미래 모빌리티 UAM에 투자하라

미래 모빌리티 UAM에 투자하라

이재광 지음

경향BP / 2022년 3월 / 201쪽 / 15,000원





PART 1 UAM이 무엇일까?



태초에 우버가 UAM을 창조하시니라

UAM(Urban Air Mobility; 도심 항공 교통)의 역사에 우버(Uber Technologies)의 역할은 지대했다. 2016년 10월 우버는 「Fast-Forwarding to a Future of On-Demand Urban Air Transportation」라는 제목의 보고서를 발표하였다. ‘우버 백서(Uber Whitepaper)’로 불리는 이 보고서를 통해 그동안 중구난방으로 개발되던 UAM은 기준을 잡게 되었고 이후 발전 속도가 빨라졌다.

우버는 이 보고서를 통해 UAM을 정의했을 뿐 아니라 이를 상용화하려면 해결해야 할 문제들을 정리하고 이에 대한 해결 방안의 타당성을 분석하였다. 인증은 어떻게 받고, 배터리 성능은 어느 정도가 되어야 하며, 기체의 효율성 그리고 성능과 신뢰성은 얼마만큼 보여 줘야 하는지, 항공 교통 관제는 어떻게 할지, UAM의 비용과 이용 요금은 얼마가 되어야 할지, 기체의 안전성은 어느 정도까지 필요할지, 기체의 소음은 어디까지 낮추어야 할지, 기체의 탄소 배출 문제, 버티포트/버티스톱(수직 이착륙장) 설치 문제, 조종사 양성 문제 등에 대한 내용이었다.

이 보고서로 인해 세계적으로 UAM에 대한 관심이 증폭되었고, 이후 UAM에 대한 다른 기관과 기업들의 후속 보고서들이 쏟아졌다. 뿐만 아니라 우버는 2017년부터 매년 우버 엘리베이트 서밋(Uber Elevate Summit) 행사를 개최하고, UAM 상용화에 도전하는 8개의 eVTOL 제작사와 파트너십을 맺었다. eVTOL은 Electric Vertical Take-Off Landing의 약자로 ‘이비톨’로 읽으며, 우리말로는 전기 추진 수직 이착륙기로 번역한다. 이 파트너십을 통해 우버는 그들이 구현하고자 하는 UAM 서비스에 필요한 eVTOL이 갖추어야 할 구체적인 성능을 제시했고, 이후 eVTOL 개발에 가속도가 붙었다.

플라잉 카? 드론 택시? UAM은 에어 택시!

언론에서 UAM에 대해 이야기할 때 가장 많이 쓰는 용어는 ‘플라잉 카’ 혹은 ‘드론 택시’이다. 그런데 둘 다 잘못된 표현이다. 결론적으로 말하면 ‘에어 택시’가 UAM의 성격을 가장 잘 표현하는 애칭이다. UAM은 우리말로는 도심 항공 교통으로 번역하며, 도심 내 활용이 가능한 항공기를 이용하여 승객이나 화물 운송 등을 목적으로 타 교통수단과 연계하여 운용하는 신개념 항공 교통 체계를 뜻한다. 즉, UAM은 단순히 하늘을 날아다니는 항공기 자체만 지칭하는 것이 아니고, 관련 인프라와 서비스 그리고 운용 시스템 등 전반적인 산업 생태계를 포괄하는 개념이다. 도심을 중심으로 운송 서비스를 제공한다는 점에서 기존의 항공 운송 서비스와 다르고, 하늘 공간을 활용한다는 점에서 도로나 철도와 같은 지상 교통 서비스와도 다르다.

