eVTOL 항공기: 도심 항공 모빌리티의 미래

eVTOL은 electric vertical take-off and landing의 약자로, 현대 교통에서 가장 흥미로운 발전 중 하나를 나타낸다. 이러한 전기 항공기는 전동화, 자동 제어, 수직으로 이착륙할 수 있는 능력을 결합해 활주로나 전통적인 인프라의 필요성을 없앤다. 높은 효율, 거의 무소음에 가까운 운항, 작은 설치 면적 덕분에 eVTOL 차량은 일상적인 이동을 바꿀 수 있다. Morgan Stanley의 선임 항공 애널리스트 Rajeev Lalwani가 말했듯이, 이 시장은 “기존 교통 인프라에 더해지는 초니치적 추가 요소가 될 수 있다”. 하지만 잠재력은 그보다 훨씬 크다. 이 글에서는 항공 모빌리티의 미래를 형성하는 eVTOL의 핵심 장점, 과제, 주요 프로젝트를 살펴본다.

eVTOL 기술의 주요 장점과 과제

기존 항공기와 달리 eVTOL 차량은 개인용, 지점 간 도심 이동을 위해 설계된다. 전문가들은 eVTOL 플라잉카를 둘러싼 현재의 열기를 교통사에서 획기적인 순간들, 즉 Wright 형제의 첫 비행 이후 항공 산업의 탄생이나 Ford Model T와 함께한 자동차의 부상에 자주 비유한다. 그 약속은 매력적이다. 공항도, 교통 체증도, 전문 조종사도 필요 없다는 것이다.

eVTOL 차량은 기존 항공기와 지상 교통수단에 비해 여러 이점을 제공한다.

• 100% 전기 추진 — 연료 기반 항공기에 비해 배출가스와 운영 비용이 낮음
• 수직 이착륙 — 활주로가 필요 없으며 도심 옥상과 소형 착륙장에 적합함
• 소음 공해 감소 — 헬리콥터보다 훨씬 조용해 밀집된 도시 환경에서도 운용 가능함
• 자율 또는 반자율 운항 — 고급 온보드 컴퓨터가 숙련된 조종사의 필요성을 줄이거나 없앨 수 있음
• 향상된 안전성 — 단일 엔진 헬리콥터와 달리 분산형 전기 구동 시스템이 중복성을 제공함

그러나 eVTOL 항공기가 주류 교통수단이 되기 전에는 여전히 큰 장애물이 남아 있다. Carnegie Mellon University Robotics Institute의 교수이자 Near Earth Autonomy 공동창업자인 Sanjiv Singh는 이렇게 설명했다.

‘플라잉카’의 가격이 $10 million이라면 아무도 사지 않을 것이다. 5분밖에 날지 못한다면 아무도 사지 않을 것이다. 가끔 하늘에서 떨어진다면 역시 아무도 사지 않을 것이다.

eVTOL 산업이 직면한 가장 시급한 과제는 다음과 같다.

• 배터리 용량과 에너지 밀도 — 현재 배터리 기술은 비행 거리와 시간을 제한함
• 항공 교통 관리 — 도심 공역에는 완전히 새로운 규제 체계와 디지털 인프라가 필요함
• 인증 및 안전 기준 — 전 세계 항공 당국은 eVTOL에 특화된 규칙을 아직 개발 중임
• 대중의 수용성 — 광범위한 도입은 자율 항공 이동에 대한 신뢰 구축에 달려 있음
• 지상 인프라 — 버티포트, 충전소, 정비 시설을 처음부터 구축해야 함

이러한 장애물에도 불구하고 Lilium(독일), Joby Aviation(캘리포니아), Boeing Co.와 Kitty Hawk Corp.의 합작사인 Wisk 같은 핵심 업계 기업들은 eVTOL 프로그램을 적극적으로 발전시키고 있다. Kitty Hawk의 전 CEO Sebastian Thrun은 비행기, 휴대전화, 자율주행차가 모두 광범위한 수용을 얻는 데 시간이 걸렸지만, “eVTOL 자동차의 경우 기술과 사회적 채택 사이의 시간 간격이 더 빠르고 짧아질 수 있다”고 언급했다.

일본의 eVTOL: SkyDrive의 SD-03 이정표

일본은 공개 eVTOL 시연의 선두에 서 왔다. 2020년 8월, 세계적인 도심 항공 모빌리티 개발사 중 하나인 SkyDrive Inc.는 일본 최초의 공개 eVTOL 비행 시연을 진행했다. 날렵한 오토바이에 프로펠러를 장착한 듯한 소형 기체인 SD-03 모델은 안전망이 설치된 시험 구역 안에서 지상 1–2미터 높이에 4분 동안 떠 있었다.

SkyDrive의 장기 비전은 야심차다. 2050년까지 회사는 Tokyo의 모든 주민이나 방문자가 도시의 23개 자치구 사이를 10분 이내에 항공으로 이동할 수 있게 하는 것을 목표로 한다. 계획된 활용 사례는 도심 통근을 넘어 다음을 포함한다.

• 산악 및 외딴 지역의 승객 운송
• 제한된 지상 인프라를 가진 외딴 섬과의 연결
• 자연재해 및 기타 위기 상황에서의 긴급 대피

상업적 판돈은 막대하다. Morgan Stanley 연구에 따르면 eVTOL 운송에 대한 전 세계 수요는 2040년까지 $1.5 trillion — 에 이를 수 있으며, 이 수치는 항공우주 대기업과 스타트업이 모두 이 신흥 시장을 선점하려 경쟁하는 이유를 보여준다.

