보라빛 소를 만나기 위한 도약

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1847호(2018. 5. 23. 발행)에 기고한 원고입니다.

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비행 공유 서비스 조기 실현을 위한 ‘우버 엘리베이트’ 프로젝트.pdf

[ 요 약 ]

[ 본 문 ]

◾ 최대 배차 서비스 업체인 우버 테크놀로지(Uber Technologies)는 새로운 사업인 전기항공기 공유 서비스의 확산을 위해 관련 기술의 개발과 파트너십 확대에 주력하고 있음

▸ 우버가 배차 서비스 다음의 핵심 사업으로 육성하기 위해 주력하고 있는 분야는 도심과 도시 근교의 단거리 이동을 위한 ‘비행 공유’ 서비스임

<자료> Uber Technologies

[그림 1] 우버의 비행공유 서비스 개념도

▸ ‘비행 공유’는 말 그대로 항공기를 택시처럼 이용하는 서비스인데, 도심에서는 활주로로 사용할 만큼 넓은 토지를 화고하기 어렵기 때문에, 활주로 필요 없이 빌딩의 옥상처럼 넓지 않은 장소에서도 이착륙이 가능한 수직 이착륙기(VTOL)를 사용함

▸ 특히 VTOL(Vertical Takeoff Vertical Landing) 기기 중에서도 기존의 내연기관이 아니라 모터로 회전날개(로터)를 구동시키는 전동 타입, 즉 ‘eVTOL기’의 이용을 전제로 함

▸ 이는 전기항공기가 온실가스 감축과 연비 향상, 소음 감소, 구조의 단순화에 다른 유지 보수 부담의 경감 등이 가능한 장점을 가지고 있기 때문임

▸ 우버의 추정에 따르면 eVTOL기를 이용해 비행을 공유하면 자동차에 비해 이동 시간을 몇 분의 1로 줄일 수 있을 뿐 아니라 이용요금도 배차 서비스보다 낮출 수 있음

▸ 비행 공유는 도시의 교통 체증에 의해 발생하는 각종 문제를 해결하는 수단이 될 수 있다는 점에서 정부의 기대도 큰데, 실제로 우버는 텍사스주의 댈러스와 포트워스, 아랍 에미리트연합의 두바이 등과 제휴를 맺고 이들 도시에서 실증 시험을 실시할 예정임

◾ 우버는 비행 공유 서비스를 ‘우버에어(uberAIR)’라 명명하고 2023년 시작을 목표로 하고 있으며, 이를 위해 ‘우버 엘리베이트(Uber Elevate)’ 프로젝트를 2016년에 시작하였음

▸ 우버 엘리베이트 프로젝트의 목적은 비행 공유를 위한 ‘eVTOL 비행기’의 사양과 안전·소음 기준의 제정, 법 정비, 이착륙 시설의 설치 등에 대해 다양한 입장을 가진 이해관계자들과 본격적으로 논의·검토함으로써 서비스를 조기에 실현하는 것임

▸ 제 1회 서밋은 미국에서 최초로 비행 공유 서비스 시험이 실시될 댈러스에서 열렸으며, 2회가 되는 ‘2018 엘리베이트 서밋’ 행사는 5월 8~9일 양일간 LA에서 개최되었음▸ 이런 노력을 더욱 촉진하기 위해 우버는 항공우주 및 행정, 전기화 기술 등 각 분야의 중요 인사들이 강연·토론을 하는 ‘엘리베이트 서밋(Elevate Summit)’ 행사를 2017년부터 개최하고 있음

▸ 엘리베이트 서밋은 참가자 수에 제한이 있는 초청형 이벤트로 우버에 참가 의향서를 보낸 사람 중 우버가 선정한 사람만 참여가 가능한데 올해는 약 700명이 초대받았음

<자료> NASA

[그림 2] 우버 엘리베이트 서밋 2018

◾ 2회 대회가 열린 LA 역시 우버에어의 비행 실험이 전개될 예정지이며, 이번 토론회에서는 우버에어를 통해 이동 시간을 크게 단축할 수 있다는 점이 부각되었음

▸ 우버는 2020년 내에 미국의 일부 도시에서 200대의 우버에어를 개발하고 비행 실험을 시작할 예정인데, 그첫 번째 도시가 댈러스이고 두 번째가 로스앤젤레스라고 함

▸ 댈러스와 LA에서의 비행 실험을 위해 우버는 미 항공청(FAA)과 협력해 eVTOL 비행기기 200대의 이착륙 거점이 될 ‘스카이포트(Skyport)’를 구축할 예정인데, 24초마다 1대가 이착륙할 수 있도록 설계할 예정임

