동향

전 세계 항공산업을 주도해 온 미국은 '개인용 항공기(PAV)'와 '도심 항공교통(UAM)' 시장의 주도권을 차지하기 위해 민간 기업을 지원하는 사업을 개시하였다. 민간 기업 지원 사업으로는 미 공군이 주관하는 'Agility Prime'과 NASA가 주관하는 Advanced Air Mobility National Campaign이 있다.

미국은 2000년대 초부터 미래 항공기에 대한 연구의 일환으로 NASA를 중심으로 한 PAV 연구에 착수하여, 지속적인 R&D 투자를 통해 기반기술을 확보하였다. NASA에서 주도한 'PAVE(Personal Air Vehicle Exploration, 2001~2004)'를 통하여 PAV에 대한 개념 정립 및 미래형 비행체에 관한 연구를 수행하였다. 단, 당시의 연구에서는 Door-to-Door를 위한 PAV 중심으로 연구되어 현재 개발되고 있는 PAV와는 차이가 있어 빠른 연구 착수에도 불구하고 기체 상용화에는 실패하였다.

2021년 기준, 중국의 드론 업체 DJI의 미국 내 드론 점유율은 무려 76.1%에 달했다. 이처럼 기준 미국 내 소형 드론 시장의 과반을 중국 기업이 차지하고 있어, 미국의 경계심이 고조되고 있다. 미국은 소형 드론 산업과 같이 중국 기업에 '도심 항공교통(UAM: Urban Air Mobility)'의 주도권을 내줄 것을 우려하여, 최근에는 NASA 중심의 R&D에서 벗어나 민간 기업이 대거 참여하는 민간 중심의 사업을 추진하고 있다. R&D 사업을 통해 민간 업체의 기체 개발 연구비 지원을 넘어 '감항인증 지원', '공역 관리 시스템과의 통합 실증 수행' 등 상용화에 필요한 기체 개발 외적 요소에 집중을 지원하고 있다.

5-2. '유럽'의 정책 동향

2015년에 수립된 'EU 항공 전략(Aviation Strategy for Europe)'에서는 '개인용 항공기(PAV)' 및 '도심 항공'에 대한 언급은 없으며, EU 프레임워크 프로그램을 통하여 관련 연구를 수행하였다. EU 프레임워크 프로그램을 통하여 다양한 연구가 수행되어 왔으나, 각 연구들이 다소 분절적으로 수행되고 있어 체계성과 전략성이 부족했다.

'SESAR(Single European Sky ATM Research)' 사업은 유럽의 공역을 통합 관리하는 Single European Sky 이니셔티브 하에서 2008년~2024년 동안 추진되고 있는 '항공 교통 관리(ATM: Air Traffic Management)' 시스템 개발 사업이다. SESAR 사업이 '2기(2016년~2024년)'에 돌입하면서 지원 내영 중 초대형 실증이 주가 되었고, 이를 통하여 '도심 항공교통(UAM)' 실증사업 지원에 착수하였다. 'SESAR 사업'은 본래 공항을 이용하는 대형 항공기의 효율적 관리를 위하여 시작되었으나, 기술의 변화를 수용하여 '드론', 'PAV' 등 소형 비행체까지 포함한 '공역 관리 시스템' 개발 사업으로 확장하였다. 그리고 이를 위하여 2016년 종료에서 2024년 종료로 사업 기간을 연장하였다.

5-3. '일본'의 정책 동향

일본은 2018년에 발족한 '항공 모빌리티 혁명을 위한 민관협의회'를 통하여 민간의 '전동 수직 이착륙기(eVTOL: electric VTOL)' 개발 및 '도심항공교통(UAM: Urban Air Mobility)' 준비 현황을 함께 점검하고 필요한 지원 사항 등을 협의하였다. 경제산업성과 국토교통성 중심의 정부측과 '카티베이터(Cartivator)', '스카이드라이브(SkyDrive)' 등 일본의 대표적인 eVTOL 제조업체를 비롯하여 ANA, AirX 등 모빌리티 서비스 업체가 참여하여 UAM 산업의 전방위적 사항에 대하여 논의하였다. '항공 모빌리티 혁명을 위한 민관협의회'를 통하여 시험 비행 및 실증시험에 착수하여, 2018년 12월에 2030년대를 목표로 하는 '항공 모빌리티 로드맵'을 발표하였다.

