3. 도심항공교통(UAM)의 핵심 기술: eVTOL(전기 수직이착륙기) 완벽 정리

1. eVTOL이란? – 기존 항공기와의 차이점

eVTOL(Electric Vertical Take-Off and Landing, 전기 수직이착륙기)은 전기를 동력원으로 사용하여 수직으로 이착륙이 가능한 항공기를 의미한다. 기존 헬리콥터와 비슷한 기능을 하지만, 배터리를 사용해 탄소 배출이 없고, 소음이 적으며, 유지 비용이 낮다는 점에서 차별성이 있다.

eVTOL이 기존 항공기와 가장 큰 차이를 보이는 부분은 다음과 같다.

🔹 전기 추진 방식: 기존 헬리콥터는 연료를 사용하는 터빈 엔진을 사용하지만, eVTOL은 전기 배터리를 이용한 모터로 작동한다.
🔹 수직 이착륙 기능: 활주로 없이도 도심 내 건물 옥상이나 버티포트(Vertiport)에서 이착륙이 가능하다.
🔹 소음 감소: 헬리콥터보다 프로펠러 크기가 작고, 전기 모터를 사용해 소음이 50~60% 줄어든다.
🔹 탄소 배출 0%: 친환경 모빌리티로, 기존 비행기나 자동차보다 훨씬 적은 탄소가 발생한다.
🔹 자율비행 가능성: AI 기반의 자율비행 시스템을 활용하면 조종사가 필요하지 않을 수도 있다.

이러한 특징 덕분에 eVTOL은 도심 내 이동수단(UAM)뿐만 아니라, 응급 구조, 화물 배송, 군사용 드론 등 다양한 분야에서 활용될 가능성이 높다.

2. eVTOL의 주요 기술과 설계 방식

eVTOL이 상용화되기 위해서는 몇 가지 핵심 기술이 반드시 필요하다.

① 전기 배터리와 에너지 저장 기술

eVTOL의 가장 중요한 요소는 배터리 성능이다. 현재 대부분의 eVTOL은 리튬이온 배터리를 사용하지만, 더 높은 에너지 밀도를 가진 '고체전해질 배터리(Solid-State Battery)'가 개발되면 비행시간이 대폭 증가할 수 있다.

   <배터리 비교>

• 리튬이온 배터리: 현재 상용화된 기술, 1회 충전 시 약 30~50분 비행 가능
• 고체전해질 배터리: 차세대 기술, 안전성이 높고 에너지 밀도가 2배 이상 증가할 것으로 예상
• 수소연료전지: 장거리 비행을 위한 대체 에너지원으로 연구 중

② 다양한 프로펠러 설계 방식

eVTOL의 설계는 프로펠러(로터)의 개수와 배치 방식에 따라 여러 가지 유형으로 나뉜다.

 가. 틸트로터(Tilt-Rotor) 방식: 수직 이착륙 후, 날개를 회전시켜 고정익 항공기처럼 비행 (예: Joby Aviation) 
 나. 멀티로터(Multi-Rotor) 방식: 여러 개의 로터를 사용해 헬리콥터처럼 수직 이착륙 (예: Volocopter)
 다. 리프트+크루즈(Lift+Cruise) 방식: 수직 이착륙용 로터와 순항용 프로펠러를 분리 (예: Airbus Vahana)

각 방식마다 장점과 단점이 있으며, 현재 기업들은 최적의 설계를 찾기 위해 다양한 연구를 진행하고 있다.

③ 자율비행 및 AI 기반 항공 관제 시스템

eVTOL이 대중화되려면 조종사 없이 자율비행이 가능해야 한다. 이를 위해 AI 기반의 충돌 방지 시스템, 항공 관제 시스템(UTM, Urban Traffic Management), GPS 연동 내비게이션 등이 필수적이다.

💡 실제 개발 중인 기술

• AI 기반 충돌 회피 시스템 (예: Lilium)
• 5G 연계 실시간 비행 제어 시스템 (예: Hyundai)
• 비행 중 배터리 소모 최적화 알고리즘 (예: Archer Aviation)

3. eVTOL 개발 현황 및 주요 기업 동향

현재 전 세계적으로 200개 이상의 기업이 eVTOL을 개발 중이며, 대표적인 기업은 다음과 같다.

기업국가주요 특징

Joby Aviation	미국	NASA 협력, 2025년 상용화 목표
Archer Aviation	미국	유나이티드항공 투자, 2024년 시험 비행
Volocopter	독일	2024년 파리 올림픽에서 첫 상용 비행 예정
Lilium	독일	장거리 비행용 날개형 eVTOL 개발 중
현대자동차	한국	2028년 K-UAM 상용화 목표
한화시스템	한국	UAM 교통 관리 시스템 개발

미국, 유럽뿐만 아니라 한국도 적극적으로 UAM 시장에 진출하고 있으며, 현대자동차는 2028년까지 완전한 eVTOL 모델을 상용화하겠다는 계획을 발표한 상태다.

4. eVTOL의 미래 전망과 과제

eVTOL은 2025~2030년을 기점으로 본격적인 상용화가 이루어질 것으로 예상되지만, 아직 해결해야 할 과제도 많다.

 가. 배터리 기술 한계: 현재 배터리로는 비행 시간이 짧아 장거리 운항이 어렵다.
 나. 항공 규제와 법적 문제: 기존 항공법과 다른 새로운 법적 기준이 필요하다.
 다. 운영 비용과 수익 모델: 초기에는 높은 비용이 예상되며, 대중화되기까지 시간이 걸릴 가능성이 크다.

그러나!
이 모든 문제는 빠르게 해결될 가능성이 높다. 2030년 이후, 우리는 하늘을 나는 택시를 일상적으로 이용하는 시대에 접어들 수 있다. AI, 배터리 기술, 항공 교통관제시스템이 개발되어 상용화되면, eVTOL이 자동차만큼 흔한 교통수단이 될 수도 있다.