도심 항공교통 - UAM, eVTOL (미래에셋 보고서)

UAM전도사(?)로 유명한 미래에셋 증권의 이재광 선임연구원의 리포트 중 UAM/eVTOL에 대한 부분을 일부 발췌하였습니다.

 

eVTOL업체 중 새롭게 미국 시장에 상장하는 Joby, Lilium, Archer에 대해 제가 분석한 글은 링크를 통해 볼 수 있습니다.

eVTOL/UAM 합병 스팩들: QELL(Lilium), ACIC(Archer), RTP(Joby) 비교 1 - 특징

eVTOL/UAM 합병 스팩들: QELL(Lilium), ACIC(Archer), RTP(Joby) 비교 2 - 밸류에이션

 

 

UAM - 현실로 다가오는 플라잉카 시대

 

릴리움(Lilium)의 릴리움 제트(Lilium Jet)

새로운 교통수단이 될 UAM

UAM(Urban Air Mobility)은 저고도의 공중을 활용한 도심 항공교통을 의미하며 기체, 운항, 서비 스를 총칭하는 개념이다. 전반적인 개념은 2016년 우버(Uber)가 발간한 일명 ‘우버 백서(FastForwarding to a Future of On-Demand Urban Air Transportation)’를 통해서 정립되었다. 이후 전 세계적으로 UAM 개발이 활발해졌는데 2020년 2월 기준으로 100여 개 이상의 UAM 개발 프로젝트가 진행 중이다.

 

 

UAM 산업에 주목하는 이유

우리가 UAM 산업에 주목하는 이유는 도시집중화에 따른 사회/경제적 손실을 감소시켜 줄 것으로 보기 때문이다. 도시집중화 문제는 이미 전 세계적인 문제이고 이는 향후 더욱 악화될 것으로 예상 되고 있다. UN경제사회국(DESA, Department of Economic and Social Affairs)에 의하면 2018년 전 세계 도시화율은 55.3%이며 2050년에는 68.4%에 달할 것으로 전망된다. 참고로 우리나라 의 도시화율은 81.5%이며 2050년에는 86.2%에 달할 것으로 전망된다.

도시집중화는 필연적으로 다양한 부작용들(교통, 주거, 환경오염 등)을 수반한다. 교통 혼잡은 우리 의 삶의 질을 낮추고 막대한 경제적 손실을 발생시켜 경제 성장에도 걸림돌로 작용한다. 교통량 분석업체인 인릭스(INRIX)의 분석에 따르면 교통 혼잡에 따른 연간 경제적 손실(2017년 기준)이 미 국은 3,050억 달러, 영국은 520억 달러에 달하는 것으로 추정된다. 도시화율이 높은 우리나라도 마찬가지다. 한국교통연구원에 따르면 우리나라의 교통혼잡에 따른 경제적 손실(2015년 기준)은 약 33조 원에 달한다고 한다.

이를 해결하기 위해 도로, 철도 등을 확장해오고 있으나, 지상과 지하 공간의 포화로 인해 더 이상 2차원 평면 공간의 활용만으로는 교통문제 해결에 한계가 있다. UAM은 공중을 새로운 교통자원으 로 활용하기 때문에 기존 교통수단을 대신하는 새로운 교통수단으로 도시집중화에 따른 부작용을 완화해 주고, 더 나아가서는 우리의 삶의 반경을 넓혀주는 교통수단의 Game Changer가 될 것으로 기대된다.

 

UAM 실현 가능성이 높아지고 있다

UAM은 기존 운송수단과 혼합된 Seamless 형태의 MaaS(Mobility as a Service)가 될 것으로 예상한다. 거리별로 형태는 크게 세 가지가 될 것으로 전망된다. 첫째는 도심 내 단거리를 이동하는 시티 택시(City Taxi). 둘째는 도심과 공항을 연결하는 공항 셔틀(Airport Shuttle), 셋째는 도심과 주변 도시를 연결하는 통근 용인 인터 시티(Inter City)가 그것이다.

 

UAM이 실현 가능하기 위해서는 해결해야 할 여러 문제들이 있다. 기체 개발, 운항 승인 요건 등에 대한 제도적 장치, 버티포트(Vertiport)/저고도 교통관리(UTM, Unmanned aerial system Traffic Management) 등 인프라 구축 그리고 사회적 수용성 증대 등이 그것이다. 이는 민간 기업 혼자 해결할 수 없는 과제로 제조사, 운용사, 인프라 공급사 같은 기업 간 그리고 정부의 협업이 필요하다.