5-4. '중국'의 정책 동향

드론 산업의 발달로 인하여 '샤오펑 하이테크(Xpen Heitech)', '이항', '오토플라이트(Autoflight)' 등 다수의 '전동 수직 이착륙기(eVTOL: electric VTOL)' 개발 업체도 성장하고 있으나, '전동 수직 이착륙기(eVTOL: electric VTOL)' 및 '도심 항공교통(UAM: Urban Air Mobility)' 관련 국가전략은 부재했다. 이에 2020년 11월, 중국 최고 행정기관인 국무원은 '미국', '일본', '한국' 등이 UAM을 국가전략에 반영하였음에도 중국의 전략이 부재한 것을 지적하며, UAM 산업 개발을 국가전략에 반영하고 관련 정책과 표준을 수립하여 산업 발전을 지원하도록 촉구하였다.

5-5. '한국'의 정책 동향

한국은 중앙부처와 지자체가 '개인용 항공기(PAV)'가 미래의 중요 교통수단으로 성장할 것으로 전망하여, 기체 개발 및 개발 인프라 조성에 적극적으로 투자하고 있다. 정부는 국토부를 중심으로 하여 로드맵을 수립하고 민관 협의체를 발족하는 한편, PAV 특별 자유화구역 지정 등 기체 개발 및 서비스 산업 육성을 위해 노력하고 있다. 지자체도 지역 산업 부흥 및 활성화 수단으로 PAV를 주목하고 있다. 특히 인천은 기체 개발사업을 직접 수행 중이며, PAV 시험시설을 설치하는 등 PAV 개발에 적극적이다.

국토부는 민관협의체를 구성하여 UAM 구축을 위해 논의하고 있으며, K-UAM 로드맵 및 기술로드맵을 발표하며 향후 계획을 구체적으로 공개하였다. 국토부는 2020년 5월에 'K-UAM 로드맵'을 발표하고, 2020년 6월에는 민관협의체 'UAM Team Korea'를 발족하여, 민간과의 협력을 통한 기체 개발 및 '도심 항공교통(UAM: Urban Air Mobility)' 구축을 도모하였다. 2021년 2월에 국토부는 '인천시', '옹진군'을 사전 비행 승인 등의 규제가 면제 또는 완화되는 PAV 특별 자유화 구역으로 지정했다.

인천시: 인천시는 '개인용 항공기(PAV)'와 '항공 정비(MRO: Maintenance, Repair, Overhaul)'를 인천시의 미래 주력산업으로 성장시키기 위해 PAV 개발과 인프라 구축에 매진하고 있다. 인천시는 '숨비', '에스피지', '인하대학교', '한국전자통신연구원' 등과 컨소시엄을 구성하여 정부의 PAV 기술 개발 과제를 수행하며 직접 PAV 개발에 참여하였다. 또한 'PAV 산업 관련 조례 제정', 'PAV 융복합 산업 클러스터 단지 구축(P-MoC 구축)', '인천 PAV 실증화 지원센터 설치', 'PAV 특별 자유화 구역 지정 유치' 등 PAV 산업 인프라 구축을 추진하고 있다.
울산시: 울산시는 UNIST와 공동으로 2021년부터 3년 동안 국비 100억 원 등 총 사업비 142억 원을 확보해 AI 기반 자율주행 개인 비행체의 핵심 부품 개발 및 플랫폼 구축을 추진하였다. 또한 UAM 규제자유특구 지정을 유치하여 태화강역 인근에 '버티포트(Vertiport)'를 설치할 계획이다.
강원도: '강원도', '강원테크노파크', '디스이즈 엔지니어링'은 2021년 3월 업무협약을 체결하여 액화수소 기반 PAV 개발 추진에 합의하였다. 강원도는 2020년 7월 액화 수소 산업 규제자유특구 및 2021년 2월에는 강원도 원주가 '드론특별자유화구역'으로 지정된 바 있어, 이를 활용하여 규제로부터 자유로운 기체 개발이 가능할 것으로 예상된다.
서울시: 서울시는 스마트 모빌리티 엑스포를 개최하는 등 UAM에 지속적인 관심을 보였던 서울시는 2020년 11월에 국토교통부와 공동으로 UAM 실증 비행 행사를 주최하였다. 행사에서는 '이항(EHang)'의 PAV인 EH216을 이용하여 80kg 상당의 쌀 포대를 싣고 한강 상공을 비행하였고, 25kg 급 이하 국산 드론을 이용한 교통량 조사 등의 임무 수행을 시연하였다.