▸ 이를 위해 우버는 이미 스카이포트를 20개 이상 소유한 미국의 ‘샌드스톤 프라퍼티(Sandstone Properties)’와 제휴를 체결한 바 있음

<자료> Humphreys & Partners Architects

[그림 3] 우버에어의 메가 스카이포트 개념도

▸ 우버의 계획은 LA 다운타운과 산타모니카, 로스앤젤레스 국제공항, 밸리 지역의 셔먼옥스 등을 우버에어로 묶는 것인데, 우버에어 서비스가 시작되면 이동 시간이 극적으로 단축될 것으로 예상하고 있음

▸ 가령 러시아워 시간대에 로스앤젤레스 국제공항에서 스테이플스 센터로 이동하는 경우, 자동차로는 최대 1시간 20분 정도 소요되지만 우버에어를 이용하면 스카이포트까지 차량 이동시간과 비행시간을 합해도 30분 이내에 이동할 수 있을 것으로 추산됨

▸ 우버는 우버에어의 요금이 1마일(1.62km)당 50센트 정도가 될 것으로 추산하고 있는데, 이는 1마일당 35센트인 일반적인 우버 택시보다 비싸지만 고급 배차 서비스인 우버블랙과는 유사한 수준임

▸ 이는 장기적으로 VTOL 서비스 확산시 제조 대수가 증가함에 따라 가격이 인하될 것으로 예상되기 때문인데, 연간 약 700대 정도 생산되는 R-44 헬기의 가격이 약 50만 달러임에 비해, VTOL은 장기적으로 연간 5천대 생산에 가격은 20만 달러 수준으로 예상됨

[표 1] 미국, 브라질, 인도의 주요 거점간 이동시 VTOL과 우버X 서비스의 소요시간 추정

[표 2] 미국, 브라질, 인도의 주요 거점간 이동시 VTOL과 우버X 서비스의 이용요금 추정

◾ 우버의 계획은 연방정부 및 주정부와 적극 협업 속에 진행되고 있는데, 이번 서밋에서도 NASA 관계자와 LA 시장이 등단하여 비행 공유에 대한 지지 의사를 밝혔음

▸ 우버는 비행 공유에 필요한 새로운 무인교통관리시스템(UTM)과 무인항공시스템(UAS)의 개발을 위해 미 항공우주국(NASA)과 ‘항공우주계약(SAA)’을 체결했으며, 현재 NASA와 함께 도시 공역 운용 요구사항 등을 마련하고 있음

▸ 이런 배경 하에 올해 엘리베이트 서밋에는 우버와 NASA의 관계자 외에 미 연방항공국(FAA) 관계자도 등단했으며, 댈러스 시장 마이크 롤링은 직접 모습을 드러냈고 LA 시장 에릭 가세티는 영상 메시지를 보내왔음

▸ 또한 항공기 제조업체와 전기화 기술을 보유한 기업 등의 강연도 성황리에 열림으로써, 우버가 개최하는 행사이긴 하지만, 향후 엘리베이트 서밋이 eVTOL 비행기기를 이용한 공유 서비스의 미래를 그려나가는 행사로 자리매김할 가능성을 보여주었음

◾ 올해 서밋에서는 비행 공유 서비스에 이용될 제조 파트너사들의 eVTOL 기기 컨셉 디자인도 공개되었는데, 지금껏 본 적이 없는 참신한 디자인이라고 호평을 받았음

▸ 우버에어 서비스에 도입되는 VTOL 항공기는 연비 향상, 소음 저감 및 구조 단순화에 따른 유지보수 부담 경감이라는 장점 외에도, 구조가 단순한 만큼 소비자들의 눈길을 끌 참신한 디자인이 가능하다는 강점이 있음

▸ 올해 엘리베이트 서밋에서 우버는 파트너 기업들과 VTOL형 컨셉 기기를 공동으로 발표해, 항공기 분야의 전문가와 엔지니어들로부터 호평을 이끌어 냈음

▸ 우버의 VTOL 기기 제조 파트너는 슬로베니아의 소형 항공기 제조업체 ‘피피스트렐(Pipistrel)', 항공기 업계 3위인 브라질의 ’엠브라에르(Embraer)', 미국 보잉 산하의 ‘오로라(Aurora)', 미국의 ’벨 헬리콥터(Bell Helicopter)' 등 4개였는데, 이번 서밋에서 다섯 번째 파트너로 미국의 ‘캐럼 에어크래프트(Kram Aircraft)'가 소개되었음

