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세계가 코로나 팬데믹을 겪으며 인류가 처한 여러 문제를 해결하는 혁신적인 기술이 등장하고, 동시에 기술 간의 융합이 빠르게 이루어지며 창의적인 가치들이 창출되고 있다.

이에 초거대 AI에서부터 로봇, 스마트모빌리티, 웹3.0, 메타버스라는 인류의 행복과 평화를 책임질 최신 테크 트렌드를 5편의 시리즈로 소개할 예정이다. 특히 이 칼럼을 통해 얻는 ‘지식’도 중요하지만, 각 기술이 어떻게 연계되고, 어떤 방향으로 발전되고 있는지 ‘흐름’을 읽는 것도 큰 도움이 될 것이다. (필자 주)

최근 도로를 누비는 전기차가 부쩍 늘었다. 2023년 상반기 기준으로 국내 자동차 시장에 등록된 누적 전기차는 약 40만 대다. 내연기관에서 전기로 자동차 산업의 패러다임이 바뀌면서 이동 수단이 진화하고 있다. 자율주행과 인공지능 기술이 도입되었고, UAM(Urban Air Mobility, 도심 항공 교통)이 등장하면서 이동 수단은 지상에서 하늘까지 영역을 넓히고 있다. 전기차를 비롯해 2025년 상용화 예정인 UAM은 현재 어디까지 발전했고 앞으로 어떤 방향으로 나아갈지 살펴보도록 하자.

내연기관 자동차보다 먼저 개발된 전기차

사실 전기차는 디젤이나 가솔린을 쓰는 엔진 자동차보다 먼저 개발되었다. 1824년 헝가리의 발명가 아뇨스 제들리크(Ányos Jedlik)가 전기모터를 바퀴에 적용했던 것이 전기차의 시초다. 그 후 1832년에 영국의 로버트 앤더슨(Robert Anderson)이 최초의 전기 마차를 개발했고, 1859년 프랑스의 물리학자 가스통 플랑테(Gaston Planté)가 운송수단에 전기를 저장할 수 있는 충전식 납축전지를 발명하면서 전기차의 동력원이 마련되었다. 그리고 1884년 영국의 토마스 파커(Thomas Parker)가 축전지를 활용해 충전 가능한 전기차를 발명했고, 이것이 공식적인 세계 최초 전기차로 인정받았다. 또 1899년에는 벨기에의 자동차 드라이버 카밀 제나치(Camille Jenatzy)가 ‘La Jamais Contente(결코 만족하지 않는다)’라는 이름의 전기차를 개발해 처음으로 100km/h 가 넘는 속도로 달리기도 했다.

1900년대는 미국 도로 위의 자동차 중 1/3이 전기차일 정도로 대중화됐었다. 내연기관 자동차에 비해 냄새와 소음이 적었고, 크랭크를 돌려야 하는 내연기관 자동차보다 시동을 켜는 게 훨씬 편리했기 때문에 상류층 여성들에게도 큰 인기를 끌어 일명 ‘마담차’라는 별명도 얻었다.

하지만 1920년대 텍사스 원유 발견과 함께 가솔린 가격이 크게 하락했고, 1913년 포드가 컨베이어 시스템을 도입해 내연기관 자동차를 대량생산 하면서 전기차는 경쟁력을 잃게 됐다. 그러다 1980년대 들어 대기오염 문제가 대두되고 환경에 대한 사람들의 관심이 증가하면서 전기차가 다시 주목받고 있다. 특히 기존 전지의 한계를 리튬이온 배터리로 극복하면서 전기차는 미래를 책임질 스마트 모빌리티의 대표 주자로 급부상했다.

테슬라 대시보드▲ 테슬라 차량의 운전석 대시보드 (출처 : 테슬라)

전기차의 대표 격인 테슬라의 운전석 대시보드를 살펴보면 기존 자동차와의 차이가 확연히 드러난다. 테슬라 자동차에는 대시보드 중앙에 대형 터치스크린 디스플레이가 있다. 운전자는 이 디스플레이를 통해 주행 정보, 내비게이션을 확인하고 오디오와 차량 설정을 변경할 수 있다. 또한 인공지능이 자율주행은 물론 운전자의 행동을 학습하고 선호 사항을 파악해, 이에 맞춰 최적의 운전 환경을 제공한다.