Pipistrel Aircraft: 슬로베니아의 eVTOL 선구자

슬로베니아 제조사 Pipistrel Aircraft는 유럽에서 가장 오랜 역사를 지닌 전기 항공 기업 중 하나이며 Uber의 Elevate 도심 항공 모빌리티 프로그램의 핵심 파트너다. Pipistrel의 eVTOL 콘셉트는 실용성과 확장성을 중심으로 설계되었으며, 다음을 특징으로 한다.

• 좌석 수: 승객 2~6명
• 운영 비용을 낮추도록 설계된 통합 수직 이착륙 시스템
• 효율적인 순항 비행을 위한 고성능 공기역학 날개
• eVTOL 개념을 완전히 충족 — 헬리콥터보다 조용하고, 안전하며, 친환경적임

Pipistrel의 창립자이자 CEO인 Ivo Boscarol은 회사의 철학을 분명히 설명했다. “Pipistrel은 헬리콥터에 새 엔진을 추가해 그것을 다시 발명하려는 것이 아니다. 대신 우리는 2명에서 6명까지 수용 가능한 항공기에 내장형 확장성을 갖춘 특별한 수직 이착륙 솔루션을 제공한다. 새로운 eVTOL 클래스에서 혁신적인 무소음 고효율 통합 수직 이착륙 시스템과 공기역학 날개의 높은 성능을 결합하면 운영 비용이 줄어들 것이며, 이는 UBER Elevate 승객에게 분명한 이점이 될 것이다.”

UBER Elevate Vehicle Systems의 기술 책임자 Mark Moore는 Pipistrel을 “전기 항공기 개발의 선구자 중 하나”라고 칭찬하며, 그들의 eVTOL 콘셉트가 분산형 전기 추진을 갖춘 차세대 항공기에 업계를 더 가깝게 만든다고 강조했다.

AeroMobil 3.0: 슬로바키아의 플라잉카 비전

슬로바키아도 경량 항공기로 전환되는 도로 주행 가능 차량인 AeroMobil 3.0으로 플라잉카 분야에 존재감을 드러냈다. 편안한 지상 주행과 항공 이동을 모두 위해 설계된 AeroMobil 3.0은 이륙 직전에 차량 측면에서 날개를 펼친다. 주요 사양은 다음과 같다.

• 연료: 일반 휘발유
• 정원: 2석(조종사와 승객)
• 최고 공중 속도: 약 200 km/h
• 항속거리: 재급유 없이 최대 700 km
• 동체: 공기역학 성능을 위한 경량 복합 재료
• 이륙: 활주로가 필요함 — 수직 이륙은 불가능
• 필요 면허: 현재 조종사 면허가 필수임

AeroMobil의 가격은 고급 스포츠카와 경량 항공기를 합친 것에 견줄 만해 대중 시장보다는 애호가에게 접근 가능한 수준이다. 향후 버전에는 오토파일럿 시스템이 추가될 수 있다.

Terrafugia TF-X와 Transition: 미국의 반자율 플라잉카

미국 회사 Terrafugia는 서로 다른 시장 부문에 맞춘 두 가지 별개의 플라잉카 콘셉트를 개발했다. 주력 모델인 Terrafugia TF-X, 는 표준 차고에 들어갈 만큼 compact한 세계 최초의 반자율 하이브리드 플라잉카로 자리매김하고 있다. 주요 특징은 다음과 같다.

• 정원: 승객 4명
• 항속거리: 한 번의 충전/탱크로 최대 800 km
• 추진: 수직 양력을 위한 전기 모터; 전진 비행을 위한 가스 터빈
• 이륙: 완전 수직 — 활주로 불필요
• 가격: 약 $300,000

TF-X는 최소한의 조종 기술로 운용할 수 있도록 설계되었다. 승객은 목적지만 설정하면 온보드 컴퓨터가 나머지를 처리한다. TF-X 컴퓨터 시스템은 또한 다음을 수행한다.

• 여정에 필요한 최적의 에너지와 연료량을 계산
• 경로상의 기상 조건과 지형 특성을 평가
• 장애물을 자동으로 감지하고 회피
• 필요한 경우 비상 착륙을 독립적으로 처리
• 항공 교통 관제사와 통신하고 온보드 상태를 실시간으로 보고

해결할 수 없는 공역 비상 상황이나 경착륙 시나리오가 발생하면 TF-X의 컴퓨터는 승객에게 온보드 낙하산 시스템을 전개하라고 안내한다. 이 시스템은 차량의 기본 구성에 표준으로 포함되어 있다.

더 저렴한 진입점을 찾는 사람들을 위해 Terrafugia는 또한 Terrafugia Transition — 1분 이내에 자동차에서 비행기로 전환되는 2인승 도로 주행 가능 항공기 — 를 제공한다. 비교하면 다음과 같다.

• 속도: 비행 중 최대 185 km/h
• 항속거리: 휘발유로 790 km
• 인증: 공공도로와 경량 스포츠 항공기 모두로 승인됨
• 이륙: 약 500미터의 평평한 활주로가 필요함 — 수직 기능 없음

eVTOL과 플라잉카 기술이 성숙함에 따라 전용 항공 운송 클래스에 대한 규제 체계는 결국 조종사에게 면허 보유를 요구하게 될 것이다. 흐름을 앞서가고 싶다면 국제 운전면허를 취득하는 것이 현명한 첫걸음이다. 향후 조종사 면허 프로그램에서 이미 지상 차량 허가를 보유한 사람에게 이점이 돌아갈 것으로 예상되기 때문이다. 당사 웹사이트는 이 서비스를 제공한다. 국제 운전면허 처리이며, 신청서만 남기면 된다.