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[특별기고] 3D익스피리언스로 실현하는 도심 항공 모빌리티(UAM)의 진화

글로벌오토뉴스 조회 수477 등록일 2022.07.04.
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자동차산업은 큰 틀의 변화에 직면해 있다. 전기차를 필두로 자율주행차, 커넥티비티, 모빌리티 등 방향성은 정해졌다. 코로나19와 러시아와 우크라니아 전쟁 등으로 최근 공급망 붕괴 등을 비롯해 수많은 문제가 산적해 있지만 기후재앙을 막기 위해 전진해야 한다. 그 속에서 등장하고 있는 것이 소프트웨어 정의 자동차를 비롯해 모델 베이스 시스템 엔지니어링 등 지금까지와는 다른 차만들기가 진행되고 있다. 여기에서는 항공우주부터 국방, 건설, 자동차, 모빌리티는 물론이고 조선해양에 이르기까지 전방위적으로 미래의 솔루션을 연구하고 제공하고 있는 다쏘시스템 김종국 대표의 글을 통해 3D익스피리언스로 실현하는 도심 항공 모빌리티 부문에서 어떤 변화가 일어나고 있는지 짚어본다 (편집자 주)


글 / 김종국 대표(다쏘시스템 인더스트리 프로세스 컨설턴트)



1. 도심 항공 모빌리티(UAM)의 등장
전 세계적으로 도시화(Urbanization)가 빠르게 진행되면서 교통체증과 환경문제가 크게 대두되고 있다. 도시집중화 현상은 교통, 주거, 환경, 에너지 등 여러가지 측면에서 다양한 도시문제를 유발하고 있으며 특히 도시의 도로를 가득 메운 내연기관 자동차는 극심한 교통정체와 환경오염을 유발한다. 그 뿐만 아니라 막대한 사회적, 경제적 손실까지 이어질 수 있다. 이와 같은 이유로 팽창하는 도시와 환경에 대한 인식 변화 그리고 혁신기술의 발달은 새로운 모빌리티 신사업을 태동시키고 있다.


그 중 화두가 되고 있는 사업이 바로 도심 항공 모빌리티 UAM(Urban Air Mobility)다.


‘도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility, UAM)’라는 용어는 미항공우주국(NASA)에서 저고도의 공중을 활용해 새롭게 구축하고자 하는 도시의 단거리 항공 운송 생태계를 표현하는 용어로, 관련업계 및 시장에서는 현재 UAM이라고 통칭되고 있다. 현재 차세대 교통수단의 개념으로 AAM(Advanced Air Mobility)라고도 부른다.


이러한 UAM산업은 도심(Intracity)에서의 이동성에 초첨을 맞춰 ‘도심’ 항공 모빌리티라고 하고 있지만, 광의의 개념으로 보면 UAM은 도심과 그 주변 광역권(Intercity)을 모두 아우르는 개념으로 볼 수 있을 것이다.


UAM에 대한 개념은 현재 개인용 비행체(Personal Air Vehicle, PAV)로 정립되고 있고, 이착륙방식에 따라 STOL(Short Take-Off and Landing)과 VTOL(Vertical Take-Off and Landing)으로 구분할 수 있으며, 사용 에너지에 따라 내연기관과 전기동력으로도 구분될 수 있다.


다양한 PAV 중에 현재 시장에서 주도적으로 접근하고 있는 형태는 eVTOL(Electronic Vertical Take-Off and Landing) 즉, 전기동력 기반의 수직이착륙기로 볼 수 있다. 많은 나라에서 차세대 미래교통수단 관점에서 eVTOL형태의 UAM 기체개발이 진행되고 있으며 대부분은 소규모 스타트업 기업 중심으로 국가 기준에 맞춘 각종 법규와 규제, 기반시설을 함께 준비하고 있다.


UAM 시장은 제조와 여객, 화물운송 서비스에 이르는 잠재적인 시장규모가 2040년 1조5,000억 달러에 달할 것으로 전망되고 있다. 하지만 아직 이 거대시장의 절대적 강자가 없는 상태에서 시장을 조기 선점하고 새로운 성장동력을 확보하기 위해 각국의 기업들은 UAM의 연구개발과 투자에 적극적으로 참여하고 있다.
우리나라에서도 2020년 한국형 도심항공교통(K-UAM) 로드맵을 정의하고 2025년 상용서비스를 목표로 정부와 기업이 함께 준비하고 있다


2. UAM 개발을 위한 디지털 기술
UAM은 도심항공교통이기 때문에 대부분의 기술과 법규 및 규제가 항공을 기반으로 되어 있다. 다시 말해 UAM 기체개발을 위해서는 항공에 대한 전문지식과 기술이 필요하며 항공기 개발에 활용된 다양한 디지털 기술이 UAM 개발에도 다양하게 활용될 수 있다.


