 한국형 도심항공교통 김포공항에서 종합실증 25년 상용화…기체 비행 맞춰 서비스·교통관리 모의시험
국토교통부는 11월 11일 김포공항에서 한국형 도심항공교통(K-UAM, 이하 UAM) 공항실증을 진행했다. UAM(Urban Air Mobility)의 약자로, 전기동력 저소음 항공기와 수직이착륙장을 기반으로 도심 환경에서 사람과 화물을 운송하는 차세대 첨단교통체계를 말한다. 이번 실증은 2025년 UAM 최초 상용서비스가 도입될 공항환경에 한국형 운용개념(ConOps: Concept of Operations)을 적용하고 검증하는 자리로 마련됐다.
정리 강창대 기자 자료 국토교통부
11월 11일 국토교통부는 국내 및 국제선 중심의 항공교통관리체계에 UAM 시연기체의 실시간 비행정보를 연계해 모니터하는 등 공항환경에서 기존 항공교통과 UAM이 조화롭게 공존할 수 있는 가능성을 확인했다. 또한, 국가종합비행성능시험장(전남 고흥)을 영상으로 연결해 국내에서 개발되는 UAM 기체의 시험비행 현장을 중계하는 등 UAM 상용화를 앞두고 국내 생태계 현황도 종합적으로 점검했다. 이날 한국형 도심항공교통(K-UAM) 공항실증은 크게 기체와 운용서비스, 교통관리 측면에서 진행됐다.
다양한 기체들의 비행시연과 전시 UAM 공항실증 행사에는 미국과 유럽 등에서 다수의 공개시연을 수행한바 있는 멀티콥터형(Multicopter Type) 해외 2인승 기체가 참여해 공항 내 비행시연 임무를 맡았다. 멀티콥터형 기체는 회전축이 고정된 다수의 프로펠러를 이용해 이착륙과 전진 비행하는 형태의 기체를 말한다. 기체는 수직으로 이륙해 가상으로 지정된 실증 전용회랑을 비행(운항거리 약 3 ㎞, 고도 50 m 이하)한 후 출발지점으로 다시 착륙했다. 이어서 국산기체의 비행시연도 진행됐다. 국가 연구개발(R&D) 중인 일명 오파브(OPPAV: Optionally Piloted Personal Aerial Vehicle)라고 하는 한국형 UAM의 축소기(날개폭 3.1 m)가 그간 연구된 비행제어기술을 탑재해 비행했다.
오파브 R&D 사업은 국토부와 산업통상자원부가 공동으로 진행하고 있는 미래형 자율비행 개인항공기 개발사업이다. 이 사업은 1인승 기술검증 시제기(프로토타입)를 개발함으로써 UAM 비행제어와 전기분산추진 및 인증 관련 기술을 개발하기 위해 진행되고 있다. 2019년 4월부터 시작한 이 사업은 2023년 12월까지 총 448억 원 규모로 진행되며, KIAST와 KOTI, 한화시스템, 건국대, KAI, 현대차, 베셀 등이 참여하고 있다.
오파브 축소기는 시제기의 44% 규모이며, 시연은 비행시험 설비 및 개발여건 등을 고려해 개발현장인 국가종합비행성능시험장에서 진행해 김포공항 실증현장에 영상으로 비행 장면이 송출됐다. 오파브 축소기의 최대속도는 130 ㎞/h이며, 10 ㎞까지 비행할 수 있다. 또한, 오파브에는 미국에 이어 세계에서 두 번째로 항공기급 틸트 시스템개발에 성공한 항공우주연구원의 원천기술이 적용된다. 내년까지 실물크기의 기체가 완성돼 시험비행에 들어갈 예정이다. 틸트형(Tilt Type)은 프로펠러의 회전축을 이착륙 때는 수직으로, 전진할 때는 수평으로 조정(tilt)하여 비행하는 방식이다.
 한국형 도심항공교통 종합실증에는 공개시연과 더불어 다양한 기체들이 전시됐다.
UAM 개발은 국내 중소기업들에서도 시도되고 있다. 이날 국가종합비행성능시험장에서 국내 중소기업(볼트라인)의 멀티콥터형 1인승급 기체 비행시연을 실시하기도 했다. 볼트라인의 기체는 2.8 m 크기에 최대이륙중량 160 ㎏, 최고속도 90 ㎞/h(순항속도 43 ㎞/h), 프로펠러와 모터 각각 6개를 장착하고 있다.
한편, 김포공항 실증현장에는 국내기업 개발기체 모형, 국제 PAV 기술경연대회 입상기체 등이 전시돼 개발자들의 기술력과 개발비전 등을 직접 감상할 수 있었다. PAV(Personal Air Vehicle)는 도심운항이 가능한 개인용 소형비행체를 말하며, 국제 PAV 기술경연대회는 PAV형 드론 출품작에 대해 학술심사와 비행심사를 거쳐 4개 분야로 시상하는 국제경연대회다. 대회는 지난 10월 30일부터 31까지 이틀간, 경상남도 진주와 사전, 고성 등에서 공동으로 개최됐다. 최근 PAV는 UAM에 쓰일 전기동력 분산추진 수직이착륙 비행체(electric Vertical Takeoff & Landing, eVTOL)와 비슷한 의미로 사용되기도 한다.
