국토교통부(장관 노형욱)는 11월 11일 김포공항에서 한국형 도심항공교통(K-UAM, 이하 UAM*) 공항실증을 진행했다고 밝혔다.

* (UAM) Urban Air Mobility의 약자. 전기동력?저소음 항공기와 수직이착륙장을 기반으로 도심 환경에서 사람과 화물을 안전하고 편리하게 운송하는 차세대 첨단교통체계

이번 실증은 ‘25년 UAM 최초 상용서비스가 도입될 공항환경에 한국형 운용개념(ConOps*)을 적용하고 검증하는 자리였다.

* (ConOps) Concept of Operations의 약자. 조직에서 정책, 사업목표, 전략 등을 분석하여 해당 과업을 어떻게 운용할지를 명시한 대략적인 계획

특히, 국내·국제선 중심의 항공교통관리체계에 UAM 시연기체의 실시간 비행정보를 연계·모니터링하는 등 공항환경에서 기존 항공교통과 UAM이 조화롭게 공존할 수 있는 가능성을 확인했다.

또한, 국가종합비행성능시험장(전남 고흥)을 영상으로 연결해 국내 개발되는 UAM 기체의 시험비행 현장을 중계하는 등 UAM 상용화를 앞두고 국내 생태계 현황도 종합적으로 점검했다.

한국형 도심항공교통(K-UAM) 공항실증은 ①기체, ②운용서비스,③교통관리 측면에서 진행되었으며, 세부내용은 다음과 같다.

① (기체) 국내외 개발기체들이 비행시연과 지상전시 분야에 참여했다.

미국, 유럽 등에서 다수의 공개시연을 수행한바 있는 멀티콥터형* 해외 2인승 기체가 참여해 공항 내 비행시연 임무를 맡았다.

* (멀티콥터형, Multicopter Type) 회전축이 고정된 다수의 프로펠러를 이용해 이착륙·전진비행하는 형태(프로펠러들의 회전속도 등을 조절하여 비행 제어)

기체는 수직으로 이륙해 가상으로 지정된 실증 전용회랑을 비행(운항거리 약 3km, 고도 50m 이하)한 후 출발지점으로 다시 착륙했다.

이어서 국산기체의 비행시연도 진행되었다. 국가 연구개발(R&D) 중인 한국형 UAM(일명 오파브, “OPPAV”)의 축소기(날개폭 3.1m)가 그간 연구된 비행제어기술을 탑재해 비행했다.

* (OPPAV R&D) 미래형 자율비행 개인항공기 개발사업(국토부·산업부 공동)
(목적) 1인승 기술검증 시제기(프로토타입) 개발을 통한 UAM 비행제어, 전기분산추진 및 인증 관련 기술개발 ※ (OPPAV) Optionally Piloted Personal Aerial Vehicle의 약자
(주관) 항우연, (참여) KIAST, KOTI, 한화시스템, 건국대, KAI, 현대차, 베셀 등
(기간) ‘19.4～’23.12(4년9개월), (사업비) 총 448억원(국토부 213, 산업부 235)

OPPAV 축소기(시제기의 44%) 시연은 비행시험 설비 및 개발여건 등을 고려해 개발현장인 국가종합비행성능시험장에서 진행되었고, 비행 장면은 김포공항 실증현장에 영상으로 송출되었다.

축소기의 최대속도는 130km/h이며, 10km까지 비행할 수 있다.

OPPAV에는 미국에 이어 세계에서 두 번째로 항공기급 틸트*시스템개발**에 성공한 항공우주연구원의 원천기술이 적용된다. 내년까지 실물크기의 기체를 완성하여 시험비행에 들어갈 예정이다.

* (틸트형) Tilt Type. 프로펠러의 회전축을 이착륙 때는 수직으로, 전진할 때는 수평으로 조정(tilt)하여 비행하는 형태(틸트 안정성 및 정밀제어기술 필요)
OPPAV는 틸트형(수직⇔전진) 4개와 고정형(수직) 4개 등 8개의 프로펠러 탑재
** (관련 R&D) 스마트무인기 기술개발사업, ‘02.6～’12.3(9년9개월), 990억원, 총괄-항우연

OPPAV R&D는 ‘23년에 완료되며, 관련 기술은 향후 5인승급 UAM 기체개발에 바탕이 될 것으로 전망된다.

국내 중소기업들에서도 UAM 개발을 시도하고 있다. 국가종합비행성능시험장에서 국내 중소기업(볼트라인)의 멀티콥터형 1인승급 기체 비행시연을 실시했다.

* (재원·성능) 멀티콥터형 1인승급, 크기 2.8m, 최대이륙중량 160kg, 최고속도 90km/h(순항속도 43km/h), 프로펠러/모터 6개(출처: 볼트라인 제공자료)

한편, 김포공항 실증현장에는 국내기업 개발기체 모형, 국제 PAV 기술경연대회* 입상기체 등이 전시되어 개발자들의 기술력과 개발비전 등을 눈으로 확인할 수 있었다.