전기차는 자동차 산업을 디지털 기술과 결합함으로써 다양한 모빌리티의 탄생을 촉진했다. 특히 인공지능을 활용한 자율 주행 기술과 배터리 기술은 전기차와 함께 발전하면서 UAM과 자율주행 선박의 출현을 이끌었다.

갈 길이 먼 완전자율주행, 지상의 자동차 대신 하늘로 눈을 돌리다

전기차의 대중화로 자율주행에 대한 관심 역시 높아지고 있다. 그러나 완전한 자율주행차의 등장은 아직 갈 길이 멀다. GM은 2016년 자율주행 기술 개발 회사 크루즈를 인수했고, 스텔란티스 그룹은 2022년에 자율주행 기술 개발 업체인 AI모티브를 인수했다. 완성차 업체들은 기술 우위를 점하기 위해 경쟁적으로 자율주행 기술 회사를 인수했다. 하지만 기대만큼 성과가 따르지 않아 좌초된 기업도 나오고 있다.

아르고AI는 2016년 설립된 자율주행 스타트업으로, 포드와 폭스바겐으로부터 36억 달러(한화 4조 7,484억 원)를 투자받았다. 기업 가치가 한때 9조 원에 달했던 아르고AI는 2022년 10월 말 문을 닫고 말았다. 5조 원에 가까운 돈을 투자받았는데도 6년밖에 버티지 못하고 폐업한 것이다. 자율주행 상용화는 지연되는데 막대한 비용만 기약 없이 들어가자, 포드와 폭스바겐은 결국 아르고AI를 포기했다.

글로벌 컨설팅 업체 보스턴컨설팅그룹(BCG)은 자율주행차 시장이 2035년까지 770억 달러(한화 101조 5,630억 원) 규모로 성장할 것으로 전망했지만 동시에 2035년까지 완전자율주행 실현을 위해서 450억 달러(한화 59조 3,640억 원) 이상의 연구개발(R&D) 비용이 필요할 것으로 전망했다. 자율주행 시장이 커지는 만큼 막대한 투자 비용이 필요하다는 것이다.

자율주행단계미국 자동차공학회(SAE)는 자율주행 단계를 레벨 0부터 5까지 총 6단계로 나눈다. 레벨 0은 ‘비자율주행’, 레벨 1은 ‘운전자 보조’ 단계다. 레벨 2는 ‘부분 자율주행’이다. 레벨 3은 ‘조건부 자율주행’으로 인공지능이 운전대를 조작하고 속도도 조절한다. 주변 환경도 파악한다. 고속도로 주행 같은 일부 상황에서는 차가 스스로 운행한다. 운전자는 특정 조건이 충족되는 상황에선 운전대를 잡을 필요조차 없다. 레벨 4는 ‘고도 자율주행’ 단계로 비상 상황에서만 인간이 개입한다. 레벨 5는 ‘완전자율주행’이다. 모든 도로와 모든 환경에서 인공지능이 스스로 차를 통제한다.

자율주행이라고 부를 수 있는 단계는 레벨 4부터다. 그러나 현 시점 이 단계에 도달한 회사는 아직 아무도 없다. 레벨 3을 달성한 업체도 혼다와 메르세데스 벤츠 2개 사 정도에 불과하다. 중국 전문가 포럼(CSF)*에 따르면 레벨 4 자율주행이 상용화되려면 적어도 15년이 더 필요하다고 한다. 자율주행 테스트 완료를 위해 180억㎞에 달하는 주행 시험을 해야 하고, 자율주행차가 겪을 수 있는 10억 개의 시나리오에 대한 시험을 마쳐야 한다는 것이다.

* 중국 전문가 포럼(CSF, China Specialist Forum) : 정부의 대 중국 정책 수립을 지원하고자 만들어진 포럼으로, 대외경제정책연구원이 운영하는 웹사이트

레벨 4의 자율주행이 실현된다고 하더라도 안전에 대한 불안감은 완전히 해소되기 어렵다. 자율주행을 하던 GM의 크루즈 로봇택시가 미국 샌프란시스코에서 버스 뒷부분과 충돌하는 사고가 있었는가 하면, 캘리포니아에서는 테슬라 운전자가 정차된 911 소방 트럭을 들이받고 사망하는 사고도 발생했다. 이 사고는 미국 내 테슬라 차량 36만 대 리콜이라는 조치로 이어졌다.

