[공학저널 송강식 기자] 모빌리티 패러다임을 가져오게 될 UAM은 크게 기체, 인프라 시스템, 서비스로 구성되며, UAM 기체는 통상적 항공기 분류인 회전익·고정익 항공기와는 다른 개념인 항공기라고 볼 수 있다.
공통적으로 UAM 기체들이 갖는 특징 세 가지를 살펴보면, 첫 번째, 전기수직이착륙 시스템이 적용돼 있다는 것이다. 기존 항공기들은 대부분 화석연료를 사용하는 내연기관 혹은 터빈 엔진이 장착돼 있는 반면, UAM 기체들은 전기추진시스템이 장착돼 비교적 친환경적이며 소음이 적은 특징이 있다.
또한, 기존 항공기들은 고정익항공기로 이착륙 시 활주로가 필요해 활주로 형성이 어려운 도심에서 운항이 어려운 반면, UAM 기체들은 이착륙에 필요한 공간을 최소화할 수 있도록 수직이착륙이 가능하게 설계돼 있다는 것이 특징이다.
두 번째, UAM 기체들은 최소 4개 이상의 로터블레이드를 갖고 있다는 것으로, UAM 기체들은 비행방식에 따라 크게 멀티로터, 리프트 앤 크루즈, 틸트로터 세 가지로 나눠지며, 멀티로터는 여러 개의 로터블레이드가 회전하면서 발생하는 양력을 바탕으로 비행하는 방식이다.
리프트 앤 크루즈는 멀티로터와 고정익 항공기의 비행 방식이 결합된 형태로, 이착륙 시에는 최소 4개 이상의 로터블레이드의 수직방향으로 향하는 회전양력을 활용하고, 순항 시에는 수평방향의 로터블레이드 추진력과 고정익 날개의 양력을 활용해 비행한다. 틸트로터는 고정익 날개에 각도 조절이 가능한 로터를 4개 이상 장착해 이착륙과 순항 시 같은 로터블레이드의 방향을 변경해 효율적인 형태의 비행을 지향하는 형태라고 볼 수 있다.
즉, UAM 기체들은 비행방식에 무관하게 대부분 최소 4개 이상의 로터블레이드가 장착돼 있는 형상을 가지고 있다는 것이다.
세 번째, 분산전기추진시스템의 경우, 대부분의 UAM 기체에 적용돼 있으며, 다수의 로터블레이드 중 하나가 작동을 멈추더라도 양력을 잃지 않고 안전하게 비행할 수 있도록 로터블레이드에 전기 시스템을 분산시켜 위험성을 낮추는 기술이 적용돼 있는 것이다. 또한, 이착륙, 순항 등 비행 상황에 따라 필요한 로터만 작동하기 때문에 소음도 최소화할 수는 역할을 하고 있다.
UAM 기체 개발 시에는 이러한 세 가지 특징이 기본적으로 적용돼야 하며, UAM 기체의 필수 조건 중 하나가 바로 가볍고 튼튼해야 하는데 기체의 운용 가능 거리와 시간에 가장 중요한 영향을 끼치는 것이 바로 기체의 무게다. 같은 추진력을 갖고 있는 기체라 하더라도 가벼운 기체의 효율이 더 높기 때문에, 가벼우면서 튼튼한 조건을 모두 만족시킬 수 있는 기체 경량화 기술이 중요하다.
이에 따라 UAM 기체는 기존 메탈소재를 사용하는 항공기와는 다르게 대부분 복합재를 적용해 설계, 제작이 이뤄지고 있는 상황이다. 그 가운데, 국내에서 민간기업 중 유일한 항공기 체계종합기업 베셀에어로스페이스㈜는 10년간 국책과제와 자체 개발 사업을 통해 설계/해석, 제작, 시험, 인증까지 항공기 기체 개발에 필요한 역량을 확보하며, UAM 선두주자로 자리매김하고 있다.
베셀에어로스페이스는 국내 민간기업 중 최초로 2인승 경량항공기 KLA-100을 성공적으로 개발한 실적이 있으며, Part 23 Level 1급 항공기인 KLA-200을 개발 중으로 유인항공기 설계, 제작에 대한 역량을 갖추고 있다. 이러한 유인항공기의 성공적인 개발 경험을 통해 UAM 기체의 안전하고 탑승자 중심적인 설계가 가능한 것이다.
또한, 베셀에어로스페이스는 한국항공우주연구원 주관으로 수행된 과제에 참여해 KLA-100에 배터리-모터-인버터로 구성된 전기추진시스템을 장착한 국내 기술 기반 최초 전기추진항공기 초도비행을 지난 2023년 2월에 성공적으로 수행하며, 전기추진시스템에 대한 이해도도 높였다. 더 나아가 수직이착륙이 가능한 리프트 앤 크루즈 타입의 무인기 개발에 대한 경험도 보유하고 있으며, 현재 150kg급 Hybrid 수직이착륙 무인기, 50kg eVTOL 무인기 등 중형 무인기 기체 등의 무인기를 개발하고 있다.
특히, 베셀에어로스페이스는 국토부와 산자부 공동 과제인 OPPAV(Optionally Piloted Personal Air Vehicle)사업의 기체 상세설계, 제작, 총 조립, 비행시험지원을 담당하며 주관기관인 한국항공우주연구원과 주도하에 국내 최초 UAM 기체 개발 사업에 참여해 UAM 전문기업으로서의 입지를 더욱 다지게 됐다.
베셀에어로스페이스 이형석 이사(사진)는 “유명한 리서치 기업들은 추후 UAM이 상용화되면 UAM 기체 시장을 가장 작게 분석하지만, UAM 상용화에 가장 큰 변수 중 하나로써 UAM 기체 개발이 가장 중요한 역할을 할 것”이라며 “UAM 기체 시장 또한 승객 운송용, 화물용, 특수목적용 등으로 나눠지는데, FAA 인증속도가 가장 빠른 Joby Aviation을 비롯한 다수의 글로벌 기체 개발기업들은 5~6인승을 개발하고 있지만, 어떤 목적에 따라 2인승, 3인승 등 소형 UAM 기체가 더욱 필요할 수도 있다”고 말했다.
그는 이어 “이를 주목해 베셀에어로스페이스는 2~3인승 UAM 기체 개발해 특수 목적용 UAM 기체시장으로 진출할 계획으로, FAA와 EASA는 UAM 기체 기준을 각각 Powered-Lift와 Special Class로 구분해 새로운 개념의 기체임을 인정한 바 있다”며 “이에 따라 기존 고정익과 회전익 조종사 자격증이 아닌 새로운 기준의 UAM 기체 조종사 자격증이 요구될 것으로 예상되며, 베셀에어로스페이스는 그러한 조종사들을 훈련할 수 있는 효율적이고 조종성이 뛰어난 기체를 개발할 계획”이라고 덧붙였다.
이러한 2인승 유인항공기를 개발한 경험과 기체 경량화 기술, 수직이착륙 기체 개발 역량 등을 모두 종합한 기술과 역량을 기반으로 베셀에어로스페이스는 UAM 기체 시장에 한 획을 긋고자 최선의 노력을 기울일 예정이기에 앞으로의 행보가 기대되고 있다.
