[NIE] 비행기보다 편리하고, 헬리콥터보다 안전한 꿈의 자동차, 하늘을 날다

1. 주제 다가서기

바쁜 출근 시간, 자동차로 가득 찬 도로에서는 경적 소리와 사람들의 짜증과 한숨이 들끓는다. 그러자 한 자동차 내부에서 프로펠러와도 같은 부속품이 자취를 드러내고 힘차게 날갯짓을 하자 자동차가 공중으로 솟아오르더니 유유히 하늘을 난다. 꽉 막힌 도로 위에서 자유롭게 질주하는 Flying car의 위용은 단연 독보적이다. 어릴 적 외국 영화에서 신기하게 바라보던 장면이다. 그러나 이제는 더 이상 머나먼 미래의 이야기가 아니다. 우리나라를 비롯한 미국, 중국, 일본 등에서는 전기수직이착륙(eVTOL)을 활용한 미래형 도심항공교통(Urban Air Mobility, UAM) 구축에 박차를 가하고 있고 중국 자동차 기업 체리는 수직 이착륙 전기차가 80km 거리의 첫 시험 비행에 성공했다.

이 새롭고 놀라운 기술의 개발은 단순히 미래 공상 만화가 현실화되었다는 흥미진진한 이슈에만 그치는 것은 아니다. 하늘을 나는 자동차가 미래의 도시교통수단으로 기능하려면 항공 기체, 이착륙 시설, 플랫폼, 이러한 체계를 지휘하고 관리하는 인력이 필요하다. 또한 안전 문제 해결, 기체 가격과 에너지 가격 하락 등 여러 조건이 뒷받침되어야 한다.

새로운 기술 앞에 해결해야 할 복잡한 문제들이 아무리 산재해 있더라도 인류는 결국 그 기술을 상용화했고 생활은 더욱 편리하고 효율적으로 발전했으며 우리의 많은 걱정들은 기술의 눈부신 활약의 뒤안길로 스러졌다. 우리는 이를 그동안 인류 문명 발전사를 통해 목격해 왔다.

이번 토론에서는 미래에 인류가 이용할 대중교통 체계인 UAM의 특징과 이를 상용화하기 위해 필요한 요소, 해결해야 할 문제에 대해 알아본다. 또한 이로 인해 현대인의 생활 방식이 어떻게 변화할 것인지 예측해 보도록 한다.

2. 주제 관련 읽기 자료

[자료 1] “‘하늘을 나는 차’ 선점하라”… 글로벌 패권경쟁 후끈(문화일보 2024. 10. 31)

[자료 2] AI·5G 기술로 하늘 위 교통길 현실화… 뜨고 내리는 ‘버티포트’ 조성이 핵심(서울신문 2024. 10. 24.)

[자료 3] 한·미·일·중 "하늘 나는 자동차 내년 상용화"(한국경제 2024. 11. 4.)

3. 동기유발 질문

• 과거 인류는 짐마차, 말 등을 타고 이동했다. 현대인은 자동차, 지하철, 버스, 기차, 비행기 등 훨씬 다양한 교통수단을 활용하여 멀리 떨어진 곳도 쉽게 이동하고 있다. 그렇다면 미래에 인류가 이용할 대중교통 수단은 어떤 형태일지 생각해 보자.

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4. 기사 읽고 활동하기

<활동 1>

“‘하늘을 나는 차’ 선점하라”… 글로벌 패권경쟁 후끈

지금으로부터 27년 전인 1997년, 프랑스 영화감독 뤽 베송의 영화 ‘제5원소’에는 마천루 사이를 질서정연하게 날아다니는 자율주행 자동차들이 등장해 관람객들의 눈길을 사로잡았다. 영화의 배경인 2259년이 되려면 아직 235년 정도 남았지만 세계 각국은 지금 영화에서나 볼 수 있던 하늘을 나는 자동차 기술 선점을 위한 글로벌 패권 경쟁에 한창이다. 상상 속에서 존재하던 ‘플라잉카’(Flying car), ‘드론택시’(Drone taxi)가 우리 생활 속으로 들어올 날이 머지않았다는 의미다. 우리나라도 2025년 상용화를 목표로 ‘K-도심항공교통(UAM·Urban Air Mobility)’ 구축에 가속도를 내고 있다.

