새로운 교통시스템인 드론 택시는 기체제작 뿐만 아니라 터미널건설(인프라) 및 서비스분야 이르기까지 경제적 파급효과가 매우 크기 때문에 정부와 기업체들이 과감히 투자하여 신속한 기술개발을 해야 할 것이다. 물론 이를 활성화하기 위해서는 해결해야 할 문제도 많다.
오늘날의 사회는 수많은 자동차로 교통혼잡에 직면해 있다. 특히 전 세계적으로 도시화(Urbanization)가 빠르게 진행되고 있으며, 대도시의 수는 점점 증가하고 있기 때문에 교통혼잡 문제는 더욱더 심화될 수밖에 없다. 그러나 이런 교통혼잡을 개선하기 위해서 지하철과 버스와 같은 대중교통의 공급을 무한정 늘릴 수는 없다. 또 도로와 철도의 확장에도 지상 교통혼잡은 지속될 것으로 전망된다. 따라서 근본적인 문제 해결을 위해서는 기존 교통체계의 패러다임을 바꿀 혁신적인 교통 시스템이 필요하다. 이런 교통혼잡을 개선하기 위해서 최근 기업들이 주목하는 분야 중 하나가 바로 UAM(Urban Air Mobility) 사업이다. 아직까지 UAM 사업은 상용화되지는 않았지만, 머지않아 도입될 것으로 보인다. 특히 전 세계적으로 이 분야가 급성장하고 있고, 교통 수송 효과와 경제적 파급 효과가 매우 높기 때문에 국가경쟁력을 선도해 나갈 수 있는 신산업으로 평가된다. 현대적 의미의 UAM이란 도심 내에서 드론택시를 통해 제공되는 교통 서비스를 의미하는데, 그중 K-UAM은 승용차로 1시간 걸리던 도심 30~50km의 거리를 향후 20분 수준으로 단축하는 것을 목표로 하고 있다. 즉, 김포공항에서 잠실까지 차량으로 73분 걸리던 거리를 12분이면 이동할 수 있게 만드는 것이다. 정부는 「도시의 하늘을 여는 한국형 도심 항공교통 로드맵(2020. 5)」에서 2040년까지 13조 원(제작 1.2조 원, 인프라 2.0조 원, 서비스 9.8조 원)의 개발비를 투자하겠다고 발표하였으며, 이 투자액을 전제로 분석한 결과 2040년까지의 약 24조 원에 달하는 경제적 파급 효과(생산유발 효과)가 있는 것으로 분석되었다(최자성, 황호원, 2020).
도시 간의 단거리 항공운송산업을 말하는 UAM 시스템은 [그림1]과 같이 1960~1970년대에는 헬리콥터(Helicopters), 1980년에는 틸트로터(Tiltrotors, 고정익+회전익+천이비행), 2000년대에는 소형항공기(The Small Aircraft Transportation System, SATS)와 소형 제트 항공기(Very Light Jet, VLJ), 2010년대에는 전기 동력 수직이착륙기(electric-powered Vertical Take-Off and Landing, eVTOL)의 형태로 발전하였다. 2017년에 도로에서의 주행과 하늘에서의 비행이 가능한 현대적 의미의 플라잉카(Flying Car)의 시초인 미국의 항공기 설계사 글렌 커티스(Glenn Curtiss)가 개발한 오토 플레인(Auto Plane)이 등장하였으나 플라잉카 모델은 활주로가 필요하고 내연기관 엔진을 사용하여 공해와 소음 문제가 있었다. 따라서 최근에는 이를 극복하고자 드론과 항공기를 결합하여 배터리와 모터를 추진동력으로 하고 활주로가 필요 없이 도심 옥상에 수직 이착륙이 가능한 현재의 드론택시(Drone taxi or Air taxi) 모델로 개발되고 있으며, 미국에서는 ‘드론택시’ 또는 ‘에어택시’라는 용어로 사용되고 있다.