* (대회개요) PAV형 드론 출품작에 대해 학술심사와 비행심사를 거쳐 4개 분야로 시상하는 국제경연대회. ‘21.10.30～31 2일간, 경남도·진주·사전·고성 공동개최
※ (PAV) Personal Air Vehicle의 약자. 도심운항이 가능한 개인용 소형비행체를 말함
최근에는 UAM에 쓰일 전기동력 분산추진 수직이착륙 비행체(electric Vertical Takeoff & Landing, eVTOL)와 비슷한 의미로 사용되기도 함

② (운용서비스) 이번 실증에는 UAM의 미래 서비스 운용모델이 적용되었다. 지난 9월 정부가 발표한 ?K-UAM 운용개념서?에서 보여준 초기 상용서비스 운용형태를 모티브로 하였다.

* UAM 운항자, PSU, 버티포트 운영자 등 이해관계자 역할은 산업생태계 여건, 다양한 운용모델, 제도화 방향, 실증사업 결과 등을 고려하여 조정 가능

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.

공항관계자와 UAM 팀코리아 주요 기관들이 참여해 상용서비스 제공자 관점에서 공항환경에서의 운용개념을 실증했다.

실증에서와 같은 운용개념이 적용되면 공항을 이용하는 UAM 승객은 다음과 같은 흐름(예시)으로 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.

여기에는 UAM이 다른 교통수단과의 끊김 없는(seamless) 연결을 통해 주요 모빌리티의 하나로 성장할 것이라는 메시지가 담겨있다.

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.

③ (교통관리기술) 공항환경에서 UAM을 운용하기 위해 국내에서 개발 중인 첨단교통관리기술을 비행시연과 접목하고 장비 등을 전시했다.

UAM은 기체 뿐만 아니라 교통관리 분야에서도 아직 세계적인 표준이 확립되지 않은 상황으로, 각국의 기술경쟁이 치열하다.

이번 실증에서는 ｢국가항행계획 2.0｣(정부합동, 21.8)에 따라 개발 중인 “글로벌 항공정보종합관리망”(SWIM, ~‘25)에 UAM 비행정보를 연동하여 기존 국내·국제선과의 통합 모니터링을 실시했다.

* (SWIM)System Wide Information Management의 약자. 항공교통관리 정보들을 정보교환모델을 이용하여 표준화하여, 이용자가 효율적이고 쉽게 항공 정보를 활용할 수 있도록 멀티미디어 형태로 제공하는 차세대 항공교통관리정보 인프라

SWIM의 표시 화면에는 항공기와 UAM의 비행상황 등 필수 항공정보들이 한꺼번에 표시되었다.

시연 중인 UAM 조종사와 지상통제소의 연결은 항공무선통신(VHF/UHF) 외에도 상용통신망을 이용할 수 있도록 준비했다.

안전성 검증을 통해 상용통신망을 UAM 교통관리에 활용한다는 정부의 운용개념에도 부합하는 대목이다.

NASA 등에서 UAM 교통관리기법의 하나로 제시하고 있는 “실시간 영상감시” 기술도 선보였다.

공항에 설치된 영상추적장비가 시연항로와 이착륙 상황을 자동으로 감지·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 전시되었다.

행사를 주관한 항공안전기술원은 이날 오후 국내외 전문가 초청 UAM 기술실증 국제컨퍼런스를 개최한다.

이날 진행한 기체, 운용서비스, 교통관리 등 김포공항 실증데이터를 바탕으로 기술적 검토와 평가를 진행한다.

한편, 정부는 UAM 교통관리와 관련해 ‘22~’25년까지 “UAM 감시정보 획득체계 개발” R&D 사업(총 458억원)을 추진한다는 방침이다.

도심 모빌리티로서의 UAM 고유특성을 반영하되 기존 항공교통관리(ATM, Air Traffic Management)와의 호환성도 고려해 ‘25년 초기 상용화에 쓰일 핵심기술을 개발·검증한다는 계획이다.

같은 기간 “UAM 가상통합운용 및 검증기술 개발” R&D 사업(총 319억원)도 추진해 UAM의 안전성 검증을 가속화한다는 구상이다.

한편, 실증 프로그램 외에도 다양한 부대 행사와 전시가 진행되었다.

미래를 그리는 이정문 화백의 드로잉 퍼포먼스, K-UAM 운용개념서 보고회, 전문가 토크쇼, UAM 조종 시뮬레이터 체험, 특수임무 드론 시연과 로봇의 진행참여 등이다.

한국형 도심항공교통 공항실증은 오는 16일(화) 인천공항 일대에서도 개최된다.

인천공항에서는 기존 항공교통관리체계(ATM)에 UAM은 물론 소형드론까지 연동하는 미래 항공교통 종합실증으로 확장해 진행한다.

UAM 시연과 케이(K)-드론시스템* 실증이 함께 진행될 예정이다.

