UAM(도심항공교통) 산업 및 기업 분석

안녕하세요, 공대 놀이터 입니다.

오늘은 UAM(Urban Air Mobility) 산업 및 기업 분석을 해보았습니다.

 

 

UAM(Urban Air Mobility): 도심 항공 교통
도시화 현상이 가속화하는 현대 미래사회에서는 도심 인구밀도가 더욱 커질 것입니다. 그로 인해 도로 혼잡, 소음, 환경 문제 등이 전세계적인 문제로 발전할 것이며 이로 인한 사회 경제적 손실은 크게 증가할 전망입니다. 참고로 우리나라의 도시화율은 81.5%이며 2050년에는 86.2%에 달할 것으로 전망됩니다.

 

 

이를 해결하기 위해 지하철, 경전철 등 각종 인프라를 구축하기 위해서는 막대한 비용이 들고 비용대비 도심문제 개선효율도 감소하는 추세입니다. 이러한 이유로 우리는 한정된 2차원 공간보다 3차원 공간에서의 운송사업 성장성에 주목할 필요가 있다고 생각합니다. 3차원 공간에서의 운송수단으로 UAM을 주목하는 이유는 다음과 같습니다.

 

 

1) 사회적 위험 및 비용 절감: 교통사고 감소, 도로 교통 혼잡 완화(공중), 대기 오염 감소(전기), 기존 대중교통망 부담 완화.
2) 접근성 및 이동성 향상
3) 공공적 예방 및 관리, 검증 개선: UAS(무인항공시스템)을 활용할 경우 예방적 유지 관리가 활성화 되고 도시 내 다양한 조사와 검증에 있어 정확성 향상 가능
4) 공공 안전 및 서비스 개선: 도로혼잡으로 인한 구급차의 응급환자 병원 이송 시간 지연 위험을 해결할 수 있음

특히 여객 수송분야와 배송 분야, 그리고 공공 안전분야에 UAM이 활발하게 적용될 것으로 예상됩니다.
* 여객 수송분야: 도시 간 이동, 공항 셔틀 등
* 배송 분야: 도시 전역에 포장 및 화물을 UAM으로 배송
* 공공 안전분야: 의료 운영 및 도서지역 응급환자 수송 앰뷸런스로 활용

 

 

 

UAM 시장 규모 전망

위 페이지에서 설명한 것처럼 UAM은 향후 기존 운송수단을 대체할 수단이므로 활용가치가 무궁무진합니다. 모건스탠리는 기술 발전과 투자를 가속화 함에 따라 UAM 시장이 2040년까지 1.5조억에서 2.9조억 달러의 가치를 창출할 수 있을 것으로 전망하고 있습니다.

 

 

 

UAM은 서비스 거리별로 3가지 형태를 가질 것으로 전망됩니다. 첫째는 도심 내 단거리 운행을 하는 City Taxi. 둘째는 도심과 공항을 연결하는 공항 셔틀. 마지막은 도심과 주변 도시를 연결하는 Inter City. 쉽게 예를 들자면 여의도에서 일하며 집이 잠실에 있는 회사원 A씨의 경우, 출퇴근을 하기 위해서는 자차, 지하철, 버스 등을 이용해야 합니다. 그러나 여러분들이 아시다시피 수많은 사람들이 비슷한 시간대에 통근을 하기 때문에 교통체증이 발생할 수 밖에 없습니다. City Taxi를 이용한다면 편안하게 그리고 좀 더 빨리 출퇴근을 할 수 있습니다. 이 개념은 택시회사 뿐만 아니라 회사 셔틀로도 활용할 수 있습니다. 두번째의 경우, 인천국제공항에 도착한 여행객 B씨는 주변에 위치한 Vertiport를 활용하여 서울역까지 20여 분만에 도착할 수 있습니다. 마지막으로 Inter City는 천안에서 기흥 삼성파운드리 사업장으로 출퇴근을 가능하게 합니다.

이러한 예시들을 보았을 때 우리는 UAM이 미래에 다양한 비즈니스에 활용할 수 있다는 것을 알 수 있습니다.

 

 

 

 

UAM 기체: eVTOL(electric Vertical Take Off & Landing)

UAM 기체가 갖추어야 할 필수요건은 다음 3가지 입니다. 도심내 건물 및 사람들로 인한 복잡성으로 인해 수직 이착륙이 가능한 기체이어야 하며, 소음이 적어야 하며, 공해물질 배출도 적어야 합니다. eVTOL은 이러한 조건들을 만족하고 있기 때문에 현재 UAM을 위한 eVTOL 기체 제작 및 테스트가 활발합니다.

 

 

eVTOL 종류: Multi-rotor / Lift and Cruise / Tilt-X

멀티로터는 우리에게 친숙한 카메라 달린 소형 드론(Drone)을 사람이 탈 수 있을 정도의 크기로 키운 것입니다. 중국 이항(EHang)의 이항 216과 독일 볼로콥터(Volocopter)의 볼로시티(Volocity) 가 멀티로터로 분류할 수 있습니다. 멀티로터는 기체 및 동력부의 기술적 난이도가 낮아 감항 승인만 이루어진다면 상대적으로 빠른 양산이 가능하지만 회전익 항공기는 기체 구조상 순항속도가 느리고 항속거리도 짧으며 탑재중량 증가에도 한계가 있습니다. 그러므로 1~2인이 탑승할 수 있으며 City Taxi 용도로 활용 가능합니다.