드론택시에 대해 아직까지 국내법 및 국제법 등 정의된 것은 없지만, ‘수직이착륙 방식으로 사람이나 화물을 운송하는 유 · 무인 항행 비행체(수직이착륙+운송+유 · 무인비행체)’로 정의할 수 있다(최자성, 황호원, 2020). 즉 드론택시는 헬리콥터의 장점 중 전기 동력 수직이착륙(eVTOL) 방식을 보유하는 동시에 수직 이착륙과 공중 정지(Hovering), 저소음(멀티 로터), 친환경 및 저비용의 장점도 있기 때문에 저고도의 공중을 활용한 도시 단거리 항공운송산업인 UAM 신사업에 적합한 교통혁신 수단이 될 수 있다고 사료된다.
이에 현대자동차는 2020년 1월 개인 항공기 ‘S-A1’모형을 선보였고, 2020년 8월 영국 모빌리티 기업 ‘어반 에어포트(Urban Airport)’와 플라잉카 시제품 및 UAM 인프라 개발을 위해 업무협약(MOU)을 맺고 개인용 비행체( Personal Air Vehicle, PAV) 개발에 이어 이 · 착륙 및 탑승 시설을 갖춘 공항 인프라, 네트워크 서비스까지 사업을 확장해 생태계 전반을 이끌겠다는 구상이다. 한화 시스템도 2019년 미국 오버 에어와 손잡고 PAV ‘버터플라이’ 공동 개발에 나섰으며, 2025년 상용화를 목표로 개발하고 있다. 항공우주연구원은 2022년 유 · 무인 개인 항공기 ‘오 파브(OPPAV)’ 시제기를 선보일 계획으로 전기 배터리를 동력으로 하는 1인승 수직이착륙기를 시작으로 향후 2〜8인승도 개발할 예정이다.
그밖에 대규모 양산이 가능한 자동차 업계까지 기체 개발에 진출 · 투자 확대 중이다.
우버가 2019년 7월부터 맨해튼에서 존 F 케네디 공항까지 ‘우버 콥터(Uber Copter)’ 서비스를 도입하였듯이 우선 도심과 공항을 오가는 셔틀 노선이 먼저 적용될 가능성이 높아 보이며, 그 뒤에 도심의 출퇴근 통근 노선으로 확대 적용될 것으로 예상된다. 독일의 연구기관인 포르쉐 컨설팅(Porsche Consulting)에 따르면, 20km 이상의 거리에서는 드론택시가 전통적인 택시보다도 훨씬 매력적인 교통수단이다. 공항에서 도시까지 30km 거리를 속도 200km/h 이하로 10분 만에 도착할 수 있으며 비용은 약 123달러(약 14만 원) 정도로 예상된다. 이 결과를 국내에 적용해 환승(연결) 시간 및 탑승시간을 제외하고, 이동거리 30km당 비행시간 10분을 적용하여 계산하면 김포공항에서 서울역까지 택시로 이동 시 36분이 소요되지만 해상 공역(아라뱃길 및 한강)으로 UAM을 이용 시 7분(29분 단축) 만에 도착할 수 있고, 최단거리로 이동 시에는 5분(31분 단축) 만에 도착할 수 있을 것으로 추정된다.