UAM을 ‘플라잉 카’라고 표현하는 것을 지양하는 이유는 ‘Car’라고 표현하면 마치 현재 우리가 자동차를 이용하는 것처럼 플라잉 카를 구입해서 개인적으로 사용할 수 있다고 오해할 수 있기 때문이다. 현재 구현하고자 하는 UAM은 개인의 완전한 사적 이용과는 거리가 있다. 비용이나 기술적인 문제도 있지만 더 큰 것은 안전을 위한 통제 때문이다. 즉, UAM의 통제 가능성을 높이기 위해서는 운항 허가를 받은 사업자가 시스템의 통제 하에 운용하는 일종의 택시 형태로 구현해야 할 것으로 보이고, 실제로 그렇게 진행되고 있다.

드론 택시라는 표현은 플라잉 카보다는 UAM을 조금 더 잘 나타내지만 이 역시 한계가 있다. 일반적으로 드론이라고 하면 많은 사람이 장난감이나 방송 촬영용으로 많이 사용하는 소비자용 드론을 떠올린다. 그래서 드론 택시라고 하면 소비자용 드론과 비슷하게 생긴 커다란 드론을 타고 다니는 것으로 오해하게 된다. 물론 우리에게 친숙한 드론 형태의 항공기가 있다. 볼로콥터의 볼로시티나 이항의 EH216이 그 예이다. 하지만 이는 UAM에 사용될 것으로 예상되는 항공기 중 일부분에 불과하다. 심지어 성능이 다른 형태보다 떨어지기 때문에 UAM 활용은 제한적일 것으로 보인다.

따라서 UAM의 개념을 대중에게 가장 정확하게 전달할 수 있는 애칭은 에어 택시이다. 개인이 항공기를 개인적으로 구입하여 이용하는 것이 아니고, 택시처럼 허가를 받은 운송 사업자가 운용하는 운송 서비스이다. 하늘을 이용해 좀 더 빠르게 이동할 수 있게 해 주는 신개념 교통 체계가 바로 UAM이다.

UAM을 실현시켜 줄 신개념 항공기, eVTOL

UAM이 실현되기 위해서는 항공기, 이착륙 시설, 관제 시스템 등 필요한 것이 많다. 그중에서도 가장 먼저 필요한 것은 항공기이다. 일단 항공기가 있어야 거기에 맞는 이착륙 시설도 짓고, 관제 시스템도 설계할 수 있기 때문이다. 현재 우리가 기대하는 UAM을 실현시켜 줄 항공기로 손꼽히는 것은 바로 eVTOL이다. 이유는 eVTOL이 성능 면에서 UAM에 가장 적합하기 때문이다. 그럼 왜 eVTOL이 UAM에 적합한 항공기인지 알아보자.

일단 UAM에 필요한 항공기는 수직 이착륙이 가능해야 한다. 왜냐하면 도심 한복판에 활주로를 만들 수는 없지 않은가? 그리고 도심 혹은 주거 지역에서 이착륙과 운항을 해야 하므로 소음이 적어야 한다. 또 기체 가격이나 유지 비용도 적어야 한다. 아무리 편리한 교통수단이라고 해도 너무 비싸면 대중화되기 어렵기 때문이다. 마지막으로는 이산화탄소와 같은 온실가스 배출이 최소화되어야 한다. 탄소 중립이 시급한 국제적 과제인데 미래 모빌리티가 탄소를 많이 배출한다면 곤란하다.

사실 우리에게 친숙한 수직 이착륙기는 헬리콥터가 대표적이다. 하지만 헬리콥터는 수직 이착륙이 가능하다는 점에서는 UAM에 부합하지만 나머지 조건은 만족시키지 못한다. 일단 너무 시끄럽다. 가끔 도심 하늘에 헬리콥터가 날아다니는 경우가 있는데 멀리서도 엄청난 소음을 느낀다. 하지만 eVTOL은 수직 이착륙이 가능하면서도 헬리콥터보다 약 100배 이상 조용하다. 기종마다 차이는 있지만 eVTOL의 소음은 우리가 보통 조용히 대화할 때 발생하는 소음 수준이다. eVTOL이 헬리콥터보다 조용한 이유는 2가지 차이점 때문이다. 첫째는 프로펠러가 헬리콥터의 그것보다 작고, 둘째는 헬리콥터는 내연 기관 엔진을 사용하는데 eVTOL은 전기 모터를 사용하기 때문이다.