 

다행히 UAM의 필요성에 대한 사회적 합의가 커지면서 이러한 협력이 전보다 활발해지고 있어 UAM 실현 가능성은 점점 높아지고 있다. 1) 기체 제조사, 부품 공급업체, 교통관리(ATM, Air Traffic Management) 공급업체, 인프라 공급업체, 소프트웨어 생산업체 등 많은 참여자가 UAM 산업에 진입 중이다. 2) 감항당국과의 협력도 활발하다. 미국 연방항공청(FAA)과 유럽연합항공청 (EASA)은 기체 기술기준에 관한 기준을 만들고 있으며, 일부 기체는 인증을 진행하고 있다. 3) 정 부와의 협력도 활발해지고 있다. 미국은 2020년부터 ‘Agility Prime’을 통해 eVTOL 개발을 지원 하고 있다. 우리나라도 2020년 한국형 도심항공교통(K-UAM) 로드맵을 발표하며 UAM 산업 육성을 지원하고 있다.

 

UAM 기체는 eVTOL이 대세로 자리 잡는 중

UAM 산업 개화를 위해서는 새로운 기체 개발이 필수적이다. 기존의 항공기로는 UAM 구현이 어렵기 때문이다. UAM 기체가 필수적으로 갖추어야 할 조건을 꼽아보면 다음과 같다. 1) 수직이착륙 이 가능 해야 하고, 2) 소음이 적어야 하며, 3) 공해물질 배출도 적어야 한다. 고정익 항공기는 수직 이착륙이 불가능하고 이륙을 위해서는 활주로가 필요하기 때문에 UAM에 적합하지 않다. 회전익 항공기의 경우 수직이착륙은 가능하나 소음이 커서 UAM에 부적합하다. 무엇보다 현재 우리가 사 용하는 항공기는 내연기관을 이용하기 때문에 공해물질 배출이 커서 기본적으로 미래 교통수단인 UAM에 적합하지 않다.

 

eVTOL(전기동력 분산 수직이착륙기, electric Vertical Take Off & Landing)이 주목받는 이유는 위의 조건에 가장 적합하기 때문이다. eVTOL은 1) 수직이착륙이 가능해 고정익 항공기와는 달리 활주로가 필요 없고, 2) 헬리콥터 같은 회전익 항공기 보다 소음이 작으며, 3) 전기 동력을 사용하기 때문에 배출가스가 없고 친환경적이다. 실제로 현재 개발 중인 기체는 대부분 eVTOL인데 95개의 개발 프로젝트가 진행 중이다.

eVTOL 중에서는 틸트엑스가 가장 우수

현재 개발 중인 eVTOL은 형태별로 크게 세 가지로 구분된다. 1) 멀티로터(Multirotor), 2) 리프트 앤 크루즈(Lift and Cruise), 3) 틸트엑스(Tilt-X)가 그것이다.

 

멀티로터는 우리에게 친숙한 카메라 달린 소형 드론(Drone)을 사람이 탈 수 있을 정도의 크기로 키운 것이다. 중국 이항(EHang)의 이항 216과 독일 볼로콥터(Volocopter)의 볼로시티(Volocity) 가 멀티로터로 분류할 수 있다. 멀티로터는 기체 및 동력부의 기술적 난도가 낮아 감항 승인만 이루어진다면 상대적으로 빠른 양산이 가능하다. 하지만 회전익 항공기이라는 기체 구조상 순항속도가 느리고 항속거리도 짧으며 탑재중량 증가에도 한계가 있다. 1~2인이 탑승해 50km 이내의 거리 이동에 가장 적합하다.

 

리프트 앤 크루즈는 이착륙 시에는 수직 방향의 로터가 회전익 형태로 작동하고, 비행 시에는 수평 방향의 로터가 고정익 형태로 작동하게 된다. 미국 위스크(Wisk)의 코라(Cora)와 미국 오로라 플 라이트 사이언스(Aurora Flight Sciences)의 PAV가 리프트 앤 크루즈로 분류할 수 있다. 멀티로터 와는 달리 날개가 있어 순항속도가 빠르고 항속거리가 길다. 탑재중량은 멀티로터와 비슷하다.