6. '개인용 항공기 '관련 기업

6-1. 조비 에비에이션

국적: 미국

'개인용 항공기(PAV)'를 활용한 '도심 항공교통(UAM: Urban Air Mobility)' 플랫폼은 '우버(Uber)'가 주도했으며, 기체의 성능 기준을 제시하여 PAV 개발에도 영향력을 확보하였다. 그러나 2020년 12월 '조비 에비에이션'이 우버의 UAM 사업부 '우버 엘리베이트(Uber Elevate)'를 매입하였다. 2019년 12월에는 우버와 다년도 상업 계약을 체결함으로써, 우버의 에어택시 출시 계획의 파트너로 선정되어, 기존에 점하고 있던 기체 개발 파트너 이상의 지위를 점유하게 되었다.

'조비 에비에이션(JOBY AVIATION)'은 2020년 12월 미 공군으로부터 '감항인증'을 획득하였다. '조비 에비에이션'은 우버가 제시한 기체 조건을 만족하여 시험 비행한 최초의 업체로, 기체 개발에 가장 앞서있는 업체 중 하나로 평가되고 있다.

아래의 사진은 '조비 에비에이션(JOBY AVIATION)'사가 개발중인 'Joby S4'의 기체이다. 전동식 5인승으로, 고정 날개와 회전 날개를 지닌 형태이다. 주날개에 4개, 꼬리 날개에 2개의 회전 날개가 달려 있다. 이착륙할 때는 지면에 수평으로, 순항할 때는 지면에 수직이 되도록 회전 날개가 방향을 바꾼다. 최고 시속은 320km이며, 1회 충전으로 최대 240km를 비행할 수 있다.

6-2. 오버에어(Overair)

국적: 미국

'오버에어(Overair)'는 '카렘 에어크래프트(Karem Aircraft)'에서 '전동 수직 이착륙기(eVTOL: electric VTOL)'에 집중하기 위하여 설립한 스핀오프 벤쳐기업이다. '오버에어'는 대형의 저속 로터를 사용한 틸트로터 기술 'OSTR(Optimum Speed Tiltrotor)'을 보유하고 있어, 해당 기술을 통하여 기체 발생 소음을 크게 감소시켰다.

한화 시스템은 '도심 항공교통(UAM: Urban Air Mobility)' 사업을 위해 2020년에 '오버에어(Overair)'사의 지분 45%까지 취득했다. 한화시스템은 2019년 7월 '도심 항공교통(UAM)' 시장 진출을 발표하고 2020년 2월부터 미국 오버에어와 함께 eVTOL 기체 '버터플라이(Butterfly)' 공동 개발에 착수했다.

6-3. 보잉(Boeing)

국적: 미국

'보잉(Boeing)'은 차세대 항공기 사업 'NeXt'를 통하여 '위스크(Wisk)'의 '코라(Cora)', '오로라 플라이트 사이언스(Aurora Flight Sciences)'의 '페가수스 PAV(Pegasus PAV)' 등 복수의 PAV 개발을 추진하였으나 재정 악화로 2020년 9월에 NeXt 사업을 중단하였다. '보잉'은 PAV 개발업체 '키티호크(Kitty Hawk)'와 함께 '위스크(Wisk)'를 공동 설립하여 개발중인 PAV 기체 '코라(Cora)'는 1300회 이상의 시험을 수행하였다. 2017년 10월에는 항공기 구조물 개발업체 '오로라 플라이트 사이언스'를 '보잉'이 인수하였다.

2019년 10월에는 독일의 '포르쉐(Porsche)'와 고급 '전동 수직 이착륙기(eVTOL: electric VTOL)' 개발 조사 및 컨셉트 개발에 대한 'MOU(업무협약)'를 체결하여 협력체계를 구축하였다. 보잉과 마찬가지로 포르쉐 또한 자체적인 기체 개발에 나서고 있으며, 본 MOU는 양사의 투자 포트폴리오 다변화와 '도심 항공교통(UAM: Urban Air Mobility)' 산업 선도를 위한 규모 확장 의지로 해석이 가능하다.