또 eVTOL은 헬리콥터보다 기체 가격과 유지 비용이 훨씬 저렴하다. 기종이나 운항 조건에 따라 다르지만, eVTOL 선두 업체인 조비의 계산에 따르면 헬리콥터보다 약 4배 저렴하다고 한다. eVTOL이 헬리콥터보다 저렴한 이유는 기계 구조의 단순함이 가장 크다. 내연 기관을 엔진으로 사용하는 헬리콥터와 달리 전기 모터를 사용하기 때문에 부품 수가 적고 구조가 단순해 기체 제작 비용이 적게 들고, 정비 보수 작업도 용이하여 유지 관리 비용도 적게 든다. 나아가 UAM이 대중화되면 생산 대수가 증가함으로써 규모의 경제가 발생할 것이므로 eVTOL의 비용은 향후 더욱 감소할 것으로 전망된다.

eVTOL은 또한 헬리콥터보다 안전한데. 이는 DEP(분산 전기 추진) 때문이다. DEP는 배터리에서 생성되는 전기 에너지로 여러 개의 추진체(로터, 프로펠러, 팬 등)가 독립적인 구동을 하게 하는 기술이다. 하나의 로터로 비행하는 헬리콥터와 달리 여러 개의 추진체를 구동하는 eVTOL은 개별 로터에 문제가 생겨도 다른 로터가 구동하기 때문에 안전하게 비행할 수 있다. 마지막으로 eVTOL은 운항 중에 온실가스를 배출하지 않는 친환경 모빌리티이다. eVTOL이 이산화탄소를 배출하지 않는 이유는 동력원으로 화석 연료를 사용하는 내연 기관을 사용하지 않고 전기 모터를 통해 배터리에 저장된 전기 에너지를 에너지로 사용하기 때문이다.

UAM 시장 규모는 얼마나 성장할 수 있을까?

“정부가 도심 항공 모빌리티(UAM) 기반 구축 작업에 본격적으로 나서면 2040년 1,700조 원 규모로 성장할 것으로 보이는 ‘에어 택시’ 개발에 속도가 붙고 있다.” 2022년 1월 6일 언론 기사의 첫 문장이다. UAM 관련 기사에 꼭 인용되는 부분이 바로 2040년 시장 규모가 1,700조 원이 될 것이라는 것이다. 이 예측치는 모건 스탠리가 2018년 12월에 발표한 UAM 보고서에 나온 수치로 모건 스탠리는 2040년 글로벌 UAM 시장 규모를 1조 4,740억 달러(약 1,769조 원)로 전망하였다.

물론 아직 실현되지 않은 산업 특성상 이러한 전망치가 꼭 정확하다고 볼 수는 없다. 그러나 중요한 것은 지금은 없는 시장이지만 가까운 미래에는 크게 커질 시장이라는 점이다. 현재 상장된 eVTOL 제작사들은 초기 서비스가 어느 정도 안정화 단계로 접어들 것으로 예상되는 2026년에 약 20~35억 달러(약 2~4조 원) 수준의 매출을 목표로 하고 있다. 5개 정도의 기업이 이를 달성할 수 있다고 가정하면 2026년의 시장 규모는 100~175억 달러(약 10~20조 원)가 될 것으로 예상할 수 있다.

UAM 이용 가격은 얼마일까?

그렇다면 UAM은 얼마에 이용할 수 있을까? 결론부터 말하면 일단 상용화 초기에는 현재 택시보다 비싸겠지만 가격은 향후 지속적으로 하락할 것이며 궁극적으로 자율 비행이 가능해지면 택시보다 저렴하게 이용할 수 있을 것으로 본다.