드론택시는 새로운 교통 시스템이기 때문에 전용 터미널 구축 등 교통 플랫폼 전반을 건설해야 하므로 제작 외에 인프라(건설) 및 서비스 분야를 추가하여 3가지로 향후 21년 간의 생산유발효과를 분석하였다. 2020년부터 총 1.2조억 원의 제작 분야 투자에 따른 생산유발액은 2021년도에 1,295억 원이 되고 2040년에는 694억 원이 되어 2040년까지의 이들의 총합계는 2조 1,392억 원에 달하는 경제적 파급 효과가 예상된다. 또한, 2020년부터 총 2조억 원의 인프라 분야 투자에 따른 생산유발액은 2021년도에 221억 원이 되고 2040년에는 1539억 원이 되어 2040년까지의 이들의 총합계는 3조 6,768억 원에 달하는 경제적 파급 효과가 기대된다. 그리고, 2020년부터 총 9.8조억 원의 서비스 분야 투자에 따른 생산유발액은 2021년도에 192억 원이 되고 2040년에는 8,693억 원이 되어 총합계는 18조 6,789억 원에 달하며, 결과적으로, 2040년까지의 이들(제작+인프라+서비스)의 총합계는 약 24조 원에 달하는 경제적 파급 효과(생산유발 효과)가 예상된다.
앞에서 입증한 경제적 파급효과 따르면 드론택시는 터미널 건설에 따른 건설과 인프라 업계에도 새로운 바람을 불어넣을 수 있을 것이며, 터미널을 거점으로 새로운 상권이 형성되어 식음료 및 소비재 산업에도 적지 않은 영향을 미칠 것으로 예상된다. 따라서 정부와 기업체들이 과감히 투자한 투자와 준비를 해 새로운 성장 동력 발굴에 적극 나서야 할 것이다.
다수의 드론택시가 도시 하늘에서 자유롭게 비행하려면 저고도 영역에서 무인비행을 관리할 수 있는 무인항공기 교통관제 시스템(Unmanned Aircraft System Traffic Management, UTM)이 필요하다. 또한 안전하고 효율적인 별도의 이착륙 시설도 갖추어야 하는데, 접근성이 우수한 도심 내 운항을 전제로 이착륙 시설을 고려해야 한다. 한 예로 뉴욕항공은 고객 접근성이 편리한 도심 빌딩(Pan Am Building) 위의 핼리패드(Helipad)에서 서비스를 수행한 결과 이용객이 50% 증가하였다.
현재 기술로는 배터리 용량에 한계가 있기 때문에 초기에는 일정 수준까지만 충전하여 단거리를 운행하는 방식이 적용될 전망이다. 카트리지를 교환하는 방식으로 배터리를 교환하는 방식도 고려되고 있으나 기체 구조상 감항검사에서 어려움이 있는 실정이다. 따라서 현실적인 대안으로 현재의 무거운 리튬-이온 젤 타입 배터리에서 가벼운 전 고체 타입으로 진화할 것이고, 전 고체 배터리의 상용화가 가능해진다면 항속거리와 시간을 획기적으로 개선할 수 있을 것이다. 이외에도 장거리 비행이 가능한 하이브리도 방식도 가능한 대안이며, 배터리 크기를 줄일 수 있는 대체 소재 개발도 중요하다.
토지 상공에서의 비행 자유에 따른 토지소유권 침해에 대한 보상 및 이를 고려한 공역 개발이 필요하다. UAM은 도심지역에 운행될 예정인데 도시의 아파트 상공 비행에 대한 토지 상공 배상 문제와 소음배상 문제의 검토도 선행되어야 한다.
충돌 예상 물체의 속도, 위치, 각도 및 가속도 정보를 탐지하여 충돌 예상 물체가 감지되면 회피기동 알고리즘을 이용하여 자동으로 항로를 변경하였다가 원래 항로로 되돌아오는 자동 충돌회피 시스템이 필요하다. 동시에 이착륙 상태에서 가장 사고가 빈번한 만큼, 자동 이착륙 시스템이 반드시 수반되어야 한다. 사용 전파에 제약이 많은 ILS(Instrument Landing System) 계기착륙방식보다는 진입 중인 항공기의 활주로 끝에서 방위, 진입 각도, 거리에 대한 정보를 알려주는 방식인 MLS(Microwave Landing System) 방식이 도입되어야 한다. UAM은 주변 비행체들과의 충돌 방지 등이 필요하기 때문에 위성의 서포트도 반드시 필요하다.