무엇보다 자율주행을 담당하는 인공지능이 현재의 복잡하고 다양한 도로교통 상황을 인간처럼 이해하면서 운전하기란 쉽지 않다. 실제로 고속도로에서 자율주행 기능으로 운전하는 경우, 인공지능은 끼어들 때와 출구로 빠져나가야 할 때 등의 상황에서 인간처럼 유연하게 대처하지 못한다. 고속도로에서 우측 출구로 빠져나가는 상황을 예로 들면, 인공지능은 충분한 공간이 확보됐을 때만 끼어들기 때문에 상당 시간 나가지 못하고 공간이 생길 때까지 기다린다.

여러 가지 현실적 이유로 완전자율주행 기술은 지상의 차량에 탑재되어 상용화되기까지 상당한 시간이 걸릴 것으로 보인다. 대신 자율주행 기술은 복잡한 지상의 도로 대신 상대적으로 변수가 적은 하늘길로 눈을 돌렸다. 바로 UAM이다.

복잡한 도로 대신 하늘로 다니는 UAM

현재 모빌리티 산업에서 가장 주목받는 UAM은 상용화 단계에 진입해 모빌리티 산업 성장을 주도하고 있다. UAM은 저소음, 친환경 동력 기반의 수직이착륙 교통수단과 이착륙 인프라를 포함하는 최첨단 교통 시스템이다. 플라잉카, 에어택시, 드론택시라고도 하며 도심 속 공중에서 운송하는 모빌리티다. UAM은 미국 NASA에서 제시한 개념으로, 뉴욕 및 도쿄 등 세계 주요 도시의 메가시티 화로 교통 체증이 심화되는 문제를 극복하기 위해 나타났다.

uam▲ 도심을 나는 UAM 상상도

UAM은 기존 항공기에 비해 낮은 300~600미터 고도에서 비행하며, 소음 역시 63dB 이하로 낮아 소음 공해가 심각한 헬리콥터에 비해 도심 내에서 활용도가 높다. 낮은 소음 및 높은 안전성으로 인해 UAM이 이착륙하는 버티포트(Vertiport)를 도심 속 낮은 빌딩 옥상에 설치하기 좋다.

UAM은 크게 기체, 인프라 시스템 및 서비스로 구성된다. 기체는 수직이착륙이 가능한 eVTOL(electric Vertical Take Off & Landing, 전기 수직이착륙기)로 만들어지며, eVTOL에 적합한 고밀도, 고출력 배터리 팩과 연료전지 시스템 등 동력원 개발을 위한 노력이 계속되고 있다. UAM은 eVTOL 기체가 양산되는 2025년부터 본격적인 서비스가 시작될 예정이다. 현재까지 상장된 eVTOL 기체 제작 기업은 Joby, Lilium, Archer, Blade, Ehang 등이 있다. 국내 기업으로는 한화 시스템, 현대자동차 및 베셀에어로스페이스가 eVTOL 개발에 참여하고 있다.

UAM에서 자율주행 기술은 필수적이다. 물론 자동차와 UAM에 적용되는 자율주행 기술이 완전히 똑같다고 할 수는 없지만, 전체적인 알고리즘이나 절차 등은 유사하다. 육지와 하늘이라는 서로 다른 도메인에서 운용되지만, 둘 다 고도화된 센서와 인공지능 기술을 활용하여 자동화 시스템을 구현하고 있다. 자율주행 기술을 사용해 UAM은 자동으로 경로를 계획하고 충돌을 회피한다. 이를 통해 공중에서의 교통 혼잡을 줄이고, 여러 UAM 기기 사이에서 안전한 거리를 유지할 수 있다. 또한 인공지능이 데이터 분석을 통해 승객과 물류 운송을 최적화하여 공중 교통 시스템을 효과적으로 관리해, 운행 효율성을 높이는 것도 가능할 것으로 보인다.

미래의 도시 교통 시스템에서는 자율주행 차량과 UAM이 통합되어 더 효율적인 이동이 가능할 것이다. 자율주행 차량이 승객을 픽업하여 UAM 이착륙장인 버티포트로 이동하고, 그곳에서 승객이 드론 택시 등의 항공 수단을 이용하는 미래가 다가올 것이다.