최초의 UAM 가격 전망이라 할 수 있는 우버 엘리베이트의 2016년 보고서부터 살펴보자. 우버 엘리베이트는 초기 가격으로 시트 마일당 3달러, 중기 가격으로 1달러, 장기 가격으로 0.5달러를 전망하였다. 여기서 시트 마일당이란 표현은 승객 좌석 하나가 1마일의 거리를 비행할 경우 승객이 부담하는 항공 운임률을 의미한다. 이를 실제 사례에 적용해 비교해 보면 다음과 같다. 미국 샌프란시스코에서 새너제이로 이동한다고 가정했을 때, 우버(UberX 기준)를 타고 가면 요금은 111달러가 필요하고 1시간 40분이 소요된다. 하지만 UAM을 이용하면 요금은 초기 기준 129달러로 우버보다 16% 비싸지만 소요 시간은 15분에 불과하다. 중기적으로는 43달러, 장기적으로는 20달러까지 하락할 것으로 전망했다. 즉, 우버보다 훨씬 빠르면서 가격도 싸게 UAM을 이용할 수 있을 것이다.

최근 상장한 UAM 업체들의 가격 전망도 2016년 우버 엘리베이트의 전망과 크게 다르지 않다. 특히 조비는 2026년 초기 가격으로 시트 마일당 3달러를 제시하였는데 이는 앞서 본 2016년 우버 엘리베이트의 초기 가격 전망과 동일하다. 조비가 제시한 초기 가격의 설정 과정을 살펴보면 향후 가격 하락이 어떻게 이루어질 것인지를 예상할 수 있다.

첫째는 eVTOL의 생산 대수 증가이다. 시트 마일당 3달러로 설정한 배경에는 평균 963대의 eVTOL을 운용한다는 가정이 있다. 이는 연간 200~400대 수준의 생산 능력을 확보해야 가능한 수치이다. 즉, eVTOL 생산 능력이 이 수준보다 증가한다면 가격 하락 요인으로 작용할 것이라고 볼 수 있다. 생산량이 증가할수록, 그리고 운항 대수가 증가할수록 규모의 경제 효과가 발생하여 eVTOL 자체의 가격 하락으로 이어지기 때문이다.

둘째는 운용 시간 증가에 따른 UAM 가동률 상승이다. 조비의 2026년 가격 전망에는 하루 평균 12시간 운용을 가정하였다. 아무래도 상용화 초기에는 안전 규제상 주간 비행만 허용될 것을 가정했다. 즉, 향후 eVTOL과 UATM의 발전으로 통신/항법/감시(CNS) 확대에 따라 날씨가 좋지 않은 주간 그리고 야간에 계기 비행 규칙(IFR)에 따른 비행이 가능해질 경우 가동률이 상승하고, 이에 따라 가격 하락도 가능할 것으로 보인다. UAM 가동률 상승은 배터리 기술 발전으로도 가능하다. 배터리의 비에너지 상승으로 운항 거리가 늘어나면 eVTOL의 충전 시간을 줄일 수 있기 때문에 가동률이 상승할 것이다.



PART 2 왜 UAM이 필요할까?



시간은 금이다. 이동에 낭비하는 시간을 줄여 줄 UAM

서울시의 ‘서울 생활 이동 데이터’에 따르면 수도권 직장인의 출근 시간은 평균 53분이다. 대부분의 사람이 24시간 중 2시간을 출퇴근 이동에 소비하는 셈이다. 이러한 출퇴근 시간을 돈으로 환산하면 얼마일까? 2013년 한국교통연구원이 발표한 「수도권 통근 시간과 행복 상실 가치 분석」 보고서에 따르면 출퇴근 시간 1시간의 경제적 가치는 1개월에 약 94만 원에 달한다고 한다. 이는 장거리 통근자가 행복을 상실하는 정도를 돈으로 환산한 결과이다. 달리 표현하면 출퇴근 시간이 1시간 줄어든다면 월급을 94만 원 덜 받아도 같은 행복을 느낀다는 것이다.

