도심항공교통(UAM) 착륙 시 충격 흡수 기술 개발

 

1. UAM 착륙 충격 문제의 특성과 기술적 중요성

도심항공교통(UAM)은 일반 항공기와 달리 헬리콥터처럼 수직으로 이착륙하는 eVTOL(전기 수직이착륙기) 기반의 이동 수단이다. 그러나 헬리콥터보다 훨씬 가볍고, 탑승자 보호 기준은 여객기보다도 더 엄격하게 수립해야 한다. 특히 착륙 과정에서 발생하는 낙하 충격(Vertical Impact Load)은 탑승객의 생명뿐만 아니라 기체의 내구성, 배터리 안전성, 반복 운항 효율성에 직접적인 영향을 미친다. 

eVTOL 기체는 대부분 복합재 또는 초경량 알루미늄 구조를 채택하기 때문에, 충격을 흡수할 수 있는 범퍼나 강체 프레임이 제한적이며, 착륙 충격을 분산·감쇠할 수 있는 에너지 흡수 기술을 설계 단계에서부터 반드시 고려해야 한다. 특히 도심 내 버티포트는 표면 공간이 제한적이며, 인근에 구조물이 밀집해 있기 때문에 정밀한 착륙을 해야하면서도 예기치 않은 경사 착지나 급하강에 대응할 수 있어야 한다. 

이에 따라 착륙 시 충격을 효과적으로 제어할 수 있는 다양한 기술들이 연구되고 있으며, 이는 단순히 ‘완충 장치’ 수준이 아닌, 기체 전체의 안전성, 기계적 구조, 제어 시스템과 통합된 복합 기술로 발전하고 있다.

 

2. 주요 충격 흡수 기술의 분류와 개발 사례

UAM의 착륙 충격 흡수 기술은 크게 세 가지 범주로 나뉜다:
① 기계적 구조 기반 충격 흡수 시스템,
② 스마트 소재 기반 흡수 장치,
③ 능동 제어형 착륙 감쇠 메커니즘이다.

첫째, 기계적 구조 기반 시스템은 항공기 랜딩기어 기술의 연장선에 있으며, 고강도 탄소섬유 프레임, 충격 흡수 스트럿(strut), 금속성 감쇠용 파이프 등을 활용하여 착륙 시 발생하는 수직 하중을 분산시키는 방식이다. 일례로 Lilium, Volocopter 등 유럽의 UAM 기업들은 고무-알루미늄 혼합 완충 스트럿을 사용하여 3~4m/s의 착륙 속도까지 승객에게 불쾌감을 주지 않는 수준으로 충격을 제어하는 시스템을 설계 중이다. 

둘째, 스마트 소재 기반 충격 흡수 기술은 최근 가장 주목받는 분야 중 하나다. 여기에는 형상기억합금(SMA), 비뉴턴 유체, 에어젤, 복합소재 스킨 구조 등이 포함되며, 충격이 가해졌을 때만 순간적으로 물리적 성질이 바뀌어 에너지를 흡수하는 방식이다. 특히 NASA와 공동 연구 중인 일부 스타트업은 층상 충격흡수재(Layered Impact-Absorbing Material)를 착륙 스키드 하부에 적용하여, 불균형 착지나 급하강 시에도 기체 손상 없이 착륙할 수 있는 시스템을 구현하고 있다. 

셋째, 능동 제어형 착륙 감쇠 기술은 센서 기반 착륙 예측 + 실시간 감쇠 조절 시스템을 통합한 모델이다. 이는 착륙 전 IMU 센서와 고도계, 기압계, GPS 등의 데이터를 활용해 기체의 하강 속도, 착륙 지점의 경사도, 바람 세기 등을 실시간 계산하고, 전기유압식 감쇠 장치를 착륙 순간 자동 조절함으로써 충격을 최소화하는 방식이다. 현대자동차의 Supernal 프로젝트는 이러한 제어형 착륙 시스템을 적용하여, 기체마다 상황별 착륙 충격을 ‘맞춤 대응’할 수 있는 기술을 개발 중이다.

 

3. 향후 기술 통합 방향과 한국형 UAM에의 적용 

향후 UAM 충격 흡수 기술은 기계적 완충 + 스마트 소재 + 능동 제어 기술의 통합 모델로 진화하게 될 것이다. 이는 단지 착륙 순간의 안전 확보를 넘어, 버티포트 회전율, 기체 유지보수 비용, 탑승자 심리 안정성까지 영향을 미치는 요소로 작용한다. 예를 들어, 일일 150회 이상의 착륙을 반복 수행해야 하는 상업용 UAM 기체는 충격 흡수 기술의 유무에 따라 기체 프레임 피로 누적 속도가 달라지며, 이는 정비 주기와 기체 수명에 직접적인 영향을 준다.

또한 승객 입장에서는 불쾌한 착지 경험이 서비스 만족도를 결정짓는 주요 요인 중 하나가 되며, 이는 향후 프리미엄 UAM 요금제,  VIP 전용 라인, 의료용 기체 등에서의 차별화 요소로 활용될 수 있다. 한국형 UAM(K-UAM) 프로젝트에서도 이 기술은 매우 중요하다. 특히 서울, 부산, 인천처럼 고층건물 밀집 지역에서의 착륙은 지붕 위 착지(로oftop landing) + 고풍속 환경 + 제한된 표면 공간이라는 3중 제약 조건을 안고 있기 때문에, 충격 흡수 시스템의 성능이 기체 안정성은 물론, 도심 안전관리와 보험 리스크 관리에도 직결된다. 

향후에는 AI 기반 착륙 감쇠 시뮬레이션, 디지털 트윈 기반 피로 분석, 버티포트 구조에 최적화된 충격 분산 패널 기술 등이 추가되어, 충격 흡수 기술은 단순 부품이 아닌 도심항공 생태계의 핵심 안전 장치로 인정받게 될 것이다.

 

<본문 요약>

• UAM 기체는 경량 구조 특성상 착륙 충격에 취약하며, 충격 흡수 기술은 필수다.
• 기계적 완충 장치, 스마트 소재, 능동 감쇠 제어 시스템 등이 동시에 연구되고 있다.
• K-UAM 프로젝트에서는 고층 밀집 도심 환경 대응을 위한 충격 흡수 기술 고도화가 필요하다.