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개인용 비행체
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개인용 비행체(Personal Air Vehicle, PAV)는 수직이착륙이 가능해 활주로 없이도 이동 가능한 비행체이다. 피에이브이(PAV)라고도 한다. 자동차가 전기차, 수소차, 자율주행차로 발달을 거듭하고 있는 가운데 4차 산업혁명 시대에 또 다른 교통 시스템인 개인용 비행체(PAV)가 나타났으며 이는 드론 및 항공 산업의 융합으로 나타난 새로운 교통수단이다. 자동차처럼 자신의 집에서 출발하여 원하는 목적지로 갈 수 있는 개인 소유의 비행체이다.
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국내외 개발 현황[편집]
대한민국[편집]
2020 CES에서 현대자동차는 스마트 모빌리티 솔루션 중 하나인 PAV 콘셉트 'S-A1'을 공개했다. S-A1은 해외 모빌리티 기업 우버와 함께 제작했으며, 특징으로는 조종사를 포함해 총 5명이 탑승 가능하다. 또한, 복잡한 도심 교통 상황을 고려해 전기 추진 방식의 수직이착륙이 가능하도록 설계되었다. 2021년은 도심항공모빌리티(UAM : Urban Air Mobility) 인프라 구축을 위해 영국 UAM 인프라 전문업체인 어반-에어포트와 기반시설 개발을 협력하는 등 2028년까지 상용화를 목표로 투자 및 개발에 박차를 가하고 있다.
방산기업인 한화시스템은 2019년 국내 최초로 도심항공교통(UAM)시장에 진출해 미국의 오버에어(Overair)사와 함께 전기식수직이착륙기(eVTOL : Electric Vertical Take Off and Landing) 버터플라이(Butterfly)를 개발 중에 있다.
개인용 비행체(PAV) 및 드론 시스템 제조 스타트업 숨비가 '서울 국제항공우주 및 방위산업 전시회 2021(서울 ADEX)'에서 PAV 실물 기체를 첫 공개한다. 숨비의 PAV는 국내 첫 개발 완료 단계에 있는 기체다. 숨비의 PAV는 축간거리 4미터, 높이 2.5미터의 크기다. 약 60분 이상 비행 가능하도록 설계됐다. 기체에는 제어·운용 핵심 기술인 'FCM(Flight Control Module) 비행제어 시스템'과 'LCM(Link Control Module) 통신 모듈'이 적용됐다. FCM 비행제어 시스템은 비행체의 모든 시스템에 대한 통합 운용을 담당한다. 자체 고장진단과 비상 백업 시스템 등을 갖췄다. PAV의 효율성과 확장성을 고려해 기능별로 모듈화 및 이중 설계해 문제 상황을 제어할 수 있다. LCM 통신 모듈은 데이터 송수신을 위한 기술이다. LTE, 라이다(LiDAR), 카메라 모듈 등 디바이스의 종류에 상관없이 연결할 수 있다.
유럽[편집]
네덜란드 업체 PAL-V는 인터넷을 통해 양산형 플라잉카를 세계 최초로 팔고 있다. 플라잉카는 자동차와 헬리콥터를 섞은 외관 디자인으로, 차량용 엔진과 비행용 엔진 모두 장착되어 있다. 이륙 시 활주로가 필요하다. 최대 500km의 거리를 180km/h의 속도로 주행할 수 있다. 하지만 PAL-V가 이륙하기 위해서는 활주로가 필요하다. 이는 도로 상황에 따라 도심 내에서 이륙할 수 없다는 단점을 갖고 있다.
에어버스(AIRBUS)는 교통상황 및 필요에 따라 지하 및 지상 그리고 공중에서 운영할 수 있는 복합 비행체인 POP UP NEXT를 발표했다. 인원이 탑승하는 중앙부의 캡슐이 휠 타입의 지상이동체와 8개의 프로펠러로 작동되는 비행체와의 결합으로 운영되며, 2020년에 실제 크기의 시제품을 통해 비행 테스트를 할 예정이다. 가장 큰 특징으로 아래 그림에서 볼 수 있듯이, 비행체 및 지상이동체, 하이퍼루프 형식으로 다중의 운용개념을 갖고 있다.