▸ 피피스트렐이 소개한 컨셉 기기의 외관을 보면 수직 이착륙용 회전 날개가 눈에 띄지 않으며, 고정형 날개를 가진 소형 항공기기로 보이는데, 고정형 날개로 보이는 부분의 끝 쪽에 소형의 로터를 몇 개 배치한 것으로 추정됨

<자료> Pipistrel

[그림 4] 피피스트렐의 VTOL 컨셉 항공기

▸ eVTOL 기기는 일반적으로 소형 무인 항공기처럼 여러 개의 로터를 장착하는 것이 일반적이고 피피스트렐의 컨셉 기기와 같은 형상은 드물기 때문에, 항공기 업계 전문가와 엔지니어들로부터 참신한 디자인이라는 평가가 나왔음

▸ 엠브라에르도 이번 서밋에서 처음으로 VTOL 컨셉 기기인 ‘엠브라에르 X'를 선보였음

<자료> Airbus

[그림 5] 우버에어 제조 파트너사 - Embraer X의 착륙시 이미지

▸ 이번에 새로 파트너사가 된 캐럼 에어크래프트도 컨셉 기기를 선보이며 새로운 디자인으로 눈길을 끌었음

<자료> Airbus

[그림 5] 우버에어 제조 파트너사 - Karem의 컨셉 항공기

◾ 한편 우버 스스로도 새로운 컨셉 기기인 ‘eCRM(eVTOL Common Reference Models)-003 ’을 발표함으로써 비행 공유 서비스의 플랫폼 사업자로서 지향성을 명확히 하였음

▸ 공통 참조 모델(CRM)이라는 명칭에서 보듯, 우버의 컨셉 기기 발표는 우선 제조 파트너사들에게 참조 디자인을 제공함으로써 eVTOL 기기의 개발을 촉진하려는 것으로 보임

▸ 나아가 애플, MS, 구글 등의 사업모델과 마찬가지로 제조 파트너사들에게 참조 디자인을 제공하여, 비행 공유 산업의 생태계를 주도하는 플랫폼 사업자로 위상을 강화하겠다는 전략으로도 해석되고 있음

<자료> Uber

[그림 6] 우버의 eVTOL 참조 모델 eCRM-003

▸ 003 참조 모델은 이착륙용으로 쌍을 이루는 4개조, 총 8개의 회전날개(로터)를 갖추고 있고 각 조 2개의 로터가 같은 방향으로 회전하는데, 이는 한 개의 큰 날개를 이용하는 방식에 비해 소음을 억제할 수 있다고 함

▸ 003 모델은 본체가 일정 고도에 도달하면 꼬리 부분에 있는 회전 날개가 앞으로 나아가는 추진력을 만드는 구조로 되어 있는데, 로터의 구동에는 미국 ‘런치포인트 테크놀로지(LaunchPoint Technologies)'의 모터를 사용할 것을 권고하고 있음

▸ 비행 속도는 시속 150~200 마일, 비행 고도는 1000~2000 피트이며, 완전 전기항공기로 탑재되는 2차 전지는 한번 충전으로 60 마일을 비행할 수 있다고 함

▸ 우버는 003 모델을 처음에는 조종사가 운행하겠지만 결국에는 자율비행으로 전환을 구상하고 있으며, 캐빈에는 4명의 승객을 위한 시트를 구비하고 있음

◾ 기술의 발전에 따라 우버에어 서비스의 런칭 시점은 당초 계획보다 앞당겨지고 있는데, 우버에어 서비스가 시작되면 현재의 교통 패러다임에 일대 전환을 촉발시킬 것으로 전망

▸ 우버가 하늘을 나는 택시 서비스 개념을 발표한 것은 2016년으로, 당시에는 4억~10억 달러를 투자하여 2025년~2030년 사이에 서비스를 런칭할 계획이라 밝힌 바 있음

▸ 그러나 소재 기술과 전기화 기술의 발전, 배터리 비용의 하락 등에 따라 서비스 런칭 시점은 2023년으로 앞당겨졌으며, 시범 서비스는 2020년에 시작될 예정임

▸ 우버에 따르면 우버에어는 미래지향적, 개념적 서비스가 아니라 중장기적으로는 현재 교통 시스템의 보완 및 대체재로 추진되고 있으며, 고급이지만 다수가 이용할 수 있는 ‘매스티지(Mass+Prestige)’ 서비스를 지향하고 있음

▸ 예정대로 2020년에 웨이모와 GM에 의해 무인택시 서비스가 상용화되고, 우버의 비행 택시 시범서비스가 전개된다면, 현재 대중운송 시스템과 대중교통 소비자들은 일대 패러다임 전환을 맞이하게 될 것으로 보임

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1844호(2018. 5. 2. 발행)에 기고한 원고입니다.