에어택시 타러 옥상으로 올라가요

uam,버티포트▲ 옥상 위 에어택시 상상도

UAM에서 중요한 인프라는 버티포트다. UAM 기체들이 이착륙하고, 승객이 승·하차하는 버티포트는 도심 주요 교통요충지에 위치하는 신규 인프라 공간이 될 것이다. 버티포트는 기체 정비·유지 보수·충전 등 eVTOL 기체 운용의 핵심 거점이 될 전망이다.

도시당 버티포트는 30~300여 대의 기체가 비행할 수 있을 것으로 전망되며 화물 운송용 드론을 포함하면 1,000여 대의 비행도 가능할 것으로 예상된다. 국토교통부에서 발표한 한국형 도심항공교통(K-UAM) 운용 로드맵에 따르면 2025년부터는 수도권 중심의 버티포트를 설치, 인천공항과 김포공항, 여의도, 잠실 등에서 UAM 상용화 서비스가 시작된다. 2030년이 되면 수도권 및 광역권 중심에 버티포트를 설치, UAM 운행을 전국으로 확대해서 택시와 버스처럼 어디서든지 UAM을 이용할 수 있게 된다.

기존 빌딩의 헬리포트는 개인 소유의 eVTOL 버티포트로, 초대형 빌딩의 옥상은 상업용 버티포트로 개발될 수도 있다. UAM이 상용화되면 이제 사람들은 자가용이나 지하철, 버스를 타러 지하나 1층으로 가는 것이 아니라 UAM을 타러 옥상으로 이동하게 될 것이다. 향후 버티포트는 신규 교통 인프라의 역할뿐만 아니라 금융, 병원, 주택, 상점 등 주요 상업 시설과 연계될 것이다. 접근성과 편의성이 중요하므로 버티포트를 기반으로 다양한 부동산 개발 시너지 창출도 기대된다. 미래에는 역세권이 아닌 ‘U세권(UAM+역세권)’이 뜨는 시대가 될지도 모른다.

아처 버티포트▲ 미국 플라잉 카 제조사 아처 에이비에이션(Archer Aviation)이 미국 전역에 짓고 있는 버티포트 (출처 : 아처 에이비에이션)

네옴시티, UAM으로 하늘길을 열다

2022년 11월, 사우디아라비아의 무함마드 빈 살만 왕세자가 한국을 방문해 재계는 물론 대통령까지 직접 나서 국빈급으로 대접하는 등 큰 화제가 되었다. ‘미스터 에브리씽(뭐든지 할 수 있는 사람)’이라고 불리는 빈 살만 왕세자가 방문한 이유는 2030년을 목표로 대규모 신도시 건설사업 ‘네옴시티(NEOM CITY)’를 건설하는 데 관련 기술을 가진 한국 기업들과 협력하기 위해서였다. 원유 중심의 사우디 경제를 미래형 제조업으로 전환하려는 ‘비전 2030’ 정책을 추진하는 데 있어 한국 기업을 최적의 파트너로 판단했기 때문이다. 빈 살만 왕세자는 에너지·방산·인프라건설 등 3개 분야에서 한국과 협력을 강화하고, 체계적으로 사업을 추진하기 위해 ‘전략파트너십 위원회’를 신설하기로 합의했다.

네옴시티는 사우디아라비아 서북부 사막에 건설될 신도시로, 규모(2만 6,500㎢)는 서울시의 44배에 달하며 총사업비는 약 5,000억 달러(한화 650조 원)에서 최대 1조 달러로 예상되는 초대형 프로젝트이다. 크게 주거지구(더 라인), 산업지구(옥사곤), 관광지구(트로제나)로 구성되는데, 1차 완공은 2025년, 최종 완공은 2030년을 목표로 하고 있다.

스케일 못지않게 놀라운 것은 이 도시를 ‘탄소제로’ 도시로 만든다는 구상이다. 태양광∙풍력∙그린수소(신재생에너지를 이용해 만든 수소) 등의 신재생에너지로 전기를 생산할 뿐 아니라, 주거지구엔 아예 자동차가 다니지 않도록 할 계획이다. 그렇다면 이동 수단으로는 무엇을 쓰려는 걸까?

hrh-announces-theline-designs-cover▲ 네옴시티의 주거지구, 더 라인 계획도 (출처 : 네옴시티)

900만 명이 살게 될 네옴시티의 주거지구, 더 라인(The Line)은 해안에서부터 사막까지 500m 건물이 170km 거리로 일직선으로 놓인 형태로 지어질 계획이다. 높이는 롯데월드타워(550m)에 맞먹고, 길이는 서울에서 강릉까지 거리와 비슷하다. 수직 도시 설계 디자인은 자연보호와 인간 거주성 향상을 위한 모델로, 수직으로 도시를 쌓아 올려 개발 면적을 줄이고 주변 자연환경을 보존하는 데 초점을 맞췄다.