6-4. 벨(Bell)

국적: 미국

'벨(Bell)'은 기존 회전익 시장, 즉 헬리콥터 시장의 대표적인 기업 중 하나이다. '벨'은 자사의 축적된 기술을 이용하여 개발한 PAV 기체 '벨 넥서스(Bell NEXUS)' 2019년 CES에서 실물 그대로 전시해 주목받았다.

2020년 1월에는 자체적인 예약 애플리케이션을 발표하였다. 또 2020년 2월에는 일본의 '스미토모', '일본항공(JAL)'과 UAM 개발 업무 협약을 체결하는 등, '도심 항공교통(UAM: Urban Air Mobility)'의 경쟁에서 승리하기 위하여 다양한 방법을 모색하고 있다.

6-5. 에어버스(Airbus)

국적: 유럽

항공기 전문 업체 '에어버스(Airbus)'는 2015년부터 벤쳐 지원을 시작으로 다양한 투자를 진행하였으나, 현재는 자체 개발 기체인 '시티 에어버스(City Airbus)' 개발에 집중하고 있다. 'POP-up Next'와 'Vahana'의 개발 중단으로 인해, '시티 에어버스(City Airbus)' 개발이 에어버스의 유일한 투자전략이 되었으며, 바하나 투자를 통해 확보된 경험 자료가 적극 활용될 것으로 예상된다. 아우디의 자회사인 '이탈디자인(Italdesign)'과 2018년 '제네바 모터쇼(International Geneva Motor Show)'에서 공개한 'POP-up Next'는 2019년 10월 개발이 중단되었으며, 2015년부터 'A3(에어버스의 벤쳐 인큐베이터)'를 통해 투자해 온 '바하나' 또한 2019년 12월부로 기체 개발 중단을 발표하였다.

6-6. 릴리움(Lilium)

국적: 독일

'릴리움(Lilium)'은 2019년 5월 초도비행에 착수하여, 2019년 10월 무인 연결 조종 상태에서 시속 100km 이상 비행시험을 완료하는 등 기술 안전성을 확인하였다. 2020년 11월에는 '릴리움(Lilium)'이 2025년까지 미국에서 상업용 비행 택시 사업을 시작할 계획이라고 밝혔다.

릴리움이 제작한 '릴리움 제트(Lilium Jet)'는 전기를 동력원으로 삼고 날개에 단 제트팬 36개를 이용해 방향을 바꿔 수직이착륙을 하거나 수평 비행을 할 수 있다. '릴리움 제트'는 지상에서 정지한 상태에서 마치 헬리콥터처럼 그 자리에서 천천히 부상해 수직 이륙을 할 수 있고, '제트팬(JET FAN)' 방향을 바꿔 기류를 변화시키면서 추진력을 낼 수 있다. 비행 이후에는 천천히 수직으로 착륙할 수 있다.

6-7. 볼로콥터(Volocopter)

국적: 독일

'볼로콥터(Volocopter)'는 멀티콥터 기체 '볼로시티(Volocity)'에 대한 다수의 비행시험을 수행하였다. 2019년에는 EASA 감항인증의 전단계라 할 수 있는 '설계 조직 승인(DOA: Design Organisation Approval)'을 eVTOL 스타트업 최초로 획득하여 개발 속도를 높였다. 2020년 9월에는 베를린에서 열린 '그린테크 페스티벌(Greentech Festival)'에서 세계 최초로 '상용화 후 기체 탑승'에 대한 탑승권을 판매하는 등 상용화 가능성에 대한 자신감을 드러냈다.

6-8. 피피스트렐(Pipistrel)

국적: 슬로베니아

'피피스트렐(Pipistrel)'은 전기 항공기의 독보적인 기술력을 보유한 기업이다. '피피스트렐'은 2019 Uber elevate summit에서 '개인용 항공기(PAV)' 개발을 알렸으나, 이후 화물 운송용 'eVTOL(electric VTOL)'의 개발로 사업 계획을 변경하였다. 전기 엔진 'E-811'과 이를 장착한 전기 항공기 'VELIS Electro'에 대한 EASA의 형식인증을 세계 최초로 획득하여 독보적인 전기항공기 기술력을 보유하고 있다.

