‘이동성(Mobility)’ 분야에서 일어나고 있는 급격한 변화는 2차원(2D)의 지상운송수단을 넘어 3차원(3D)의 공중운송수단으로 확대되고 있다. 미래 교통수단의 ‘혁명’을 운운하면서 도심항공모빌리티(UAM), 에어택시, 드론, 수직이착륙기(VTOL) 등 많은 용어가 등장함에 따라 에어 모빌리티 관련 새로운 기술과 정보를 따라가기에도 버거운 세상이다. 차세대의 황금 노다지로 인식되고 있는 에어 모빌리티 시장은 어떻게 구성되어 있으며 주요 참여자들은 어떻게 대응하고 있는지 살펴보기로 한다. <편집자 주>

 

 

[뉴스투데이=최봉 산업경제 전문기자] UAM 시장에서 가장 앞서나가고 있는 기업을 꼽으라고 한다면 많은 전문가들은 미국의 조비에비에이션(Joby Aviation)이라 대답하는데 주저하지 않을 것이다.

 

조비에비에이션은 기술력, 자금력, 상용화 가능성 등 모든 면에서 경쟁자들에 비해 앞서나가고 있다는 평가를 받는다.

 

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• 탄탄한 기술력 보유, NASA와의 공동연구로 도약

 

조비에비에이션은 조벤 비버트(JoeBen Bevirt)가 2009년에 설립한 벤처기업으로, 그가 이전 회사(Velocity11, GorillaPod 등)를 매각하여 얻은 수익을 초기 자금으로 사용하여 인큐베이션한 여러 프로젝트 중 하나이다.

 

설립 초기에는 전기 모터, 비행 소프트웨어 및 리튬 이온 배터리를 포함한 전동 항공의 다양한 구성 요소를 탐색하는 데 많은 시간을 할애했다.

 

이러한 연구를 바탕으로 조비에비에이션은 자체 에어택시 개념을 개발하기 전에 NASA LEAPTech(Leading Edge Asynchronous Propellers Technology) 및 X-57 Maxwell 프로젝트에 참여하게 되었다.

 

조비에비에이션은 지금의 위치까지 오르는 동안 다양한 개발과정을 거쳐왔다.

 

조비에비에이션의 eVTOL(electric vertical takeoff and landing, 전동수직이착륙) 항공기의 최초 모델은 ‘모나크’ PAV(Monarch Personal Air Vehicle)로 불린다.

 

 

모나크 eVTOL 항공기의 사진과 영상은 2011년 4월 29일 미국 캘리포니아 산타로사(Santa Rosa)에서 열린 전기 항공기 심포지엄(Electric Aircraft Symposium)에서 처음 공개됐다.

 

당시 모나크 항공기의 구매가는 3만달러 미만이라는 소문이 돌았는데, 추정가격이 이렇게 낮았던 것은 항공기가 대량 생산된다는 가정 하에 전기 모터, 프로펠러, 항법 장비 및 컨트롤러 등을 저렴한 비용으로 조달 가능하다는 것에 기인한다.

 

모나크 eVTOL 프로토타입의 기체는 제작되었지만 설계에 대한 더 많은 분석이 이루어진 후 프로토타입 제작이 중단되었고, 모나크는 하늘로 날아오르지는 못했다.

 

이후 조비에비에이션은 계속해서 Joby Lotus(현재는 제작안함), Joby S2(현재는 제작안함) 및 Joby S4 양산 프로토타입 eVTOL 항공기를 제작했다.

 

 

후속 모델의 컨셉 개발과 제작은 NASA와 함께 했던 공동연구로부터 많은 도움을 받았다.

 

Joby Lotus는 VTOL 항공기가 24시간 비행 지속성(항속시간)을 달성할 수 있음을 입증하기 위해 NASA와 협력하여 설계되었다.

 

Joby S2는 Joby Lotus 및 NASA LEAPTech의 개념이 반영된 NASA와의 2년 간의 공동연구에서 확장되어 만들어진 작품이다. 초기의 Joby S2에는 날개의 앞쪽 가장자리를 따라 배열된 8개의 틸팅(Tilting) 프로펠러와 V자형 꼬리에 장착된 4개의 틸팅 프로펠러가 있다.

 

이후 조비에비에이션은 6개의 회전 프로펠러가 있는 모델로 발전하면서 현재의 Joby S4로 진화를 이어가고 있다.

 

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• 다양한 형태로 추진되는 eVTOL 항공기, 틸트 방식이 대세로...

 

■ eVTOL 추진방식 비교

 

eVTOL 항공기는 추진방식에 따라 다양한 형태로 구분되는데 대표적인 방식 3가지는 다음과 같다.

 

멀티콥터(Multicopter) 아키텍처는 드론을 사람이 탈 수 있는 크기로 확대한 것으로, 구조가 비교적 간단하며 디스크 부하가 적기 때문에 수직 이착륙, 호버링(공중정지) 등에 매우 효율적이다. 그러나 날개가 없기 때문에 순항 효율성이 떨어지고, 순항 비행 중 비효율성을 보완하기 위해 더 많은 배터리가 필요하므로 전체 항공기 중량이 증가한다.

 

리프트 & 크루즈(Lift & Cruise) 개념은 수직 이착륙을 위한 멀티콥터와 순항 비행을 위한 일반 항공기를 합친 형태이다. 이륙할 때는 지면과 수직 방향의 로터(Rotor)를 사용하고 전진할 때는 수평 방향의 로터로 속도를 내는 방식이다.

 

틸트 윙(Tilt wing) 및 틸트 로터(Tilt rotor) 개념은 날개에 달린 로터가 이륙 시에는 하늘로, 순항 시에는 기체 앞쪽으로 향하게 전환하는 형태로, 속도와 항속 거리 등 모두 면에서 우수하다. 하지만 전환 비행 중 비행 역학 설계에서 더 많은 문제가 발생할 수 있기 때문에 높은 기술력이 필요하며 제작비용이 비싸다.

 

 

벡터 추진(Vector thrust) 방식은 틸트 로터와 유사한 개념으로, 엔진이나 모터의 추진 방향을 조절하여 항공기의 자세 또는 각속도를 제어하는 형태이다. 특히 독일의 릴리움(Lilium)은 덕트 벡터 추진(Ducted Vector thrust) 방식을 기반으로 차별화를 추구하고 있다(릴리움에 대해서는 추후에 다룰 예정이다).

 

 

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