[지식정보] UAM과 드론 산업

UAM은 개인용 항공기(Personal Air Vehicle, 이하 PAV)를 활용한 도심 운영 교통수단으로서 기체, 인프라, 서비스, 유지보수 등 관련 산업 등을 말한다. PAV는 이착륙 방식에 따라 활주로가 필요한 STOL(Snort Take-Off And Landing)과 활주로 없이 수직이착륙이 가능한 VIOL(Vertical Take-Off and Landing)로 구분한다. 모건스탠리는 UAM의 잠재적 시장규모를 2040년 약 1.5조 달러를 전망한다. 전 세계 이용수요도 UAM 서비스가 도시와 도시를 연결하는 수단으로 확장된다. 2050년쯤에는 4.5억 명이 이용할 전망이다. UAM 시장 선점을 놓고 세계적인 항공기 제조사는 물론 유명 자동차 메이커와 스타트업 등 약 300개 글로벌 업체가 경쟁하고 있다.

글로벌 드론 시장은 ①하드웨어, ②소프트웨어, ③활용시장으로 구분된다. 독일 Drone Industry Insights社의 ‘Drone Market Report’에 따르면, 2020년 기준 세계 시장규모는 활용(79%) > 하드웨어**(16%) > 소프트웨어(5%) 순이다. 주요 활용분야는 ①에너지(정유소·송전탑 점검 등), ②건설(현장조사), ③교통·창고(교통시설 점검· 재고관리), ④농업(사료 및 종자살포, 작황 모니터링 등) 등이다. 뚜렷한 글로벌 선두주자가 없는 상황으로 다양한 분야의 신개념 사업모델·서비스 경쟁 중.드론 하드웨어는 중국이 저렴한 가격과 우수한 응용기술을 바탕으로 세계 시장의 약 70%를 차지하고 있다. 정부는 20‘21.12월 관계부처 합동으로 ｢국가 필수전략기술 선정 및 육성‧보호전략｣을 발표하며 드론을 핵심 전략기술로 선정하여 집중지원 추진하고 있다.

자료: 국토부

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1. UAM

도심항공모빌리티(UAM) 이란

UAM은 개인용 항공기(Personal Air Vehicle, 이하 PAV)를 활용한 도심 운영 교통수단으로서 기체, 인프라, 서비스, 유지보수 등 관련 산업 등을 말한다. 차세대 모빌리티로 손꼽히는 PAV는 2000년대 초 '도어 투 도어'(Door-to-Door)가 가능한 개인 소유 소형급 항공기를 일컬었다. 그러나 현재는 도심에서 운용 가능한 소형급 항공기로 개념이 변화됐다. PAV는 이착륙 방식에 따라 활주로가 필요한 STOL(Snort Take-Off And Landing)과 활주로 없이 수직이착륙이 가능한 VIOL(Vertical Take-Off and Landing)로 구분한다.

2024년 프랑스 파리에서 열릴 제33회 파리올림픽에선 '플라잉카', '에어택시', '드론택시'로 불리는 도심항공모빌리티(UAM)가 경기 관람객을 싣고 파리 상공을 나른다고 한다. 독일 에어택시 스타트업 볼로콥터는 파리올림픽 때 전기 에어택시(eVTOL, Electric Vertical Takeoff and Landing)를 운항할 계획이다. 볼로콥터는 2024년 상용화를 목표로 한국 시장에 진출하고 있다. 아마도 파리올림픽을 계기로 전 세계 UAM 시대가 열릴 것으로 보인다.

모건스탠리는 UAM의 잠재적 시장규모를 2040년 약 1.5조 달러를 전망한다. 전 세계 이용수요도 UAM 서비스가 도시와 도시를 연결하는 수단으로 확장된다. 2050년쯤에는 4.5억 명이 이용할 전망이다. UAM 시장 선점을 놓고 세계적인 항공기 제조사는 물론 유명 자동차 메이커와 스타트업 등 약 300개 글로벌 업체가 경쟁하고 있다.