더 라인의 설계를 보면 땅 위에 차도가 없어 자동차가 아예 다닐 수가 없다. 대신 지하에 터널을 뚫어 고속철도가 최대 20분 만에 도시를 관통한다. 이를 위해 지하 터널을 먼저 파고 이후 그 위에 도시를 건설한다는 계획이다. 그리고 구역별로는 사무실∙상점∙병원∙학교∙영화관∙경찰서 등을 적절하게 배치해서 수평으로 이동하는 엘리베이터를 이용하거나 ‘모든 곳을 걸어서 5분 거리 안에 있게’ 만든다는 계획이다.

그리고 또 하나 내세운 이동 수단이 바로 UAM으로, 하늘을 나는 에어택시를 대중교통 수단으로 도입할 예정이다. 이를 위해 네옴시티는 UAM 기업인 독일의 볼로콥터(Volocopter)와 계약을 맺고 15대의 수직이착륙 항공기를 도입하기로 했는데, 5대는 화물, 10대는 승객 수송에 활용할 예정이다. 네옴시티는 건설 단계부터 에어택시가 주거지구, 산업지구, 관광지구를 모두 오가며 이착륙할 수 있게 설계된다.

UAM이 상용화되려면 통신이 중요한데 네옴시티는 이를 위해 우주인터넷 기업인 영국의 원웹(Oneweb)과 2억 달러 규모의 합작투자 계약을 맺었다. 우주인터넷은 기지국을 지상에 설치할 필요 없이 쏘아 올린 위성에서 바로 신호를 받아서 이용하는 인터넷 서비스로, 원웹은 이 분야의 선도주자다. 원웹은 네옴시티에서 와이파이와 5G 통신도 지원할 계획이다. 모든 것을 가능하게 만드는 ‘미스터 에브리씽’의 말처럼 네옴시티가 현실화된다면 UAM, 전기차와 같은 미래 모빌리티 산업은 엄청난 기회를 맞이하게 될 것이다.

새로운 공간 혁명, 스마트 모빌리티가 구현하는 친환경 미래 도시

앞으로의 미래 도시에서 UAM은 이동 수단 그 이상의 역할이 기대된다. UAM 생태계 구축을 위해서는 버티포트, 충전 시설, 관제소, 통신, 저궤도 위성 등의 제반 인프라 시설이 필수다. 경제성을 바탕으로 한 기체 개발, 기술, 법과 제도, 사회적 합의 등의 뒷받침은 기본이다. UAM 상용화가 확산되면 공유, 리스, 렌탈, 보험, 그리고 자율차, 택시, 지하철 등 타 교통과 연결된 복합 모빌리티 플랫폼 시장이 형성될 것이다. 5G와 6G 통신망, 수소 사회까지 도래하면 친환경 스마트 시티가 구축되고 패러다임 변화에 맞추어 기존 도로, 교통 시스템 및 도시 구조 등 도시 생태계에 전반적인 변화가 일어날 것이다.

미래의 도심 도로는 자율주행 전용 차선과 내연기관 차선 등으로 구분되고 교통 상황에 따라 인공지능이 교통 시스템을 체계적으로 관리할 것이다. 자율주행차(전기차, 수소 전기차), 수소 버스 등 사람들은 친환경 차를 타고 UAM 버티포트로 이동해 환승하여 원하는 목적지까지 빠르게 이동할 수 있다. 버티포트 주변에는 핵심 상업, 업무지구가 형성되면서 새로운 산업과 정보통신 기술이 융합된 모빌리티 혁명이 사회 전반으로 확산될 것이다.

눈 깜짝할 사이에 흔해진 전기차와 인공지능 주행이 어색하지 않은 지금, 우리는 변화를 눈앞에 두고 있다. 과거 바퀴의 발명이 단순히 이동 수단의 발전이 아니라 세상 전반을 변화시켰듯이, 스마트 모빌리티도 우리의 생활을 완전히 바꿔놓을 것이다.

 

※ 본 칼럼은 반도체에 관한 인사이트를 제공하는 외부 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

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