31일 국토교통부·한국교통안전공단·한국항공우주연구원 등에 따르면, UAM은 복잡한 도시의 교통지옥을 해결하고 미래 먹거리를 확보하기 위해 인공지능(AI)·반도체·배터리 등 첨단기술을 집약한 항공 기반 차세대 첨단교통체계다. 300∼600m 저고도 비행이 가능한 전기동력 수직이착륙기(eVTOL·electric Vertical Take Off&Landing)와 버티포트(Vertiport·수직이착륙 항공기의 이착륙, 충전, 정비 및 승객 탑승이 이루어지는 터미널)를 이용해 도심에서 사람이나 화물을 안전하고 편리하게 운송하는 항공교통체계라고 이해하면 된다. 전기를 기반으로 하는 eVTOL 중심으로 개발되고 있기 때문에 전 세계적인 ‘탄소제로’ 흐름과도 맥을 같이 한다. 초기에는 조종사가 탑승해 운항하지만 성장기를 거쳐 성숙기에 이르면 자율비행 방식이 도입될 것으로 전망된다.

주요국들은 앞다퉈 UAM 개발에 열을 올리고 있다. 중국의 ‘저고도 경제’가 대표적이다. 유·무인 항공기의 고도 1000m 아래 비행을 통한 여객·화물 운송, 관광, 음식배달·택배 등의 경제 생태계 조성 사업이다. 시장 규모 확대 전망에 중국 내 저고도 경제 관련 기업은 이미 6만9000개를 넘어섰다. 최근 중국 전기차 스타트업의 자회사가 베이징(北京)-톈진(天津)-허베이(河北)에서 플라잉카를 시연하기도 했다. 미국에선 UAM 기체 제조 기업인 조비 항공이 지난 2월 아랍에미리트(UAE) 두바이 도로교통청과 서비스 계약을 체결하고 내년 초를 시작으로 향후 6년간 에어택시를 독점 운영하기로 해 화제를 모았다.

우리나라도 UAM 시장 선점을 위한 기술개발·인프라 조성이 이뤄지고 있다. 정부는 올 4월 세계 최초로 ‘도심항공교통 활용 촉진 및 지원에 관한 법’(도심항공교통법)을 제정해 UAM 기체가 기존 항공법 제한을 받지 않고 신기술 개발을 진행할 수 있도록 길을 텄다. 전남 고흥에서 내년 3월까지 1단계, 이후 수도권에서 2단계 실증사업 완료 후 2025년 말부터 상용화한다는 계획이다. 정부와 재계에선 현대자동차그룹의 UAM 법인인 슈퍼널에 주목하고 있다. 슈퍼널은 올 초 선보인 수직이착륙기 ‘S-A2’를 오는 2028년 미 로스앤젤레스(LA) 올림픽에서 본격 출시하고 연간 100∼200대 규모로 생산할 방침인 것으로 전해진다.

(출처: 문화일보 2024. 10. 31)

1-1) UAM이 등장하게 된 배경이 무엇일지 생각해 보자.

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1-2) 저고도 경제에 속하는 UAM이 기존의 대중교통체계에 비해 갖는 장점에 대해 말해 보자.

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<활동 2>

AI·5G 기술로 하늘 위 교통길 현실화… 뜨고 내리는 ‘버티포트’ 조성이 핵심

#. 승객이 도심항공교통(UAM) 애플리케이션(앱)을 켜고 출발지, 도착지, 이용 시간을 지정하면 기상, 버티포트(지상 인프라) 상태 등 여러 요건을 감안한 복수의 비행 가능한 경로와 비행 계획서가 생성된다. 이후 경로 추천 기술을 통해 안전하면서도 빠른 경로가 자동으로 지정된다. 비행 일정을 확인한 승객은 예약된 탑승장으로 이동해 UAM에 탑승한다.

스마트폰 앱을 통해 택시를 호출하듯 가까운 미래에는 뻥 뚫린 하늘길을 나는 UAM을 집 앞에서 편하게 이용할 수 있을 것으로 보인다. 인공지능(AI), 5세대(G) 통신 등 기술이 발전하면서 영화 ‘제5원소’에 등장하는 도심 속 하늘을 나는 자동차는 더 이상 상상 속 이야기가 아니다. 다만 상용화를 앞당기려면 기술적 문제 해결을 비롯해 인프라 조성, 수익성 담보, 규제 완화 등 정책적 지원이 함께 이뤄져야 한다는 설명이다.

정민철 한국공항공사 IAM사업단장은 23일 서울 중구 웨스틴조선호텔에서 열린 ‘2024 서울미래컨퍼런스’에서 “비행기가 (도심을) 날아다니면서 장애물에 부딪치지 않기 위해선 초고도화된 AI와 자율운항 등 여러 기술이 필요하다”면서 “아직은 헬기가 날아다니는 하늘길까지 통신망이 도달하지 않고 지금 당장 (교통 혼잡을 해결할 정도의) 비행기를 많이 만들어 낼 수도 없지만 우리가 추구해야 할 방향은 맞다고 본다”고 말했다.

