[정보통신신문=최아름기자]
도심항공교통(UAM) 서비스가 2025~2026년 시범사업 및 상용화를 목표로 속도를 내고 있다. 성공적인 UAM 상용화를 위해 상당 부분 기체에 쏠려있던 관심과 논의의 축이 정보통신공사업 새 먹거리와 연결되는 전용 통신망, 버티포트(Vertiport) 구축, UAM 운항 관리 등 인프라 및 생태계 조성으로 옮겨와야 할 시점이라는 게 전문가들의 견해다.
■UAM이란
UAM은 도심 내 3차원 공중교통체계를 활용해 승객과 화물을 운송하는 항공운송 생태계를 의미한다. 단순히 이동 수단만을 의미하는 것이 아니라, 기체 개발부터 인프라, 플랫폼, 서비스, 유지보수 등 관련 사업을 모두 포괄하는 개념으로 볼 수 있다. 일반적으로는 도심에서 도심으로 이동하는 개념이지만, 최근에는 무인기(UAV), 지역 간 항공모빌리티(RAM) 등을 포괄하는 미래항공모빌리티(AAM) 개념으로 확장되고 있다.
UAM은 탑승객 4~5인을 싣고 기존 항공기 대비 낮은 300~600m 고도에서 항행해 도시권 30~50㎞의 중장거리를 20분 내외에 이동할 것으로 전망된다.
버티포트라고 불리는 도심 내 UAM 비행장과 회랑이라고 하는 항공 경로를 통해 도심과 도심을 빠르게 연결함으로써 도심 혼잡도를 낮출 수 있다. 초기에는 조종사가 탑승해 고정 회랑으로만 운항할 것으로 보이나, 향후 관련 기술이 더욱 발전하고 활용 영역이 넓어지게 되면 자율비행을 기반으로 해 동적 회랑망 방식으로 자유롭게 운항될 수 있을 것으로 전망된다.
또한, 안전한 UAM 기체 운항을 위해 도심항공 교통관리 시스템(UATM)과 같은 관제체계가 제공돼야 한다.
■버티포트, 입지‧면적기준 중요
성공적인 UAM 운영을 위해 가장 중요한 요소가 바로 버티포트 인프라다.
버티포트는 UAM 서비스에 활용되는 기체의 이착륙 및 탑승 시설을 말한다. 버티포트 전용 통신망 구축은 정보통신공사업계에도 신규 먹거리로 주목받는 사업 중 하나다.
유럽 항공우주학회에 따르면 UAM 비용 중 배터리를 포함한 기체에 드는 비용은 전체 비용 중 10%에 불과하다. 가장 큰 비중을 차지하는 것은 버티포트로 43%에 달한다.
규모에 있어서는 기관마다 예측이 갈린다. 독일의 에어택시 기업 릴리움은 버티포트 구축 비용으로 착륙구역(FATO) 1개소 및 계류장 2개소를 갖춘 버티포트의 경우 한화 약 21억원, FATO 2개소, 계류장 8개소의 경우 약 154억원을 예상했다. 맥킨지의 경우 FATO 1개소와 계류장 2개소 약 3억9000만원, FATO 3개소와 계류장 6개소의 경우 8억5000만원이 들 것이라고 전망했다.
특히 교통수단 간 효율적인 연계 허브 기능을 수행함과 동시에 일정 면적이 확보돼야 하는 버티포트 입지의 중요성은 아무리 강조해도 모자르지 않다. 한국도로공사는 현재 고속도로 내 휴게소와 분기점 등에 버티포트를 구축하는 방안을 연구하고 있다. 한국도로공사에서 고속도로 내 미국 연방항공청(FAA)의 버티포트 면적 기준(45 x 45m)만을 만족하는 버티포트 입지를 검토한 결과, 휴게소는 대상지 210개소 중 110여개소가, 톨게이트는 384개소 중 스마트톨링(번호판 인식 통행료 과금방식)으로 전환 시 약 100여개소가, 교차점(JC) 및 분기점(IC)은 413개 중 약 300여곳이 버티포트 면적 기준을 총족하는 것으로 나타났다.
휴게소의 경우 상공형(데크형) 버티포트 구축을 검토할 수 있고, IC·JC의 경우 지역 간 이동(RAM) 회랑의 대체(비상) 착륙지로 활용을 고려해볼 수 있다는 복안이다.
■지상망 확대 시 간섭 문제 극복해야
통신망의 중요성도 빠질 수 없다.
현재 UAM 네트워크 기술 발전 방향의 한 축은 5G 네트워크 활용이다. 즉 지상망인 5G망을 상공망으로 확장시켜, 고도 300m에서 600m 정도의 상공의 UAM 기체와도 대용량의 데이터 송수신이 가능하도록 하는 것이다.
5G 통신 네트워크는 도시 지역의 지상, 건물 및 연안 해상을 서비스 제공 지역으로 고려하기 때문에 주로 건물 위에 아래 방향을 향해 안테나가 설계돼 있다. 따라서 추가적인 상공망 설계 기술의 적용 없이는 UAM 기체와의 대용량 데이터 송수신 커버리지 확보에 한계가 있다.