UAM의 종류

대부분 글로벌기업이 개발 중인 UAM 기체는 배터리를 이용한 분산전기추진 방식인 eVTOL이다. eVTOL PAV는 이륙 후 추진 방식에 따라 멀티콥터형, 틸트형, 덕티드팬형, 복합형 등으로 나뉜다.

틸트로터(Tilt-rotor/wing/ducted fan)형

고정익과 회전익을 모두 갖고 있다. 틸트형은 회전익을 수직 방향으로 해 수직 이륙한 후, 이를 수평 방향으로 틸트시켜 순항 시 추력원으로 사용하는 벡터 추진 방식을 채택한다. 회전익형에 대비해 에너지 효율이 높아 중·장거리 비행에 적합하고 수직이착륙 및 고속비행을 할 수 있다는 장점이 있다. 반면 틸팅(tilting)을 구현하는 기술적 난이도와 제조단가가 높고 유지비용이 발생한다는 단점이 있다. 분산 전기 추진을 사용해 다수의 프로펠러를 주로 사용한다. 대표적인 틸트 날개형 항공기로는 에어버스의 '바하나'(Vahana)가 있다.

고정익·회전익 복합형(Lift+cruise)

고정익과 회전익으로 구성된 것은 틸트로터형과 유사하다. 양력(수직방향)과 추력(수평방향)을 얻기 위한 각각의 회전익을 배치해 틸트 없이 틸트형과 유사한 특성을 구현한 비행방식이다. 전진 비행 속도가 빠르고 효율이 좋아 중거리 비행에 적합한 형태다. 보잉의 '오로라'(Aurora), 키티호크사의 '코라'(Cora) 등이 해당한다.

멀티로터형

고정익 날개 없이 회전익(로터)으로 양력을 발생시켜 비행한다. 로터를 다중화해 안전성을 높인 것이 특징. 간단한 구조, 낮은 제조단가 및 유지비용이 장점이지만 비행 속도가 느리고 비행시간이 짧아 도심 내 단거리 이동에 적합하다. 대표적 멀티로터형 항공기는 볼로콥터의 '볼로콥터', 중국 이항의 '이항 184', 유럽 에어버스의 '시티에어버스' 등이 있다.

한국의 UAM은?

UAM의 사업 확장성은 자동차 기업을 비롯해 IT와 통신, 유통, 건설 등 다방면에서 시너지를 노리고 있다.

현대차그룹은 2021년 UAM 독립 법인 ‘슈퍼널’을 출범했다. 향후 UAM, 무인항공시스템, 항공용 수소연료전지 시스템 개발을 연결해 기술 경쟁력을 강화한다. 현대차는 도심 운영에 최적화된 완전 전동화 UAM 모델을 2028년에 내놓는다.

KT는 UAM 통신인프라, 데이터 플랫폼 개발, UATM(UAM용 교통관리) 시스템 개발·실증 협력 등을 추진 중이다. LG유플러스도 드론 솔루션·서비스 전문 기업인 파블로 항공과 함께 교통관리 시스템을 공동 개발한다.

건설·중공업 기업들은 기체 및 UAM 이착륙장에 관심이 많다. 현대건설은 UAM 수직 이착륙장인 ‘버티포트’의 구조와 제반시설 설계·시공 기술을 개발하고, 육상교통과 연계된 모빌리티 허브를 연구 중이다. 정유사인 GS칼텍스는 주유소 네트워크를 활용해 버티포트 구축한다.

유통업계도 버티포트와 시너지를 노린다. 롯데는 지상 교통, 관광, 쇼핑 인프라와 항공 교통의 연결을 추진하고 있다. 인천에서 UAM을 타고 잠실 버티포트에서 내린 승객이 롯데정보통신의 자율주행 셔틀로 환승해 호텔이나 쇼핑몰로 이동하는 식이다. 백화점, 대형마트, 호텔 등의 지상 인프라와 UAM 버티포트의 연계를 추진하고 있다.

