[스페셜리포트]UAM 추진 시스템, 배터리·수소·하이브리드 '각양각색'

2025년 도심항공교통(UAM) 국내 상용화가 추진되는 가운데 기업별 기체 개발 계획에 관심이 쏠린다. 배터리 기반 전기 구동력을 활용하려는 기업이 많지만 하이브리드 시스템을 채택하거나 수소연료전지를 적용하려는 기업도 있다.

UAM은 친환경 모빌리티를 지향하는 만큼 대다수 업체들이 친환경 추진 시스템을 검토한다. 대표적인 게 배터리 추진 시스템이다. K-UAM 그랜드챌린지에 참여한 대다수의 기체 제조사도 배터리 추진 시스템을 개발해 적용할 예정이다.

다만 기술만 놓고 본다면 배터리 추진 시스템은 수소연료전지 시스템보다 상대적으로 비효율적이다. 현재 널리 사용되는 리튬이온 배터리를 기반으로 할 경우 중장거리 운항 안전성이 낮다. 향후 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리가 상용화된다면 용량과 밀도를 높일 수 있을 것으로 예상되나 시점이 모호하다.

현대차 수소연료전지 시스템

수소연료전지는 수소와 산소를 반응시켜 전기를 생산한다. 무거운 배터리를 많이 탑재하지 않아도 돼 기체 무게를 줄일 수도 있다. 연료를 충전하는 속도가 빠르다는 장점도 있다.

현대차는 배터리 추진 시스템과 수소연료전지 추진 시스템을 모두 개발하는 대표 업체다. 세계적 수준의 수소연료전지 기술을 보유한 만큼 UAM에도 적용하겠다는 전략이다. 현대차는 중장거리 운항이 필요한 지역간 항공교통(RAM)에 수소연료전지 추진 시스템을 적용할 예정이다.

다만 기술 개발이 난제다. UAM은 지상을 달리는 자동차와 달리 하늘을 날아야 하기에 고출력을 요구한다. 현대차 수소전기 스포츠유틸리티차(SUV) '넥쏘'에 적용된 95㎾급 수소연료전지의 출력밀도를 3배가량 끌어올려야 한다. 기술 난도가 높은 만큼 수소연료전지 추진 시스템 적용을 시도하는 업체가 적은 것도 사실이다.

현대차뿐 아니라 SK텔레콤 컨소시엄에 속한 한화시스템도 2035년 수소연료전지 추진 시스템을 적용할 예정이다. 여기에 앞서 2030년까지 '가스터빈+배터리' 하이브리드 시스템도 도입할 방침이다. 기술 개발은 한화에어로스페이스가 담당하고 있다.

플라나가 개발 중인 수직이착륙 UAM 모형 이미지. [자료:플라나]

국내 중소 UAM 제조사인 플라나는 하이브리드 추진 시스템을 택했다. 친환경 터빈 발전기와 저용량 배터리를 장착한 형태다. 발전기가 직접 추진력을 제공하지 않고 전기를 생산해 배터리를 거쳐 모터를 구동한다. 1회 충전 시 최대 500㎞까지 주행할 수 있을 것으로 예상된다.

업계 관계자는 “궁극적으로 도심 내 UAM 서비스가 제공되겠지만 초기 시장에서는 높은 이용 비용으로 인해 쉽지 않을 것”이라며 “기업 고객, 고액 자산가를 대상으로 한 중장거리 UAM 수요가 많을 수 있기에 충분한 주행거리를 확보하는 것도 중요하다”고 말했다.

박진형기자 jin@etnews.com