슈어플라이(SUREFLY)사는 2017년 파리 에어쇼에서 컨셉을 공개했다. 이 컨셉은 8개의 프로펠러를 이용하여 추력을 생성하고 배터리 백업기능을 포함한 가솔린 엔진을 사용하여 10분의 비행시간을 늘린다. 또한 안전성 확보를 위해 고장백업(Full Redundancy)과 비상착륙을 대비한 낙하산이 장착되어 있다. SUREFLY는 2명의 승객 또는 한 명의 승객과 짐을 포함하여 최대 약 250kg을 적재할 수 있으며, 총 이륙중량은 2500lbs(약 1,200kg)에 달한다. 기체는 탄소섬유로 제작되어 가벼우며, 약 70mph로 70mile(약 112km) 비행을 개발성능으로 보고 있다. 낙하산은 100ft(약 30m) 상공에서 작동되어 비상착륙에 대비한다.
독일 소재의 기업인 볼로곱터(Volocopter)는 2011년부터 비행실험을 시작했으며, 현재까지 1,000회가 넘는 비행테스트를 실시했다.
기체의 가장 두드러진 특징은 18개의 로터를 사용하고 저대역대 주파수를 발생시켜 가장 적은 소음을 들을 수 있게 고안했다는 것이다.
헝가리에 소재하고 있는 Bay Zoltan 회사는 바이크형태의 Tricopter를 개발하고 있다. 2015년 5월 경 유인비행테스트를 처음 실시했고, 비행시간은 약 15분 이상인 것으로 보인다. FLIKE 기체는 6개의 로터를 가지고 있으며 동축반전(Coaxial) 형태로 설계되었다. 동력원으로는 리튬 폴리머(Lithium Polymer) 배터리를 사용하며, 약 15분에서 20분의 하버링 능력과 약 30분에서 40분사이의 순항비행 능력을 목표로 하고 있다. 이 외의 구체적인 사양은 아직 공개되지 않았다.
미국[편집]
미국 실리콘밸리에 개발 거점을 두고 있는 스타트업 오프너(OPENER)는 블랙 플라이라는 초경량 비행기를 만들었다. 수직이착륙이 가능할 뿐만 아니라 바퀴가 없어도 안전하게 착륙할 수 있다. 블랙 플라이는 조이스틱으로 쉽게 조종할 수 있다. 따라서 별도 항공기 조정 면허가 필요하지 않다. 또한, 상용화된 전기자동차보다 전력 소비가 낮아 친환경 모빌리티로 주목 받고 있다.
미국 소재 기업인 호버서프(Hoversurf)는 호버바이크s3 모델을 선보였다. 해당기체는 탑승자의 무게에 관계없이 편안하게 탑승할 수 있다. 최대 속력은 96km/h이며 권장안전고도인 5meter(16ft)에서 운용할 수 있다. 안전기능상의 특징은 AT(auto-take-off), AL(auto-landing), Alt hold(고도 유지), 수동조작과 RC(Remote Control) 조작이 가능하다. 동력은 LiNiMnCoO2 - Lithium manganese nickel 배터리를 사용하며, 배터리 용량은 12.3kWh이고 40분간 비행할 수 있다. 실제 비행시간은 기상에 따라 10분에서 25분 사이이며, 2.5시간 이내에 배터리 탈부착 없이 충전할 수 있게 설계되었다. 현재 장착된 새로운 엔진은 각각 33kw까지 파워를 상승시켰으며, 새로운 탄소재질의 프로펠러는 기존의 이중 프로펠러보다 소음이 10% 절감된 효과를 보인다. 새 프로펠러는 총 364kg의 추력을 발생시킬 수 있다. 최근 Hoversurf사는 ’19년 7월에 S-시리즈의 조종사를 훈련시키는 프로그램을 마치는 등 실용화에 힘쓰고 있다.
또 다른 기업인 에어로팩스(AEROFEX)사는 지면효과(Ground Effect)를 활용한 바이크형식의 기체를 개발 중에 있다. 또한 기체의 앞뒤에 덕트(Ducted Fan)를 구성하여 비행 효율을 향상시키고자 한다. 이 비행체는 탐색 및 구조, 국경 순찰, 재난방재, 농업, 교통수단 등의 사용목적을 가지고 있으며, 지면으로부터 10ft(약 3m)상공에서 시간당 45mile(약 72km)을 비행하는 목표로 개발 중에 있다.