UAM 시대가 다가오면서 기업 간 합종연횡도 속도를 낸다. SK텔레콤, 한국공항공사, 한화시스템, 한국교통연구원 등은 2021년 1월에 가장 먼저 컨소시엄을 구축했다. 2021년 11월 한국 최초로 UAM 상용화 운용 모델의 실증에 성공했다. 같은 11월에는 현대자동차, KT, 대한항공, 인천국제공항공사, 현대건설도 컨소시엄을 구성했다. 롯데그룹은 같은 11월 미국 기업들과 공동으로 컨소시엄을 꾸렸다. 2022년 5월 11일에는 LG유플러스, 카카오모빌리티, GS칼텍스, 제주항공, 파블로항공과 영국 버티컬에어로스페이스도 한국형 도심항공교통(K-UAM) 그랜드챌린지 실증 사업 참여를 위한 컨소시엄에 뛰어들었다.

UAM 상용화에 전 세계가 잰걸음을 걷고 있는 만큼 자율주행보다 UAM이 먼저 상용화될 수도 있다. 정부의 로드맵은 2025년 UAM 상용 서비스를 도입하고 2030년부터 본격적인 상용화이다. 따라서 관련법과 제도를 구축하고, 항공기술과 기체 개발 등 높은 해외 의존도를 줄여나가야 한다.

정부의 한국형 UAM 그랜드챌린지 추진계획

국토교통부 보도자료(2022.02.15.) ’전세계 도심항공교통(UAM) 전문가, 대한민국에 모인다.‘에 따르면, 정부의 한국형 UAM 그랜드챌린지 추진계획은 다음과 같다.

(인프라 구축, `21~`22) 개활지 실증을 위한 이착륙장·격납고 건축, 시험장비 설계·구축 및 인프라 운용시험(Dry-Run)*

* UAM 모사항공기(Surrogated Aircraft, 예: 헬리콥터)를 이용한 인프라 운용확인 시험

(1단계 실증, `23) 비행시험장(개활지,고흥)에서 사전시험*을 통한 UAM 기체 및 통신체계 안전성 확인, 통합운용 실증 수행

* 특정 UAM 항공기(또는 UAS 기체)를 이용한 실증 프로그램 운용 사전확인 시험

(2단계 실증, `24) ‘25년 최초 상용화가 예상되는 노선*을 대상으로 공항 등 준도심․도심을 연결하는 실증회랑에서 통합실증 수행

* K-UAM 로드맵(‘20.6)에서 제시한 실증 노선 등을 우선 검토

(상용화착수 지원, `25) K-UAM 그랜드챌린지 실증 데이터 분석, 관련기술 및 인프라 민간 제공을 통한 상용화 착수 지원

(R&D 연계, ‘22~’25) 실증시험 중 항공기 위치확인 등 안전성 검토 및 초기 상용화 인프라 지원을 위한 R&D과제*와 연계하여 진행

* 초기 UAM 교통관리 서비스 및 항로이탈 모니터링을 위한 정보획득/활용체계, UAM 객체별 운용능력 및 절차 확보를 위한 가상 통합운용 등 2개 신규과제(‘22～)

2. 드론

국내외 드론산업 동향

정부는 2021.12월 “드론산업 경쟁력 강화 방안”에서 미래 성장산업으로서 드론산업 육성 추진 중이며, 상대적으로 유망한 드론활용시장 중심으로 집중 육성 및 경쟁력 강화 방안을 발표했다. 최근 국가안보 차원의 전략기술로 드론의 중요성이 강조되는 점을 감안하여, 우리나라도 기술력 확보 및 국내 산업 육성 필요하다. 글로벌 드론 시장은 ①하드웨어, ②소프트웨어, ③활용시장으로 구분된다. 독일 Drone Industry Insights社의 ‘Drone Market Report’에 따르면, 2020년 기준 세계 시장규모는 활용(79%) > 하드웨어**(16%) > 소프트웨어(5%) 순이다.