하늘을 나는 필수 3요소로 비행기, 이착륙 장소, 교통관리시스템과 운영 인력을 꼽은 정 단장은 이 중에서도 항공기가 뜨고 내리는 버티포트가 도심 항공 모빌리티의 핵심축이자 상용화의 가장 큰 장애물이 될 것으로 내다봤다.

김정일 SK텔레콤 부사장은 예약-탑승-비행-지상교통 등 일련의 과정이 매끄럽게 연결되지 않으면 UAM의 가치가 떨어질 수밖에 없다며 ‘끊김 없는 연결’을 강조했다.

집에서 이착륙 장소까지 그리고 UAM 이용 후 최종 목적지까지 이동이 불편하다면 한강 수상 택시가 성공을 거두지 못한 것처럼 이용률이 저조할 수밖에 없다는 것이다. 김 부사장은 “버티포트를 하나 짓는 데만 해도 비용이 막대하다. 중앙정부, 지방자치단체가 공공자금을 투입해 버티포트를 공공 자산화하는 등 초반에는 지원이 필요하다”고 말했다.

(발췌: 서울신문 2024. 10. 24.)

2-1) UAM은 어떤 기술을 기반으로 하는지, UAM을 실현하기 위해 필요한 요소가 무엇인지 생각해 보자.

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2-2) UAM이 안전하고 편리하게 상용화되기 위해서는 어떤 문제를 해결해야 할지 생각해 보자.

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<활동 3>

한·미·일·중 "하늘 나는 자동차 내년 상용화"

다가올 미래 변화상에 관련한 기술 지문은 수능에서 종종 등장합니다. 비문학 지문으로 나오는 경우도 있고, 화법과 관련해 나올 가능성도 염두해야 하지요. 요즘 뉴스에 자주 나오는 기술이 있습니다. 도심항공교통(Urban Air Mobility, UAM)인데요, 쉽게 말해 하늘을 나는 자동차입니다. 먼 미래 이야기 같나요? 아주 먼 미래도시의 이야기만은 아닙니다. 수년 내로 우리가 직접 마주할 미래 기술이죠. UAM은 전기수직이착륙(eVTOL)을 활용한 미래형 도시교통체계를 말해요. 사람이 탑승 가능한 드론을 떠올리면 쉽습니다. 서울 시내 곳곳에 기체들이 날아다니는 상상을 해 보세요. 먼 미래 이야기 같나요? 그렇지도 않습니다. 현재 전 세계에서 UAM 경쟁이 치열해요. 2025년부터 글로벌 상용화를 하겠다며 미국·유럽·중국·일본·한국 등 주요 선진국이 기체 개발 및 인증 등을 추진하고 있습니다. 한국도 국토교통부를 중심으로 1차 실증 사업을 마무리했어요. 2040년대에는 글로벌 eVTOL 운용 대수가 22만 대까지 늘어날 전망입니다. 이제 혼잡한 도심 교통에서 벗어나 UAM을 통해 빠르게 다닐 수 있는 시대가 열릴 것입니다.

UAM을 상용화하려면 항공 기체, 이착륙 시설, 플랫폼이 필요합니다. 이 중 가장 중요한 것은 안전문제와 직결된 항공 기체입니다. UAM용 항공 기체 유형은 크게 VTOL과 STOL로 구분할 수 있어요. VTOL(Vertical TakeOff and Landing)은 수직이착륙 타입으로 활주로가 필요한 STOL(Short Take-off and Landing) 대비 도심 운행에 유리해요. 그래서 대부분 업체는 VTOL을 개발 중이죠.

eVTOL도 형태와 추진 방식에 따라 종류가 다릅니다. 비행에 필요한 날개가 있는지로 고정익(비행기 같은 날개가 있음)과 회전익(헬리콥터 형태)으로 구분하죠. 고정익은 날개에 작용하는 양력을 이용하는 것이지만 이착륙을 위한 힘이 별도로 필요해요. 회전익은 수직이착륙에 용이하지만, 날개가 없다 보니 순항 중 효율이 떨어지요. 그래서 긴 거리에는 불리합니다. 추진 방식에 따라서는 멀티콥터형, 복합형, 틸트형으로 구분하기도 합니다.