상공망에 대한 성능 평가는 지상망의 간섭의 영향도 함께 고려해야 한다. 도심 내 운항되는 UAM 환경의 특성상 고층 빌딩이 다수 존재하고 이에 따른 통신 신호의 반사로 인해 지상망 5G 통신 네트워크 사용자가 간섭의 영향을 받을 수 있다. UAM 기체에서 전송되는 통신 신호 역시 지상망 사용자에게 간섭을 일으킬 가능성이 높다. 이러한 간섭들은 5G 지상망의 전송률 저하, 수신 신호 세기 감쇠 등의 문제를 야기하게 되기에 5G 활용의 가장 큰 걸림돌로 통신사들은 간섭 피해를 줄이기 위한 노력을 기울이고 있다.
5G 안테나 수직 빔포밍 기술도 고려되고 있다. 5G 기지국 안테나-본체 일체형 중계기(AAU) 내 능동형 안테나의 위상 천이기(Phase Shifter) 조절을 통해 빔 방향을 상공으로 확장하는 것이다.
이 기술은 전파의 넓이(Width)와 이득(Gain)의 균형(Trade-Off) 조절이 용이하므로 목적에 따라 다양한 빔 형상(Shape)을 구성할 수 있는 장점이 있다. 이를 통해 고속으로 이동하는 UAM 기체와 상공망 통신 네트워크 간 빔 형상 및 방향을 변경해 간섭을 최소화해, 안정적인 데이터 송수신을 위한 통신 링크 확보를 가능하게 할 수 있다.
단말 관점에서는 UAM 기체 내 5G 통신 모듈 탑재, 안테나 설계 및 장착 기술 개발이 필요하다.
■저궤도 위성 통신, 끊김 없이 핸드오버 가능해야
저‧중‧정지궤도 위성 통신은 6G 상공망 진화의 핵심 기술로서 광범위한 서비스 커버리지를 가진 장점을 활용해 5G 상공망 추가 설치가 어려운 지역 혹은 UAM 기체와 도심항공교통운송사업자(PSU) 간 5G 통신에 간섭이 발생한 경우, 그리고 5G 통신 네트워크에 일시적인 데이터 용량의 과부하가 발생한 경우에도 데이터 송수신의 연속성을 제공할 수 있다는 점에서 UAM 서비스를 위한 다중 통합 통신 기술의 요소로 활발히 논의 중이다
저궤도 위성 통신은 중‧정지 궤도 위성 통신에 비해 높은 데이터 전송 속도, 낮은 지연 시간, 촘촘한 서비스 커버리지의 장점을 가진다. 일반적으로 저궤도 위성통신은 아래의 그림과 같이 데이터 네트워크와 연결된 게이트웨이를 통해 특정 위성으로 UAM 기체 제어 및 탑승객의 인포테인먼트 데이터를 포함한 대용량의 데이터가 전송된다. 이후 UAM 기체의 위치에 따라 위성 간 링크가 추가적으로 구성되고, UAM 기체와 서비스 링크를 구축한 위성은 넓은 서비스 지역을 다중 빔을 생성해 동작한다.
UAM 통신 서비스 제공을 위한 저궤도 위성 통신 기술은 UAM 기체와 위성 모두 움직이고 있는 상황을 고려해야 한다. 따라서 빈번한 위성 내 빔 변경 혹은 서비스 링크 위성의 변경이 발생할 수 있고, 이러한 환경에서도 데이터 전송 지연 및 손실이 발생하지 않도록 해야 한다. 즉, 끊김 없는(Seamless) 빔 및 위성 변경 기술이 반드시 필요하다. 또한, 지상 네트워크에서는 고려되지 않는 큰 도플러 효과, 동기 부조화, 상향링크의 전송 타이밍 변경 등에 대한 다양한 성능 평가도 함께 요구된다.
■사회적 수용성 제고, 성공 관건
관련 보고서들은 성공적인 UAM 상용화를 위해서는 관련 R&D 확대와 고비용‧고위험 운송수단이라는 인식 장벽 타파를 위한 꼼꼼한 정책 마련이 필요하다고 제언하고 있다.
국회입법조사처는 전 세계적으로 UAM 성공적인 도입과 발전에 있어 가장 중요한 요인이 사회적 수용성이라며 다른 운송수단 대비 큰 위험성에 대비한 비상 대응 체계가 마련돼야 하고, 사고 발생 시 객관적·체계적인 조사를 수행할 수 있는 주체와 전문성 있는 인력을 확보해야 한다고 밝혔다. 비싼 가격, 높은 소음, 저고도 비행으로 인한 사생활 침해 가능성 등을 고려한 정책 마련도 필요하다.
관련 R&D의 활성화도 성패 관건이다. 국내 UAM 산업이 국제 경쟁력을 가질 수 있도록 기체 및 부품, 추진 기술, 에너지, 고속 충전, 통신·네트워크, 자율 비행, 교통관리 시스템 등 다양한 분야에 대한 R&D 지원을 적극 추진하고 신성장동력·원천기술 연구개발 세액공제 대상 기술에 구체화해 반영해야 한다.
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