리프트 앤 크루즈는 이착륙 시에는 수직 방향의 로터가 회전익 형태로 작동하고, 비행 시에는 수평 방향의 로터가 고정익 형태로 작동하게 됩니다. 미국 위스크(Wisk)의 코라(Cora)와 미국 오로라 플 라이트 사이언스(Aurora Flight Sciences)의 PAV가 리프트 앤 크루즈로 분류할 수 있습니다. 멀티로터와는 달리 날개가 있어 순항속도가 빠르고 항속거리가 길며 탑재중량은 멀티로터와 비슷합니다.

마지막으로 틸트엑스는 로터가 고정되어 있는 리프트 앤 크루즈와는 달리 가변적이라는 점이 다르다. 미국 조비 에비에이션(Joby Aviation)의 S4와 독일 릴리움 (Lilium)의 릴리움 제트(Lilium Jet), 오버에어(Overair)의 버터플라이(butterfly), 아처(Arhcer)의 메이커(Maker)가 틸트엑스로 분류할 수 있습니다. 기술적 난이도가 가장 높으나 리프트 앤 크루즈와는 달리 로터가 가변적이기 때문에 기체 역학상 효율적입니다. 따라서 리프트 앤 크루즈 보다 순항속도도 빠르고 항속거리도 길며 탑재중량도 높아서 Inter City 용으로 활용할 수 있습니다.

 

 

 

어떤 형태의 기체를 UAM에 활용할지는 각각의 용도별 그리고 지역별 특성에 따라 가장 효율적인 기체가 선택될 것으로 보입니다. 예를 들면 단거리용으로는 멀티로터, 중거리는 리프트 앤 크루즈, 장거리는 틸트엑스가 효율적일 것으로 전망되고 있으며 시장규모는 중장거리가 90%를 차지할 것으로 전망됩니다. 이유는 거리가 길수록 사용자들의 UAM 활용 유인이 높을 것으로 예상되고, 거리가 길기 때문에 요금도 높을 것이기 때문입니다. 롤랜드 버거의 전망에 따르면 2050년 UAM 시장은 약 900억 달러 규모가 될 것으로 전망하며, 이 중 50%가 공항과 도시를 연결하는 에어셔틀, 40%는 도시와 도시를 연결하는 인터시티, 그리고 10%가 도시 내부를 연결하는 시티택시가 될 것으로 예상하고 있습니다.

 

 

 

즉, 우리나라를 예로 들자면 경기도민들의 출퇴근 고충을 UAM이 해결해줄 수 있습니다.
다만 UAM은 높은 시장 성장 가능성과 함께 다양한 도전 과제 또한 존재합니다.

 

 

 

 

UAM 해결 과제

1) Regulation: 자율주행 운행 시스템, 공해 가치 평가, 라이선스 등
2) Technology maturity: 효율적인 에너지 관리, 센서, 충돌방지, AI 시스템 등 기술 고도화
3) Infrastructure: 이착륙장, 주차장, 충전소, Vertiports 등
4) Air traffic management(ATM): 항공 교통 혼잡을 대비한 새로운 형태의 관리 시스템 필요
5) Safety: 무결점 운영 기술과 기술적 안전에 대한 Record track 필요
6) Psychological barriers: 완전 자율주행 항공기에 대한 공공 인식 변화 필요

우리나라는 2020년 한국형 도심항공교통(K-UAM) 로드맵(2020)을 발표함으로써 2025년 상용서비스 시행을 목표로 위 해결 과제들을 해결하기 위해 노력하고 있습니다.

 

 

 

또한, 2021년 5월 한미 미사일 지침 종료 합의는 우리나라의 미사일 주권 확보라는 의의도 가지면서 동시에 본격적인 우주개발 시장에 참여할 수 있다는 것을 의미합니다. UAM의 자율비행을 위해서는 물리적인 위치에 제한없이 Low-Latency(초저지연) IoT 통신이 가능해야 합니다. 이것을 해결할 수 있는 방법은 저궤도 위성(LEO)통신입니다. 그러므로 수많은 인공위성 발사가 필요하며 한미 미사일 지침 해제는 큰 호재입니다.
또한, 아이폰13에는 Sub-6GHz n53 band(2.5GHz)에서 저궤도 위성통신을 지원하는 QCOM SDX60M Baseband 모뎀을 탑재했다는 뉴스가 있습니다. 이는 저궤도 위성통신 사업이 급속하게 커질 수 있다는 것을 의미합니다.

 

 

 

추가적으로 UAM을 상용화하기 위해서는 자율비행 기술이 필수입니다. 그 이유는 초기 서비스는 조종 인력들이 UAM 기체 비행에 대거 필요하기에 헬리콥터 대비 저렴하지만 그래도 운임 단가가 높을 수밖에 없습니다. Uber는 완벽한 자율비행이 가능할 경우, 1mile 당 $0.44 수준으로 떨어질 것으로 전망하는데 이는 현재 자가용 이용 비용 ($0.464-$0.608/mile)보다 저렴한 수준으로 내려갑니다.

 

 

 

UAM Ecosystem

UAM Ecosystem은 위 사진과 같이 구성됩니다. 기체 제작 / MRO / 비행 관제 / 인프라 / 디지털 인프라
한화시스템은 현재 System Provider를 지향하고 있으며 한국공항공사와 MRO services / Flight operations / Physical infrastructure를 협업하고 있습니다.

마지막으로 UAM 시장이 활성화함에 따라 아래 산업군에서 호재를 입을 것으로 전망합니다.
1) 배터리 산업 2) 자율주행 시스템 3) 첨단 제조 공정 4)위성통신 산업 5) 클라우드 산업

 

 

여기까지 UAM 산업 분석을 마치겠습니다.