UAM은 어떤 사회적 변화를 만들게 될까요. 이동이 용이해지면 도시는 한층 더 효율적으로 움직입니다. 사람들의 시간 개념을 바꾸기 때문이죠. 또 도시는 더욱 빠르게 돌아갈 수 있게 됩니다. 수평적으로 발전하던 도시는 수직 발전을 가속하죠. 초고층 빌딩의 효율성이 높아지고 핵심 도심은 더욱 밀집될 겁니다. 부동산에도 영향을 미칠 수 있어요. UAM 덕에 굳이 복잡한 서울에 살지 않고, 교외에서 넓은 부지를 누리며 살다가 출퇴근할 수 있겠죠. UAM이 대중교통 영역까지 확장하면 교육 등에도 영향을 줍니다. 지방자치제도에도 변화를 불러오겠죠. UAM의 과제는 몇 가지 의문이 듭니다. 헬리콥터와 다른 점은 무엇일까요. 우선 소음 부분입니다. 전기 에너지를 사용하다 보니 헬리콥터에 비해 소음이 거의 없어요. 유지비도 낮죠. 그 대신 안정성은 더 높다고 평가받습니다. 이는 ‘분산 전기 추진 기술’이라 불리는 DEP 덕분입니다. 이 기술은 배터리를 통해 공급받는 전기에너지를 여러 개의 추진체(로터, 프로펠러, 팬 등)로 보내요. 여러 추진체가 연결돼 있어 하나가 문제 되더라도 다른 로터가 구동하죠.

또 다른 문제는 가격입니다. 자동차가 처음 세상에 등장했을 때를 떠올려볼까요. 당시에는 누구나 쉽게 자동차를 탈 수 없었어요. 너무 비쌌기 때문입니다. 소득 수준에 따라 도보, 마차, 자동차 순으로 이동 속도가 달랐죠. 이는 각자의 시간도 효율도 달랐다는 얘기입니다. 지금은 누구나 비슷한 시간으로 이동하며 살아갑니다. UAM이 상용화되더라도 지금의 지하철처럼 누구나 쉽게 이용하는 시대가 오려면 많은 시간이 필요할 겁니다. 규모의 경제로 가격이 낮아져야 하죠. 그러려면 기체 가격과 에너지 가격의 하락이 뒷받침돼야 합니다. 하지만 인류 문명을 발전시킨 기술의 공통점을 살펴보면 언젠가 실현될 미래이기도 합니다. 기술 개발과 상용화라는 1차 혁신이 이루어진 뒤에는 생산 효율화와 규모의 경제를 통해 가격을 낮추는 2차 혁신이 뒤따랐으니까요. 불과 50년 전만 해도 한국에서 비행기는 일반인이 꿈꾸기 어려운 이동 수단이었다는 점을 떠올리면 됩니다.

(발췌: 한국경제 2024. 11. 4.)

3-1) VTOL 방식이 STOL 방식에 비해 갖는 장점은 무엇인가?

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3-2) UAM으로 인해 현대인의 생활 방식이 어떻게 달라질지 예측해 보자.

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5. 참고 도서 소개

우리는 코로나로 인간이 움직임에 제한을 받는 것이

얼마나 무섭고 치명적인 결과를 가져다주는지 깨달았다!

코로나바이러스가 인간의 움직임을 제한함으로써 우리 사회의 모든 분야에 악영향을 끼치고 있다. 단순한 이동의 제한이 우리에게 얼마나 무섭고 치명적인 결과를 만들어 내고 있는지를 비로소 절실하게 깨닫고 있는 중이다. 앞으로도 전반적인 교통과 평범한 일상이 자연스럽게 위축되고, 우리 사회 각 분야의 여건이 축소 지향적으로 전환됨으로써 인간 삶의 질이 하락세를 면치 못할 것으로 예상된다. 반면에 코로나 시기 동안 화물은 인간을 대신하여 그 통행량이 획기적으로 증가해왔다. 생필품을 비롯한 다양한 물건의 구매가 예전과 달리 택배와 온라인을 통해 매우 활발하게 이루어지고 있다. 이와 같은 “움직이지 못하는 사람, 움직이는 화물” 현상이 언제까지 지속될는지는 아무도 모른다는 사실에 인류의 시름은 점점 깊어만 가고 있다.

지금 우리나라는 코로나바이러스와 유사한 “트래픽(교통혼잡) 팬데믹”을 대비하는 일에 시급성을 다투고 있다. 조선 시대 중기 이율곡 선생이 왜의 침입을 대비하는 차원에서 주장하였던 “십만 양병설”이 떠오른다. 교통 문제는 우리 국가의 정치, 경제, 사회, 문화, 산업, 과학, 예술 등과 직접적으로 관련이 있으므로, 그 근원적인 해결을 위해서는 수많은 분야와의 협력과 조정이 불가피하게 요구되는 광범위한 국가적인 사안이다. 우리 사회의 모든 분야에서 융·복합적인 사고와 공정한 정책 집행을 하지 않는다면 국가 성장은 멈추고 또 다른 파탄에 직면하게 될 것이다.

* 출처 : 예스24

/산서고 이혜영 교사