미리 만나는 미래의 상용서비스 이번 실증에는 UAM의 미래 서비스 운용모델이 적용돼 눈길을 끌기도 했다. 운용모델은 지난 9월 정부가 발표한 〈K-UAM 운용개념서〉에서 보여준 초기 상용서비스의 운용형태[표 1]를 모티브로 했다고 한다.
비행시연과 연계해 UAM 운항자(항공사), 교통관리서비스 제공자, 버티포트 운영자 등 가상의 운용주체들을 가정하고, 서비스 흐름에 따라 탑승예약, 도심형 보안검색, 이착륙·비행 승인, UAM 하늘길(회랑) 교통관리 및 지상환승 개념 등을 적용했다. 이날 행사에서는 공항관계자와 UAM 팀코리아 주요 기관들이 참여해 상용서비스 제공자 관점에서 공항환경에서의 운용개념을 실증했다. 실증에서와 같은 운용개념이 적용되면 공항을 이용하는 UAM 승객은 다음과 같은 흐름으로 서비스를 제공받게 된다.
실증에는 모바일 애플리케이션이 활용됐다. 탑승시간과 목적지만 입력하면 환승수단도 자동으로 지정·배차된다는 개념이다. 실증 현장에는 기체에서 내린 승객이 최종 목적지까지 지체 없이 이동할 수 있도록 착륙시간에 맞춰 배정된 차량이 도착하는 장면이 구현됐다.
UAM 이착륙장인 버티포트 운용구상도 공개됐다. 실증장소는 공항 내부 서울김포 비즈니스항공센터(SGBAC)에 마련된 소규모 대합실과 간이 검색시설을 통과하도록 배치되었다. 한국공항공사가 제작한 공항형 버티포트의 모형이 전시되어 눈길을 끌기도 했다. 버티포트에 적합한 신속 보안검색 장비(R&D)도 비치되어 보안검색의 정밀성은 높이고 승객의 대기시간은 줄이는 UAM 서비스 개념을 경험할 수 있었다.
첨단교통관리 시스템
이날 실증 행사에서는 공항환경에서 UAM을 운용하기 위해 국내에서 개발 중인 첨단교통관리기술을 비행시연과 접목하고 장비 등을 전시했다. UAM은 기체뿐만 아니라 교통관리 분야에 이번 실증에서는 〈국가항행계획 2.0〉에 따라 개발 중인 ‘글로벌 항공정보종합관리망’(System Wide Information Management, SWIM)에 UAM 비행정보를 연동해 기존 국내·국제선과의 통합 모니터링을 실시했다. SWIM은 항공교통관리 정보들을 정보교환모델을 이용해 표준화하여, 이용자가 효율적이고 쉽게 항공 정보를 활용할 수 있도록 멀티미디어 형태로 제공하는 차세대 항공교통관리정보 인프라다. SWIM의 표시 화면에는 항공기와 UAM의 비행상황 등 필수 항공정보들이 한꺼번에 표시되었다.
이날 실증에서는 시연 중인 UAM 조종사와 지상통제소의 연결은 항공무선통신(VHF/UHF) 외에도 상용통신망을 이용할 수 있도록 준비됐다. 이외에도 NASA 등에서 UAM 교통관리기법의 하나로 제시하고 있는 ‘실시간 영상감시’기술도 선보였다. 공항에 설치된 영상추적장비가 시연항로와 이착륙 상황을 자동으로 감지해 추적하기도 했다.
현장에서는 도시공간에서 UAM 교통관리 변화 예측 시뮬레이션이 가능한 3D 디지털 트윈 기술, UAM의 안전착륙을 유도하는 특허기술로서 버티포트 항공등화 장비가 소개되었다. 정밀한 교통관리와 서비스제공자 간 실시간 정보공유가 가능한 민간개발 UAM 교통관리기술과 운용개념도 전시됐다.
 항공교통정보 통합관리(좌)와 UAM 비행항로 관리 화면. 정부는 항공교통업무지원을 위한 항공정보 종합관리망과 연계한 교통관리를 구현하고 있다.
한편, 정부는 UAM 교통관리와 관련해 2022년부터 2025년까지 ‘UAM 감시정보 획득체계 개발’R&D 사업(총 458 억원)을 추진한다는 방침이다. 도심 모빌리티로서의 UAM 고유특성을 반영하되 기존 항공교통관리(ATM, Air Traffic Management)와의 호환성도 고려해 2025년 초기 상용화에 쓰일 핵심기술을 개발·검증한다는 계획이라고 한다. 정부는 또, 같은 기간에 ‘UAM 가상통합운용 및 검증기술 개발’R&D 사업(총 319억 원)도 추진해 UAM의 안전성 검증을 가속화한다는 구상이다.
<Energy News>
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