출퇴근에 많은 시간을 낭비하게 되는 것은 물리적 거리가 먼 것도 원인이겠지만, 출퇴근 시간에 발생하는 교통 체증으로 인한 것이 더 클 것이다. 교통 체증으로 인한 경제적 손실이 어마어마한 수준이다. 미국의 교통량 분석 업체인 인릭스(INRIX)의 분석에 따르면, 2018년 기준 미국 시민들은 교통 체증으로 연간 평균적으로 97시간을 허비하는데, 이는 870억 달러(약 100조 원)의 손실이 발생한 것과 같다고 한다. 어쨌든 중요한 것은 출퇴근 시간이 길어질수록 우리의 행복은 감소하고 사회적으로도 엄청난 경제적 손실이 발생한다는 것이다. 따라서 많은 사람의 출퇴근 시간을 줄이게 된다면 반대로 많은 사람의 삶에 대한 행복도가 상승하고 사회/경제적 손실도 줄일 수 있을 것이다.

그런 측면에서 UAM은 매우 효과적인 교통수단이 될 것이다. 일단 eVTOL은 매우 빠르고, 3차원의 공중 공간을 이용하므로 교통 체증이 발생하지 않고, 최대한 직선으로 최단 거리 이동을 할 수 있기 때문이다. 개발 업체마다 차이는 있지만 현재 개발 중인 벡터드 쓰러스트 eVTOL의 속도는 시속 240~300km이고, 한 번 충전으로 이동할 수 있는 항속 거리는 160~250km이다. 이 정도 성능이면 이론적으로 수도권과 서울 도심을 10분 이내로 이동할 수 있다.

넓어지는 생활 반경, 낮아지는 주거 비용

앞서 우리가 UAM이 필요한 이유를 첫째로 이동 시간의 낭비 감소를 꼽았다. 이를 다른 각도로 접근하면 같은 시간에 이동할 수 있는 거리가 늘어난다고도 볼 수 있다. 이는 우리의 생활 반경이 넓어진다는 뜻이다. UAM은 궁극적으로 현재 전 세계적으로 해결해야 할 문제 중 하나인 높은 대도시 주거 비용을 완화시켜 줄 수 있을 것이라고 본다.

UN 경제사회국에 따르면 2018년 기준 전 세계 도시화율은 55.3%인데, 2050년에는 68.4%에 이를 것으로 전망한다. 즉, 2050년이 되면 10명 중 7명은 도시에 산다는 말이 된다. 우리나라의 도시화율은 이미 81.5%인데, 2050년에는 86.2%에 달할 것이라고 한다. 이런 도시화 지표는 선진국의 경우 80%를 넘어선다.

도시에 사는 우리가 주거지를 고를 때 가장 먼저 고려하는 것은 아무래도 통근 시간일 것이다. 통근 시간은 교통 인프라가 결정한다. 즉, 교통 인프라가 잘 되어 있으면 사람들의 생활 반경은 넓어진다. 혼잡한 도시에서 자동차로 이동할 경우 40분 동안 약 20km를 이동할 수 있다. 물론 꽉 막힌 도로에서는 그마저도 보장하기 어렵다. 하지만 UAM은 같은 시간에 교통 체증 없이 약 150km를 이동할 수 있다. 즉, 그동안 주거지로 개발하기 어려웠던 곳도 주거지가 될 수 있다는 뜻이다.

UAM은 주거 형태의 다양화도 가능하게 해 줄 것으로 기대할 수 있다. 현재 우리나라의 주거지 개발은 천편일률적이라고 해도 과언이 아니다. 어디를 가도 대부분 아파트다. 한정된 공간에 많은 사람이 거주하기 위한 어쩔 수 없는 선택이라고 생각된다. 뿐만 아니라 교통 인프라의 경제성을 따져 보더라도 좁은 공간에 많은 인구가 거주해야 유리하다. 그래야 철도나 지하철 인프라도 유지 가능하고, 버스 운영도 가능하기 때문이다.