* (케이(K)-드론시스템) 드론의 비행계획승인, 위치정보 모니터링, 주변 비행체와의 충돌방지 기능을 하는 드론교통관제시스템(R&D 진행 중)

※ UTM(Unmanned Aircraft System Traffic Management)의 브랜드네임

지난 6월 국토교통부의 ‘케이(K)-드론시스템’의 실증사업 수행 사업자‘*로 선정된 인천공항 컨소시움까지 참여해서 항공기-UAM-드론의 교통관리 호환성을 통합 시연한다는 계획이다.

* (장거리·해양 드론배송분야) 인천국제공항공사, 대한항공, 해양드론기술, GS칼텍스

국산개발 송신장비를 장착한 UAM 기체와 드론의 비행경로를 수도권항공교통관제시스템 모의훈련장비와 케이(K)-드론시스템에 동시 표출하여 시스템간 데이터 교환 및 교통관리 연동 환경을 시험한다.

이를 통해 UAM 교통관리체계를 ATM 및 케이(K)-드론시스템과 효율적으로 연계하고 점진적으로 통합하기 위한 방향성을 모색한다.

인천공항 실증은 ‘2021 K-UAM 콘펙스’(인천시 주최)와 프로그램을 일부 공유하는 연계행사 형식으로 기획되었다.

16일부터 이틀간 개최되는 콘펙스 행사는 인천공항 실증(16일), 국제컨퍼런스, 오프라인 전시회 등 다양한 행사가 펼쳐질 예정이다.

정부는 새로운 도심 모빌리티로 주목받고 있는 UAM의 조기 상용화를 위해 정책로드맵(‘20.6)과 기술로드맵(’21.3)을 수립한바 있다.

이날 실증에 참석한 노형욱 국토교통부 장관은 “25년 상용화를 위해 로드맵에서 밝힌 추진과제들을 차질 없이 이행해 나갈 것”이라고 강조하면서 “UAM은 장차 국민들이 일상적으로 사용하는 교통수단이 될 것으로 전망되는 만큼, 다양한 환경에서의 실증은 무엇보다 중요”하다고 밝혔다.

또한, “팀코리아를 중심으로 산업생태계가 참여하는 민관합동 실증사업으로 “K-UAM 그랜드챌린지*”를 프로그램을 내년 말에 시작할 것“이며, “정부는 이와 함께 UAM 특별법 제정 등 제도와 기준을 마련하고, 우리 산업생태계가 세계수준의 경쟁력을 가질 수 있도록 대규모 R&D 등도 지속 추진할 것”이라고 밝혔다.

* ‘25년 초기 상용화에 필요한 기체·운항·교통관리·인프라 등 UAM 교통체계 전반에 대한 종합실증프로그램(’21년 인프라사업 기 착수, ‘22～’24 실증, 총 484억원)

팀코리아 관계자는 “UAM은 기체, 운항, 교통관리, 인프라 등 모든 분야가 균형있게 발전해야 경쟁력을 가질 수 있는 종합적인 모빌리티”이라면서, “팀코리아를 중심으로 국내 생태계가 원팀으로 경쟁력을 갖추게 되면, UAM 교통체계 전반을 패키지로 수출할 수 있는 첨단교통 선도국가가 될 수 있을 것”이라고 말했다.

< 도심항공교통 개요 >

도심항공교통(Urban Air Mobility: UAM)은 도심 내 활용이 가능한 친환경 전기동력 수직이착륙기(electric Vertical Take-off and Landing: eVTOL) 등을 이용하여 승객이나 화물 운송 등을 목적으로 타 교통수단과 연계되어 운용되는 새로운 항공교통체계이다. UAM은 도심 안팎에서 승객·화물 운송을 비롯하여 공공목적(긴급의료, 재난구조 등)과 관광사업 등을 위해 활용될 수 있다. 세계적으로 대도시권의 지상 교통난 해소에 기여할 수 있는 유력한 차세대 모빌리티(Mobility)로 주목받고 있으며, 미국·유럽 등을 중심으로 ‘23~’25년 사이에 처음 상용서비스가 시작될 것으로 전망된다.

< UAM 팀코리아 개요 >

UAM Team Korea는 '20년 6월 정부합동 "한국형 도심항공교통(K-UAM) 로드맵" 발표를 계기로 발족한 도심항공교통 분야 민관협력체이자 정책공동체이다. UAM Team Korea(위원장 국토교통부 제2차관)에는 정부, 지자체, 기업, 학교, 공공기관 등 국내 산업생태계 구축에 앞장서고 있는 37개 주요 기관들이 참가하고 있다. UAM Team Kore는 ‘서로 발전할 수 있는 건전한 논의와 경쟁’을 원칙으로 운영되고 있으며, 우리나라 UAM의 역량이 세계를 선도할 수 있도록 적극 협력해 나가고 있다.

※ 참고로, UAM 공항실증은 실증환경 및 기상여건 등에 따라 일정 및 세부프로그램 변경이 가능하니, 이점 미리 양해 부탁드립니다.