2021년 11월 미국 기업인 제바 에어로와 워싱턴주립대가 공동으로 미확인비행물체(UFO)의 전형적인 모양새를 쏙 빼닮은 1인용 비행체 시제품을 만들었다고 보도됐다. 이 비행체의 겉모습은 전형적인 UFO를 닮았다. 지름 2.4m에 중량은 317㎏으로 만들어졌다. 동체 위아래에는 각 4개씩, 모두 8개의 프로펠러가 달렸다. 동력은 배터리 저장된 전기에서 얻는다. 탑승 방법도 독특하다. 지갑 속에 신용카드를 꽂듯이 사람이 비행체 안에 몸을 곧게 펴고 탄다. 엉덩이를 지면으로 향한 채 의자에 앉는 일반적인 비행기와는 다르다. 연구진은 조종 방법을 최대한 단순하게 할 예정이다. 궁극적으로는 자율비행을 목표로 하고 있다. 이 비행체는 헬기처럼 수직으로 이륙한 뒤 자세를 바꿔 고정익 비행기처럼 날 수 있다. 활주로가 필요 없는데다 일단 하늘에 올라가면 고속으로 비행할 수 있다는 뜻이다. 착륙할 때에는 다시 기체를 수직으로 세워 하강한다. 실용화한다면 사용자는 자신의 집과 사무실 인근에 좁은 공터만 확보하면 된다. 연구진은 순항 속도는 시속 257㎞, 항속거리는 80㎞를 달성하는 것이 목표다. 도심에서 출퇴근용으로 사용하는 것은 물론 도시간, 또는 육지와 섬 사이를 오가는 중거리 교통수단으로 쓰는 것도 가능한 수준이다. 사람을 태운 시험 비행은 3~6개월 안에 시행될 것이라고 연구진은 덧붙였다.[1]
중국[편집]
중국의 이항184(EHANG 184 0는 동력 시스템의 비정상적인 작동에도 승객의 안전을 보장하고 정상 운항을 유지하도록 고장에 대한 안전 시스템을 가지고 있다. 예를 들어 부품이 고장이나 연결이 끊긴다면, 가장 가까운 착륙가능지역에 즉시 착륙함 으로써 안전을 보장한다. 그 밖에도 기체마다 암호화된 통신 기능을 지원한다.
사용자 인터페이스는 장착된 스크린에 포인트 형식으로 항로를 구성하고 이착륙 또한 자동으로 실시된다. EHANG 184는 저고도 통제센터를 구비해 기체와 온라인상으로 연결되어 있으며, 악기상 조건에서 비행을 금지하는 통제 시스템을 갖고 있다. 또한 20119년 8월 20일에는 세계 최초로 UAS(Unmanned Aircraft System)에 대한 LV2에 해당하는 안정성 증명을 받았다.
EHANG 184는 전체 에너지 소모량과 각 모터가 내는 최대 파워, 하버 및 크루즈 비행시간, 평균 속력과 최대 운용고도 등 비교적 구체적인 사양에 대해 공시했다.[2]
드론(Drone), 무인기(UAV) 및 개인용 비행체(PAV)의 개념[편집]
대부분의 사람들은 비행기와 헬리콥터를 제외한 비행체를 포괄적으로 드론(Drone) 혹은 무인기(UAV)라고 부른다. 그렇다면 PAV와는 무엇이 다를까? PAV에 대한 정의를 명확하게 알기 위해 드론과 UAV의 정의를 짚고 넘어가야 한다.
대체로 비전공자들은 드론을 네 개의 모터와 프로펠러로 구동되는 수직이착륙 비행체인 쿼드로터(Quadrotor)를 떠올린다. 조금 더 명확하게 말하자면 쿼드로터는 멀티로터로 구분되는 무인비행장치의 한 종류이다. 용어의 혼동을 막기 위해서 드론의 정의를 해보면 드론은 조종사가 탑승하지 않고, 원격으로 조종되는 무인항공기(UAV : Unmaaned Aerial Vehicle)를 의미하며, 사전에 입력된 프로그램에 따라 조종사가 탑승하지 않고 무선전파 및 유도에 의해 비행 또는 조정이 가능한 무인비행체로 정의하고 있다. 우리가 일반적으로 부르는 드론(쿼드콥터)은 다양하게 표현되고 있는데, 국내법 중 항공안전법에서는 초경량비행장치의 무인비행장치 중 무인비행동력장치로 정의한다. 또한 드론을 다양한 분류 기준에 따라 구분할 수 있지만, 국내 항공법상으로는 자체중량을 기준으로 150kg 초과시 중·대형 무인항공기, 150kg 이하는 무인동력비행장치로 구분하고 있다.