▶ IITP에서 PDF 포맷으로 퍼블리싱한 파일을 첨부합니다. 가독성이 좋으니 참고하시기 바랍니다.

도로를 달릴 수 있는 전기 항공기, 하늘을 날 수 있는 전기 자동차.pdf

ž 항공기 제조업체인 프랑스의 ‘에어버스(Airbus)’는 전기 추진력으로 비행하는 ‘전기 항공기’의 연구 개발 프로젝트에 수억 유로를 투자 중이라고 밝힘

Ø 에어버스는 지금까지 일부 전기 항공기에 대한 R&D 프로젝트를 진행 중이라고만 밝혀 왔으며, 투자액의 규모를 밝히기는 이번이 처음임

Ø 전기 추진 시스템은 터보 팬 엔진과 같이 열기관을 이용한 기존의 추진 시스템에 비해 온실가스 감축과 연비 향상, 소음 감소, 구조의 단순화에 따른 유지 보수 부담 경감 등의 이점이 있는 것으로 알려져 있음

Ø 이러한 장점 외에도 전동화를 위해 필수적인 모터와 모터를 제어하는 ​​인버터, 그 전력원이 되는 배터리의 성능이 크게 향상되면서, 항공기 산업 분야에서는 현재 전기 항공기의 연구 개발이 한창 진행 중에 있음

Ø 그 중에서도 특히 에어버스는 소형 기기에서 대형 기기에 이르기까지 다양한 타입의 기체에서 전동화를 진행하고 있는데, 그룹 소속의 기업뿐 아니라 외부 기업과도 협력하면서 전동화를 추진하고 있음

ž 에어버스가 연구에 골몰하고 있는 전동 소형 비행기는 여러 개의 회전 날개(로터)를 갖춘 ‘수직 이착륙(VTOL, Vertical Takeoff Vertical Landing)’ 기기임

Ø 에어버스에는 현재 ‘시티에어버스(CityAirbus)’, ‘바하나(Vahana)’, 그리고 ‘팝.업(Pop.Up)’의 3개 VTOL 프로젝트가 있음

Ø 이 중 시티에어버스(CityAirbus)는 에어버스 그룹 소속인 ‘에어버스 헬리콥터(Airbus Helicopters)’가 중심이 되어 연구 개발을 진행하고 있음

Ø 시티에어버스의 폼팩터는 간단 쿼드콥터형 드론을 확대한 것으로, 현재 시제품을 개발 중이며, 2018 년 말에 시험 비행을 실시할 예정임

Ø 바하나(Vahana)는 틸트형의 회전 날개(로터)를 갖춘 VTOL 기기로, 이러한 폼팩터의 특징은 큰 양력과 추진력을 얻기 쉽다는 것임

Ø 이륙시에는 로터 부분을 지상과 수평이 되게 하여(로터의 회전축이 수직이 됨) 지상을 향해 바람을 불어 보내 양력을 얻고, 공중 부상 후에는 로터가 지면에 대해 경사지게(틸트) 회전시킴으로써 수평 방향의 추진력을 얻어 목적지까지 비행하게 함

Ø 바하나의 연구 개발은 실리콘밸리에 있는 에어버스의 R&D 조직 ‘A³(에이 큐브)’에서 진행 중이며, 틸트형 로터는 아니지만 실제와 같은 크기(1:1 크기)의 시험 제작 기기로 올해 1월 비행 시험을 했는데, 약 5m의 높이에서 53초 동안 비행했다고 함

Ø 연구 개발에 참여하고 있는 연구원들은 바하나 프로젝트 진행 상황을 공식 블로그에 세세하게 게재하고 있는데, 이 블로그를 통해 에어버스가 틸트형 기기뿐 아니라 무인 비행을 가능하게 하는 자율비행 기술의 연구 개발에도 적극적으로 임하고 있음을 알 수 있음

ž 실용화를 염두에 두고 실증 실험을 진행하는 VTOL 기기가 시티에어버스와 바하나라면, 팝.업(Pop.Up)은 아직까지 컨셉 모델 단계에 있음

Ø 팝.업의 외형은 캡슐형의 2인승 캐빈으로, 비행할 경우는 쿼드콥터형의 ‘에어 모듈’에 캐빈을 합체시키며, 땅에서 주행하는 경우는 ‘그라운드 모듈’에 합체시켜 전기 자동차로 이용할 수 있게 하였음