특히 도심항공교통 특성상 문제발생시 도심의 대형 인명사고로 이어질 수 있기 때문에 다양한 디지털 기술을 활용한 사전검증활동을 통해 UAM기체 및 운행상의 안전성을 확보해야 한다


다쏘시스템은 다쏘항공에서 출발한 기업으로 항공개발관련 다양한 경험과 디지털 기술을 보유하고 있으며, 이를 기반으로 항공/자동차 등을 포함한 다양한 산업군에서 플랫폼 기반의 디지털 협업 솔루션(3DEXPERIENCE Platform)으로 고객사의 디지털 혁신을 지원하고 있다.





단일화된 디지털 협업 플랫폼을 기반으로 항공기 개발단계별 특화된 솔루션 프로세스 및 기능을 제공하고 있으며, 이 솔루션 프로세스들은 항공기 개발 전 영역에 대한 프로그램 협업 및 데이터 관리를 위한 ‘Program Excellence’, 개념설계단계를 위한 ‘Winning Concept’, 상세설계/공동개발을 위한 ‘Co-Design To Target’, 디지털 성능검증 및 시험을 위한 ‘Cleared To Operate’, 생산공정계획 및 생산검증을 위한 ‘Ready For Rate’, 생산실행을 위한 ‘Build To Operate’, 운영 및 유지보수를 위한 ‘Keep Them Operate’ 로 구성되어 각 제품개발단계마다 필요한 디지털 기술을 활용할 수 있도록 제공하고 있다.


솔루션은 고객사의 상황 및 목적에 따라 자체 서버를 운영하는 On-Premise 방식과 클라우드를 활용하는 On-Cloud 방식을 모두 제공하고 있다.




항공산업 특화 솔루션 중에서 UAM eVTOL 개발에 필요한 부분만을 모아 제공하는 솔루션이 ‘Reinvent The Sky’ 솔루션으로, 중소규모 스타트업 및 OEM사에 손쉽게 활용할 수 있도록 클라우드 기반으로 서비스를 제공하고 있다. 다쏘시스템은 클라우드 서비스 기반으로 솔루션을 활용하기 때문에 고객사는 별도의 인프라 관련 투자나 IT 유지보수 비용이 발생하지 않으며 라이선스 도입만으로 수일내에 바로 업무에 활용할 수 있다.


클라우드 솔루션은 지속적으로 자동으로 업데이트 되기 때문에 사용자는 항상 최신 기능을 활용하여 본연의 제품개발 및 협업에 집중할 수 있다.


3. UAM산업 특화 솔루션 ‘Reinvent The Sky’
Reinvent The Sky’ 솔루션은 앞서 언급한 바와 같이 항공방위산업 특화솔루션 중에서 eVTOL개발에 특화된 기능들만 모아 놓은 클라우드 기반 솔루션이다.





‘Concept Definition & Validation’ 단계의 기능들은 개념설계에서 시스템 엔지니어링 기반의 모델링 및 시뮬레이션과 아키텍처 기반의 컨셉 검증, 다분야 대안비교 분석을 지원하는 기능 중심으로 구성되어 있다.


‘Collaborative Execution’ 단계의 기능들은 UAM 개발 전 영역에 걸친 제품정보 및 변경관리, 협업을 지원하는 기능으로 구성되어 있으며 인증 프로세스를 포함하고 있다.


‘On Target Execution’ 단계의 기능들은 UAM 설계 및 해석/가상검증과 관련된 기능으로 구성되어 있으며, eVTOL 특성을 고려한 배터리 엔지니어링 내용을 포함하고 있다.


‘Planning The Ground’ 단계의 기능들은 공정계획 및 생산 레이아웃, 3D 프린팅 등 제조엔지니어링 관련 기능으로 구성되어 있고, 부품구매지원을 위한 Market Place를 포함하고 있다.


UAM 개발 제조사는 3DEXPERIENCE Platform기반의 ‘Reinvent The Sky’ 솔루션을 활용하여 개념설계부터 비행까지의 디지털 연속성을 확보하고 동급 최고의 설계 및 시뮬레이션 솔루션을 활용할 수 있으며 개발 프로젝트 실행관리 및 보안 환경에서의 협업을 수행할 수 있다. 아울러 클라우드 기반의 플랫폼 활용으로 프로젝트 성숙도 및 기업 상황에 맞춰 필요한 수준으로 도입 및 확장이 용이하다.


다쏘시스템 ‘Reinvent The Sky’ 솔루션은 Joby Aviation, Vertical Aerospace, Bell, Eviation 등 이미 전세계 많은 UAM 개발사에서 도입 및 활용되고 있다. 대표적인 UAM 선두기업 중 하나인 미국의 Joby Aviation은 2015년부터 클라우드 기반의 ‘Reinvent The Sky’ 솔루션을 도입하여 손쉽고 빠르게 업무에 적용하였으며 항공산업에 특화된 기능을 활용하고 부문간 엔지니어링 협업을 수행하여 UAM개발을 진행해 나가고 있다.


국내에서도 현대자동차, 한화 등 대기업에서 UAM 사업을 준비 및 진행하고 있으며, 다쏘시스템도 다양한 산업 경험과 3DEXPERIENCE Platform 솔루션을 통해 국내 UAM 사업의 성공을 위해 노력하고 있다.














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