국토부, 한국형 도심항공교통(K-UAM) 김포공항에서 '종합실증' 진행

2025년 상용화 앞두고 11일 김포공항에서 종합실증 행사 열려
기체 비행 맞춰 서비스‧교통관리 모의시험, 생태계 기술력 홍보
"민관합동 실증사업으로 'K-UAM 그랜드챌린지' 프로그램 시작할 것“
  • 문기환 기자 / 2021-11-11 16:31:53
▲11일 진행한 도심항공교통(UAM) 시연행사 

 

[하비엔=문기환 기자] 국토교통부가 11일 김포공항에서 한국형 도심항공교통(K-UAM, 이하 UAM) 공항실증을 진행했다.


UAM (Urban Air Mobility)은 전기동력‧저소음 항공기와 수직이착륙장을 기반으로 도심 환경에서 사람과 화물을 안전하고 편리하게 운송하는 차세대 첨단교통체계를 말한다. 

이번 실증은 오는 2025년 UAM 최초 상용서비스가 도입될 공항환경에 한국형 운용개념(ConOps: Concept of Operations)을 적용하고 검증하는 자리였다.


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 기체, 운용서비스, 교통관리 측면에서 진행했다.

기체는 국내외 개발기체들이 비행시연과 지상전시 분야에 참여했다.

미국, 유럽 등에서 다수의 공개시연을 수행한바 있는 멀티콥터형(Multicopter Type: 회전축이 고정된 다수의 프로펠러를 이용해 이착륙‧전진비행하는 형태)이며 프로펠러들의 회전속도 등을 조절해 비행 제어를 한다. 이날 해외 2인승 기체가 참여해 공항 내 비행시연 임무를 맡았다.

 

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

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

OPPAV (Optionally Piloted Personal Aerial Vehicle)의 목적은 1인승 기술검증 시제기(프로토타입) 개발을 통한 UAM 비행제어, 전기분산추진 및 인증 관련 기술을 개발하는 것이다.       

 

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

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

 

OPPAV에는 미국에 이어 세계에서 두 번째로 항공기급 틸트 시스템개발에 성공한 항공우주연구원의 원천기술이 적용된다. 내년까지 실물크기의 기체를 완성해 시험비행에 들어갈 예정이다.

틸트형은 프로펠러의 회전축을 이착륙 때는 수직으로, 전진할 때는 수평으로 조정(tilt)해 비행하는 형태다. 
 

OPPAV R&D는 오는 2023년에 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. 


멀티콥터형 1인승급은 크기2.8m이며 최대이륙중량 160kg, 최고속도 90km/h(순항속도 43km/h), 프로펠러/모터 6개 재원과 성능을 갖췄다. 


한편, 김포공항 실증현장에는 국내기업 개발기체 모형, 국제 PAV(Personal Air Vehicle의 약자. 도심운항이 가능한 개인용 소형비행체를 말함) 기술경연대회 입상기체 등이 전시돼 개발자들의 기술력과 개발비전 등을 눈으로 확인할 수 있었다.


최근에는 UAM에 쓰일 전기동력 분산추진 수직이착륙 비행체(electric Vertical Takeoff & Landing, eVTOL)와 비슷한 의미로 사용되기도 한다.

UAM의 미래 서비스 운용모델 적용

 

이번 실증에는 UAM의 미래 서비스 운용모델이 적용됐다. 지난 9월 정부가 발표한 'K-UAM 운용개념서'에서 보여준 초기 상용서비스 운용형태를 모티브로 했다.

 

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 배치됐다.  

 


한국공항공사가 제작한 공항형 버티포트의 모형이 전시돼 눈길을 끌기도 했다.

버티포트에 적합한 신속 보안검색 장비(R&D)도 비치되어 보안검색의 정밀성은 높이고 승객의 대기시간은 줄이는 UAM 서비스 개념을 경험할 수 있었다.

각국의 기술경쟁이 치열한 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 : System Wide Information Management, 차세대 항공교통관리정보 인프라)에 UAM 비행정보를 연동해 기존 국내‧국제선과의 통합 모니터링을 실시했다.

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

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 소개됐다.

정밀한 교통관리와 서비스제공자 간 실시간 정보공유가 가능한 민간개발 UAM 교통관리기술과 운용개념도 전시됐다.

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 오는 2022년부터 2025년까지 '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 진행됐다.

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

한국형 도심항공교통 공항실증은 오는 16일 인천공항 일대에서도 개최된다.

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

UAM 시연과 케이(K)-드론시스템(드론의 비행계획승인, 위치정보 모니터링, 주변 비행체와의 충돌방지 기능을 하는 드론교통관제시스템(R&D 진행 중)실증도 함께 진행될 예정이다.

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

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 기획됐다.

오는 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 수립한 바 있다.

 

이날 실증에 참석한 노형욱 국토부 장관은 "2025년 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 중요하다"고 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.

 

'K-UAM 그랜드챌린지'은 오는 2025년 초기 상용화에 필요한 기체‧운항‧교통관리‧인프라 등 UAM 교통체계 전반에 대한 종합실증프로그램이다. 

 


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.

 

 

 

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