결론적으로, 우리가 흔히 사용하는 무인기(UAV)와 드론(Drone)은 같은 개념이지만, 편의상 고정익 무인항공기를 무인기(UAV), 멀티로터(Multirotor)형 무인비행동력장치를 드론(Drone)이라고 부르고 있다는 것을 알고 사용해야 한다.
PAV는 개인용 항공기로서, 개인 소유의 비행체로 Point-to-Point 또는 Door-to-Door 개념(비행체를 이용하여 공항에서 공항 또는 집에서 집으로 이동)을 수행할 수 있는 비행체를 의미한다. 최근 NASA는 제5회 PAV Centennial Challenge대회에서 좌석수, 순항속도, 쾌적성, 신뢰성, 조종성, 운행 모드, 전천후 비행, 사용 연료, 항속거리, 공항 이용 등의 조건을 제시하여 보다 구체적으로 PAV의 개념을 정의하기도 했다.[2]
개인용 비행체(PAV)의 분류[편집]
PAV는 운용방식과 이착륙방식에 따라 구분된다. 운용방식에 따른 구분은 단일모드(Single Mode) 및 이중모드(Dual Mode)로 구분되고, 이착륙방식에 따른 구분은 CTOL(Conventional Take-off and Landing), STOL(Short Take-off and Landing), SSTOL(Super Short Take-off and Landing), ESTOL(Extremely Short Take-off and Landing), VTOL(Vertical Take-off and Landing)로 구분된다. 여기서 단일모드는 항공기로서 공중항행만 가능한 것을 의미하며, 이중모드는 지상 및 공중에서 복합적으로 운행 및 운항이 가능한 것을 말한다. 그리고 이착륙 방식에서 CTOL은 고정익 항공기로 긴 활주로를 이용하여 이착륙하는 항공기를 말하며, VTOL은 회전익 항공기로 긴 활주로가 필요하지 않고, 수직으로 이착륙이 가능한 항공기를 말한다. STOL, SSTOL, ESTOL은 STOL과 VTOL의 중간개념으로 이해하면 된다. 대표적으로 CTOL은 여객기, VTOL은 헬리콥터를 생각하면 된다.
우리나라는 70% 이상이 산악지형이며, 인구가 대부분 도시에 밀집되어 있어 활주로를 이용해야 하는 CTOL방식의 항공기보다는 VTOL방식의 항공기가 더 적합하다고 볼 수 있다.[2]
PAV 개발 역사[편집]
각주[편집]
- ↑ 크르타, 〈미국에서 개발 중인 개인용 비행체. 비행접시를 닮았고 수직이착륙이 가능하다. 승객은 몸을 쭉 편 채 탑승한다.〉, 《네이버블로그》, 일자
- ↑ 2.0 2.1 2.2 정성민, 박규순, 〈개인용 비행체(PAV)의 국내외 개발동향 및 군사적 활용방안〉, 《비밀조선》, 2021-05-26
참고자료[편집]
- 〈개인용비행체〉, 《위키백과》
- 정성민, 박규순, 〈개인용 비행체(PAV)의 국내외 개발동향 및 군사적 활용방안〉, 《비밀조선》, 2021-05-26
- 최태범 기자, 〈드론기업 숨비, 아덱스서 '개인용 비행체' 실물 첫 공개〉, 《머니투데이》, 2021-10-15
- 최윤정 기자, 〈현대차-우버, CES서 '개인용 비행체' 콘셉트 공개…3년뒤 상용화〉, 《연합뉴스》, 2020-01-07
- 강계만 기자, 〈현대차, 하늘나는 개인용 비행체 만든다〉, 《매일경제》, 2020-01-07
같이 보기[편집]