 

틸트엑스는 틸트로터/틸트덕트/틸트윙을 총칭한다. 로터가 고정되어 있는 리프트 앤 크루즈와는 달리 가변적이라는 점이 다르다. 미국 조비 에비에이션(Joby Aviation)의 S4와 독일 릴리움 (Lilium)의 릴리움 제트(Lilium Jet), 오버에어(Overair)의 버터플라이(butterfly), 아처(Arhcer)의 메이커(Maker)가 틸트엑스로 분류(S4/버터플라이/메이커는 틸트로터, 릴리움 제트는 틸트덕트)할 수 있다. 기술적 난이도가 가장 높다. 하지만 리프트 앤 크루즈와는 달리 로터가 가변적이기 때문 에 기체 역학상 효율적이다. 따라서 리프트 앤 크루즈 보다 순항속도도 빠르고 항속거리도 길며 탑 재중량도 높다는 장점이 있다.

 

기체별로 용도에 맞게 쓰일 전망

어떤 형태의 기체를 UAM에 활용할지는 각각의 용도별 그리고 지역별 특성에 따라 가장 효율적인 기체가 선택될 것으로 보인다. 예를 들면 단거리용으로는 멀티로터, 중거리는 리프트 앤 크루즈, 장거리는 틸트엑스가 효율적일 것으로 전망되고 있다. 시장규모는 중장거리가 90%를 차지할 것으로 전망된다. 거리가 길수록 사용자들의 UAM 활용 유인이 높을 것으로 예상되고, 거리가 길기 때문에 요금도 높을 것이기 때문이다. 롤랜드 버거의 전망에 따르면 2050년 UAM 시장은 약 900억 달러 규모가 될 것으로 전망된다. 이 중 50%가 공항과 도시를 연결하는 에어셔틀, 40%는 도시와 도시를 연결하는 인터시티, 그리고 10%가 도시 내부를 연결하는 시티택시가 될 것으로 예상하고 있다.

완전한 대중화는 자율비행이 필수

UAM의 완전한 대중화를 위해서는 자율비행이 필수적일 것이다. 서비스 대중화에 있어 이용 운임이 중요한데 가격경쟁력을 갖추기 위해서는 자율비행이 필수적이기 때문이다. 우버는 2019년 우버 엘레베이트 서밋(Uber Elevate Summit)에서 상용화 초기 운임이 마일 당 5.73달러로 기존 헬리콥터 이용 운임 대비 약 1/3 저렴하나, 우버X(Uber X)보다는 소폭 비싼 수준이 될 것으로 밝혔다. 이후 가동률 및 탑승률 증가로 운임은 마일 당 1.86달러로 낮출 것으로 전망했는데 이는 현재 우버 서비스와 비슷한 수준으로 볼 수 있다. 물론 시간가치(UAM을 이용하 면 차로 2시간 걸리는 것을 20분 내로 단축할 수 있다)를 고려하면 이 정도 수준에서도 가격경쟁력은 충분하다. 하지만 우버는 여기서 그치지 않는다. 자율비행이 가능해지면 운임이 마일 당 0.44 달러 수준까지 떨어질 것으로 보는데 이는 현재 자가용 이용 비용(마일 당 0.464~0.608달러)보다 저렴하다.

 

 

2023년 첫 상업서비스 예정

세계 최초의 UAM 상용 서비스는 2023년 미국 LA, 댈러스-포트워스 그리고 호주 멜버른에서 시 작될 전망이다. 동 프로젝트는 원래 우버 엘리베이트가 2019년 조비 에비에이션과 파트너쉽을 맺고 준비해오고 있다가 2020년 우버가 우버 엘리베이트 사업부를 조비 에비에이션에 매각, 현재는 조비 에비에이션이 진행하고 있다. 우버가 UAM 사업을 중단한 것으로 보기는 어렵다. 우버는 조비에이션의 주요 주주이고 UAM 서비스에 있어 우버를 플랫폼으로 사용하는 등 계속 협력 관계를 유지할 것이다. 한국은 2025년 상용서비스 시행을 목표로 하고 있다. 한국 정부는 2020년 ‘한국형 도심항공교통 (K-UAM) 로드맵’을 발표한 바 있다. 이에 따르면 2020~2024년 준비기를 거쳐 2025년 최초 상용 서비스를 도입, 이후 노선을 확대해 나갈 계획이다.