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한화시스템

서울과 같은 대도시에서 도심 내 차량 평균 주행속도는 시속 30km를 밑돈다. 이에 하늘을 나는 3차원 공간의 UAM(Urban Air Mobility·도심 항공 교통)이 교통 정체 문제를 해결할 수 있는 미래 모빌리티로 떠오르고 있다.

국토교통부는 2040년 세계 에어모빌리티 시장을 730조원으로 추산하고 있다. 미국의 투자 은행 모건스탠리는 2040년까지 글로벌 UAM 시장이 1조5000억달러(약 1939조원)까지 성장할 것으로 전망하기도 했다. 한화시스템은 2019년 7월 국내 최초로 UAM 시장 진출을 전격으로 발표했다. 2020년 2월부터 미국의 오버에어사와 함께 에어택시 '버터플라이(Butterfly)'의 공동 개발에 본격 착수, 현재 UAM 사업 확장에 박차를 가하고 있다.

한화시스템은 현재 오버에어의 '최적 속도 틸트로터(OSTR·Optimum Speed Tiltrotor)' 특허 기술을 바탕으로 UAM 기체 버터플라이 상세 설계를 진행 중이다. 2023년 상반기 시제기 제작 후 같은 해 3분기 시제기 비행 시험을 거쳐 2024년까지 기체 개발을 마치고, 2025년에는 서울~김포 노선 시범 운행을 시작할 계획이다. 이와 함께 한화시스템은 현재 도심 상공의 항행·관제 설루션, 기존 교통 체계 연동 시스템 등 항공 모빌리티 플랫폼을 구축해 나가고 있다. 한화시스템은 지난 4월 국토부 과제인 'UAM 가상운용환경 조성 및 통합검증 기술 개발'과 '저밀도 UAM 교통관리용 CNSi 활용체계 검증기술 개발'을 수주했다. UAM 환경 시뮬레이션을 통해 UAM 교통 관리 핵심 기술 및 시스템 검증에 착수하고, UAM 운항에 필요한 항행·관제 인프라(CNSi) 통제 시스템 기술 개발에 매진하고 있다.

한화시스템은 올 6월에는 한화에어로스페이스와 함께 내년 3분기 UAM 무인 시제기 비행을 목표로 공동 투자 계획도 발표했다. 한화시스템과 한화에어로스페이스는 오버에어가 진행한 총 1억1500만달러(약 1479억원) 규모의 시리즈B(스타트업의 두 번째 단계 자금 조달) 투자에 참여했다. 한화시스템은 2019년부터 전략적 투자자로 참여, 오버에어의 시리즈A에 2500만달러를 투자해 에어택시 기체 '버터플라이'의 공동 개발사로 협업 중이다. 지난해 8월에는 시리즈B에 선행하여 3000만달러 투자를 집행한 바 있다.

한화시스템의 센서·레이다·항공전자 기술과 오버에어의 특허인 최적 속도 틸트로터 기술이 적용되는 '버터플라이'는 4개의 틸트로터(Tilt-rotor)가 장착된 전기식 수직 이착륙 항공기(eVTOL·electric vertical take-off and landing) 타입으로 높은 수준의 안전성과 신뢰성을 갖추고 있다. 최적 속도 틸트로터 기술은 개별 블레이드를 제어하는 가변속 틸팅 전기 로터와 경량 복합재 및 고효율 공기역학 기술 등을 바탕으로 구현된다. OSTR 기술은 로터의 회전수 및 방향을 제어해 순항(Cruising)과 호버링(제자리 비행)에 제한이 없다. 또한 OSTR 기술은 에어택시 기체의 이착륙과 순항 순간의 균형(trade-off)을 맞춰 안정성과 효율성을 최적화하며, 기체 소음도 줄여준다. 운항 시간도 극대화해 최대 5배 효율을 제공하고 있다.

버터플라이의 틸트로터는 기존 헬리콥터와 달리 대형 로터 4개가 전방과 후방의 날개에 장착돼 있다. 이륙할 때는 수직으로 사용하고, 운항할 때는 방향을 바꿔 수평으로 사용할 수 있어 적은 에너지로 장시간 운항이 가능하다. 또한 이 4개의 틸트로터는 하나의 프로펠러나 로터가 고장 나더라도 안전하게 이착륙이 가능하다.

버터플라이는 기체의 엔진 역할을 하는 전기 추진 시스템을 바탕으로, 배터리 완충 시 최대 시속 320km로 여러 차례 에어택시 운행이 가능하다. 예를 들어 8시 정각 용인 터미널에서 전기 추진 시스템이 장착된 버터플라이를 타면 8시 15분에 광화문역에 내릴 수 있다. 서울에서 인천까지 약 20분이면 이동할 수 있다. 전기 추진 시스템은 100% 전기로 구동돼 탄소 등 공해 유발 물질은 배출하지 않는다.

에어택시 상용화의 열쇠가 되는 전기 추진 시스템 성능 실험은 오버에어와 한화시스템이 지난해 8월부터 진행한 바 있다. 연구소 내 시험 단계를 지나 지상 시험을 통해 성능 검증 막바지 단계에 와 있다. 올해 1월 한화시스템과 오버에어는 버터플라이의 실물 크기 전기 추진 시스템 시험 장면을 선보였다. 지상에서 성능 시험을 거친 전기 추진 시스템은 2023년 비행 시험을 진행할 시제기에 내장된다. 기고자 : 김강한 기자
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