Ø 팝.업이 최초로 개발된 것은 2017년 제네바 모터쇼로, 에어버스는 폴크스바겐 그룹 소속 이탈리아의 디자인 기업인 이탈디자인(Italdesign)과 공동으로 개발을 진행하고 있음

Ø 2018년 제네바 모터쇼에서는 차기 컨셉 기기인 ‘팝.업 넥스트(Pop.Up Next)’를 선보였는데, 이탈디자인뿐만 아니라 폴크스바겐 그룹 소속인 아우디가 전지 및 자율운전 기술 관련 협업을 했다고 함

<자료> Airbus 

[동영상] 에어버스의 ‘팝.업 넥스트’

ž 에어버스는 소형 VTOL 기기 외에도 ‘E-쓰러스트(E-Thrust)’ 같이 열기관과 전기로 추진하는 ‘하이브리드’ 대형 여객기의 실현을 위한 연구 개발도 진행하고 있음

Ø 에어버스는 우선 완전히 전기로 움직이는 소형 실증 기기 ‘E-팬(E-Fan)’ 시리즈 연구를 시작했으며, 이를 고출력화 한 중간 크기의 실증 기기 ‘E-Fan X’를 독일 지멘스 및 영국 롤스로이스 홀딩스와 협업으로 개발 중인데, 2020년에 첫 비행을 목표로 하고 있음

Ø E-Fan X는 100명 내외가 탑승 할 수 있는 기존의 로컬 운행 기기 ‘BAe 146’ 모델을 바탕으로 하며, 4개의 터보 팬 엔진 중 1 개를 출력 2MW의 모터로 대체하였음

ž 에어버스 등 대형 항공사가 소형 및 중형 전기 항공기 연구개발에 박차를 가함에 따라 향후 하늘을 나는 자동차를 개발하려는 기업들과 경쟁이 볼 만할 것으로 기대

Ø 에어버스의 VTOL 기기 중 관심을 모으는 것은 컨셉 모델인 ‘팝.업 넥스트’인데, 그라운드 모듈과 합체하여 도로를 주행하는 전기차로도 이용할 수 있기 때문

Ø 흥미로운 것은 전기차를 개발하고 있는 대기업 및 스타트업 중에 ‘비행 자동차’를 개발하고 있는 곳들이 있고, 따라서 이종 산업간 융합에 따른 경쟁이 벌어지게 되었기 때문

Ø 파나소닉과 NEC는 최근 전동 승용 비행기를 개발에 대한 지원 및 협력 계획을 각각 발표했는데, 지원 대상이 되는 협력 업체는 2020년 ‘비행 자동차’의 실현을 목표로 개발에 나서고 있는 ‘카티베이터(CARTIVATOR)’임

Ø 카티베이터는 도요타 자동차의 젊은 엔지니어들을 리더로 100명의 유명 개발자를 모아 진행중인 개발 프로젝트로, 2020년 도쿄 올림픽 성화대에 점화할 비행 자동차를 개발하고, 2030년에 세계 최소형 비행 자동차를 상용화한다는 로드맵을 가지고 있음

Ø 네덜란드의 스타트업 ‘PAL-V 인터내셔널’은 도로 위뿐 아니라 공중으로 이동할 수 있는 비행 자동차의 세계 최초 상용화를 목표로 뛰고 있는 기업 중 선두 주자임

Ø 이 기업은 2인승 비행 자동차 ‘PAL-V 리버티(Liberty)’를 2019년에 세계 최초로 상용화 할 예정인데, 올해 제네바 모터쇼에서 실제 모습을 처음으로 공개한 바 있음

Ø PAL-V 리버티는 지상을 주행하는 ‘드라이브 모드’와 공중을 이동하는 ‘비행 모드’를 갖추고 있는데, 비행 모드는 ‘오토 자이로(자이로콥터)’로 움직이게 됨

Ø 오토 자이로는 헬리콥터처럼 회전 날개(로터)를 갖고 있지만 그 구조는 다른데, 헬리콥터가 엔진에서 직접 로터를 회전시키는 반면, 자이로 플레인의 경우 별도로 갖춘 프로펠러로 전진시키고, 그 전진에 의해 생기는 기류를 로터로 받아 회전시키는 방식임

Ø 2020년을 전후해 지공 혹은 공지 양용의 전기 비행기나 전기 자동차들이 모습을 드러내면서 새로운 이동기기 시장이 만들어질 것으로 보이며, 자동차 산업과 항공 산업 간 새로운 차원의 경쟁과 협업이 뜨겁게 벌어질 것으로 예상됨