6-9. 스카이드라이브(SkyDrive)

국적: 일본

'스카이드라이브(SkyDrive)'는 '일본정책투자은행(DBJ: Development Bank of Japan)', '도요타(Toyota)', 'NEC', '에네오스(ENEOS)', '오바야시' 등 일본 각계의 기업들로부터 투자를 유치하였으며, 일본의 '항공 모빌리티 혁명을 위한 민관협의회'의 참여를 통한 제도적 지원을 받아 개발을 진행 중이다. '스카이드라이브(SkyDrive)'는 2020년 9월에 공개 유인 비행에 성공하였다.

아래의 사진은 '스카이드라이브(SkyDrive)'가 개발 중이 'SKYDRIVE(SD-05형기)'이다. SD-05는 조종사를 포함한 3인승이며, 컴퓨터 제어 지원을 통해 비행을 안정시킨다. 프로펠러를 12기 탑재한 멀티콥터형이다. 최대 약 15km를 비행하며 최고 시속은 100km이다.

6-10. A.L.I. Technologie

국적: 일본

아래의 사진은 일본의 A.L.I. Technologie사가 개발한 세계 최초의 '하늘을 나는 오토바이'인 '엑스투리스모(Xturismo)'이다. 대형 프로펠러를 2개, 중형 프로펠러를 4개 탑재하여, 항속 시간은 최대 40분, 최대 속도는 시속 약 100km이다.

6-11. 이항(EHang)

국적: 중국

드론 개발업체로 시작한 '이항(EHang)'은 현재 PAV 개발의 선도 업체 중 하나로 개발 기체의 판매를 통하여 수익 창출에 성공하였다. 이항의 2인용 기체 'EHang 216(EH216)'에 대하여 '중국 민용항공국(CAAC)'에 형식인증을 신청하였으며, 동일 기체를 화물 운송용으로써 중국의 운송 허가를 받앙 150kg 이상급에서 상업적 이용을 시작하였다. 2023년 기준, 승객 수송용으로서는 본격적인 상용화 단계에는 이르지 못하였으나, 한국을 비롯한 세계 각국에서 UAM 체계 구축을 위한 시험 기체로 활용되면서 판매 실적을 올렸다.

'EHang 216(EH216)' 항공 택시의 무게는 약 270kg이며 최대 270kg의 화물 또는 100명의 승객을 태울 수 있다. 장비의 순항 속도는 130km/h이며 최대 속도는 20km/h이다. 배터리를 완전히 충전한 상태에서 비행시간은 40분에 도달하므로 최대 비행 범위는 약 400km이다.

6-12. 한화시스템

국적: 한국

'한화 시스템'은 2018년 '개인용 항공기(PAV)' 사업 검토에 착수 이후 오버에어에 투자하여, 2019년 12월에 30%까지 지분을 확보하고, 2020년에는 45%까지 지분을 확보하였다. 한화시스템은 단순 자금 투자가 아닌 '오버에어'와 기체의 공동 개발에 나서고 있으며 '인프라', '항공 정비(MRO: Maintenance, Repair, Overhaul)', '모빌리티 서비스(Mobility Service)' 등 '도심 항공교통(UAM: Urban Air Mobility)'의 전 분야를 대상으로 사업을 기획하였다. 또한 '한화 시스템'은 '한국공항공사', 'SK텔레콤'과 'UAM 세계시장 선도를 위한 업무협약(MOU)'를 체결하여 사업모델 개발 및 기술 실증 테스트베드 구축 등에 대한 협력체계를 구축하였다.

6-13. 현대자동차

국적: 한국

'현대자동차'는 CES 2020에서 컨셉 기체를 공개하며 사업 진출을 알렸고, 여객용 PAV 모델 출시 시기로 2028년을 제시하였다. CES 2020에서 '우버(Uber)'와 공동 개발한 컨셉 기체 'S-A1'을 공개하였고 '목적 기반 모빌리티(PBV: Purpose Built Vehicle)'와 '도심 항공교통(UAM: Urban Air Mobility)'이 결합된 인프라 'S-Hub'를 제시하여 미래 모빌리티에 대한 구상을 공개하였다. 2026년 '화물용 무인 기체', 2028년 '완전 전동화된 유인 기체', 2030년대 '지역 간 이동이 가능한 기체' 등 순차적 기체 개발계획을 발표하며 지속적인 투자를 예고하였다. 아울러 '현대건설', 'KT', '인천국제공항공사'와의 '업무협약(MOU)'을 통해 K-UAM 공동 추진 및 상호 협력을 약속하였다.

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