주요 활용분야는 ①에너지(정유소·송전탑 점검 등), ②건설(현장조사), ③교통·창고(교통시설 점검· 재고관리), ④농업(사료 및 종자살포, 작황 모니터링 등) 등이다. 뚜렷한 글로벌 선두주자가 없는 상황으로 다양한 분야의 신개념 사업모델·서비스 경쟁 중.

드론 하드웨어는 중국이 저렴한 가격과 우수한 응용기술을 바탕으로 세계 시장의 약 70%를 차지하고 있다.

정부는 4차 산업혁명에 대응하여 드론을 혁신성장 선도사업으로 선정(‘17.11)하고 범정부 차원에서 드론산업을 육성 중이다. 드론*산업 육성과 우수기업 발굴을 위해 ’드론산업 발전 기본계획(2017~2026)‘수립(’17.12) 및 드론법 제정(‘19.4), ’드론산업 육성정책 2.0‘(‘20.11) 등을 이미 발표하였다.

*드론(Drone)은 무선전파 유도에 의해 조정이 가능한 무인비행기를 의미하며, 최근에는 대부분의 무인기(UAV, Unmanned Aerial Vehicle)를 통칭하는 단어로 사용됨

실증 지원, 규제개선 등 산업 육성을 위한 다양한 노력으로 국내 드론시장 규모는 ‘17년 2천억원에서 ’20년 5천억 원으로 약 2.5배 증가

정부는 ‘드론산업 경쟁력 강화 방안‘(’21.12)을 통해 상대적 비교우위가 있는 드론 활용시장을 중심으로 국제 경쟁력 확보를 위한 육성 계획을 추진 중이다.

세계 드론시장 7대 강국(현재 10위권)으로 도약하기 위해 ‘25년까지 상용화 성공모델 20개 발굴(’20년 4개) 및 국내시장 규모를 1조원으로 확대 목표

정부는 중장기 드론정책 추진방향과 분야별 투자전략을 체계적으로 제시하기 위한 ‘2차 드론산업 발전 기본계획(2023~2032)‘을 수립하여 ’22년말 발표할 계획

드론의 국가안보 차원의 역할

최근 드론은 국가안보 차원에서도 중요한 전략기술로 부각 중이다. 세계 1위 드론기업인 중국 DJI社는 미국 정부의 제재로 인해 미국산 소프트웨어 접근 차단, 미주법인 핵심인력 유출 등의 사업 차질이 발생하고 있다. 2021.12월 미국 상무부, 중국 DJI 등 8개 업체를 투자금지 대상업체(블랙리스트)로 선정하였다. 미국 국가안보를 침해할 우려가 있는 기술이나 상품 수출에 제한을 가함과 동시에, 상용 드론 시장 내 치열한 주도권 확보 경쟁의 일환이다.

러시아-우크라이나 전쟁에서도 알 수 있듯 드론·무인기의 전장(戰場)적용 확대 추세에 따라, 우리나라도 드론을 국가안보에 직결되는 전략기술로 인식하고 기술력 확보 및 국내 산업 육성을 촉진하고 있다.

정부는 20‘21.12월 관계부처 합동으로 ｢국가 필수전략기술 선정 및 육성‧보호전략｣을 발표하며 드론을 핵심 전략기술로 선정한 상태다. 이 전략에 따라 공급망‧통상, 국가안보, 신산업 관점에서 인공지능, 첨단바이오, 반도체·디스플레이, 이차전지, 양자, 우주·항공(드론) 등 10개 필수 전략기술을 선별해 집중지원 추진하고 있다.

군사력 지수 22위인 우크라이나군은 세계 2위인 러시아를 상대로 드론·무인기를 활용하여 러시아 기갑부대 진격을 저지하는 전과를 올렸다. 개전 초반인 2022년 2월말 우크라이나 수도 키이우를 향해 진군하는 64km에 달하는 러시아군 행렬 선두에 대한 드론 공격으로 일주일 이상 정체 발생, 수도 포위가 실패했다.

2022년 군사력 지수(Global Firepower Index) 1위는 미국, 3위는 중국이며 대한민국은 6위로 평가