기체 현황

UAM 기체 형식별 정의 및 분류

PAV는 크게 운용방식, 이착륙방식, 동력원 등으로 구성되며 이착륙방식 중 전기추진 및 비전기추진으로 구분됨

- 운용방식은 일반 항공기의 비행모드인 단일모드 및 지상과 공중으로 구분하여 운행하는 이중모드로 구분됨

- 이착륙방식 중 비 전기추진은 보통의 활주 거리(CTOL), 짧은 활주로(STOL) 및 활주로 없는 이착륙 방식(VTOL) 및 전력을 사용하여 이착륙이 가능한 PAV로 구분됨

- 동력원은 전통적인 추진 방법, 모터를 구동하는 방법 및 연료전지, 내연기관 등을 결합하는 방법 3가지로 구분됨

UAM 기체 분류 방식

단위 : 백만달러
분류방식 기체 형식 정의
운용방식 단일모드(Single Mode) 일반 항공기의 비행모드 운행하는 PAV
이중보드(Dual Mode) 지상에서는 일반 자동차 주행모드 운행, 공중에서는 비행모드 운행하는 PAV
이착륙방식 Non electric CTOL(Conventional Take-off and Landing) 고정익 항공기와 유사한 형태로 이착륙시 보통의 활주 거리를 필요로 하는 통상적인 PAV
STOL(Short Take-off and Landing) 짧은 활주로 또는 저속으로도 이착륙이 가능한 PAV
VTOL(Vertical Take-off and Landing) 활주로 없이 수직으로 이착륙하는 PAV
electric eVTOL(electric Vertical Take-off and Landing) 활주로 없이 전력을 사용하여 수직으로 이착륙하는 PAV
eCTOL(electric Conventional Take-off and Landing) 기존 엔진을 전기 모터로 레트로피트(retrofit)하는 방식
eSTOL(electric Short Take-off and Landing) 짧은 활주로 또는 저속으로 전기 모터로 이착륙이 가능한 PAV
동력원 내연기관(Internal Combustion Engine) 화석연료를 에너지원으로 사용하는 전통적인 추진 방법
전기 추진 시스템(Electrical System) 이차전지, 태양전지 등의 동력원에서 전력을 공급받아 모터를 구동하는 방법
하이브리드 시스템(Hybrid-System) 전기 동력을 이용하는 시스템에 연료전지, 내연기관, 발전기 등을 결합하는 방법

※ 출처: 미래 자가용 항공기(PAV)의 국외 연구동향 및 국내 개발 전략 고찰, 2016. 도심용 공중 모빌리티 개발 현황 및 과제, 2018

도심운항 요건 충족을 위해 eVTOL 중심의 Vectored Thrust, Lift+Cruise, Wingless(Multicopter) 등 다양한 형식의 기체개발이 진행되고 있으며, 일부 선도 기업들은 기체 양산 및 상용화를 위한 초입 단계에 진입

- 현재 개발 중인 eVTOL 기체 중 Vectored Thrust가 38%, Lift+Cruise 22%, Wingless가 약 40%를 차지함

- 1인승 기체가 40%를 차지하며, 3인승 이상이 32%를 차지하여 주요 개발국은 미국(46%), 유럽(34%), 기타(12%)임

Multicopter형 eVTOL 특성

고정날개가 없으며(Wingless형) 복수의 회전날개들로 구성된 추진동력을 장착하기 때문에 multicopter라고 한다.

복수의 모터-회전날개에 의한 비행하기 때문에 높은 비행안전성을 갖는다.

멀티콥터로 구동되기 때문에 정지비행(hovering)효율은 높으나 전진비행에는 효율이 낮은 단점이 있고 동력소모가 많아 항속거리와 항속시간에 많은 제한을 받는다.

비행속도는 통상 100 km/h 내외로 저속비행을 한다.

항속거리는 40 ~ 100 km 정도로 단거리 비행능력을 갖는다.

Lift+Cruise 형 eVTOL 특성

양력 추진부와 추력 추진부가 독립되어 있어 이착륙 모드와 순항비행모드를 선택적으로 사용한다.

- 양력발생을 위한 고정된 수직방향 로터(rotor)를 다수 장착

- 전진비행을 위한 분리된 다수의 프로펠러(propeller)로 추력발생

세 가지 비행모드(고정익, 회전익, 천이비행)로 비행한다.

Vectored thrust 보다 수직이착륙이 용이하다.

순항비행 시 전진비행효율이 높은 장점이 있다.

- 비행속도는 180 km/h 내외로 순항비행이 가능하다.

- 항속 거리는 80 ~ 150 km정도로 멀티콥터형보다 항속거리가 길다.

Vectored Thrust 형 eVTOL 특성

Vectored Thrust는 로터를 틸트시키는 방법에는 크게 두 가지로 Tiltrotor형과 Tiltwing형이 있다.

- Tiltrotor: 프로펠러를 틸트시켜 수직모드와 수평모드로 상호전환

- Tiltwing: 프로펄러와 날개가 동시에 모드를 전환하는 방식

- Proprotor: 프로펠러와 로터를 결합한 형태

동일 추진부에 로터나 날개를 틸트시켜 프로펠러로 전환시키는 시스템이다.

세 가지 비행모드(고정익, 회전익, 천이비행)로 비행한다.

전진비행효율이 높고, 제자리비행(hovering)효율이 낮다.

- 비행속도는 230 ~ 350 km/h 내외로 비교적 빠른 순항비행속도를 갖는다.

- 항속거리는 100 ~ 300 km 정도로 항속거리 또한 가장 우수하다.

※ 출처 : 도심항공모빌리티 설계, 국민대 윤용현 교수