항공기 엔진 메이커인 영국의 Rolls-Royce가 “플라잉카”라고 불리는 전동 수직이착륙기(eVTOL) 사업에 나선다. 해결과제인 항속거리 연장을 위해 배터리와 발전기를 병용하는 타입을 고려하고, 배터리를 포함한 구동장치의 일괄 공급 등을 검토한다. 유력한 부품 메이커가 기술과 비용을 경쟁하다보면 유력한 차세대 모빌리티로 꼽히는 eVTOL 시장이 가까워온다.

지난 6월 하순에 프랑스 파리에서 “파리 에어쇼”가 개최되었다. 행사장 한 쪽에 eVTOL 전용 전시 구역이 마련되었으며, 해당 구역은 견학을 온 사람들로 붐볐다. 1909년부터 이어진 파리 에어쇼에서 eVTOL 전용 공간이 마련된 것은 이번이 처음이다.

◆ 재생항공연료(SAF)와 수소에도 대응

수많은 방문객이 전시 제품의 성능을 확인하거나 사진을 찍는 부스가 있었다. 해당 제품은 Rolls-Royce가 전시한 eVTOL에 특화된 가스터빈 발전기였다.

“전동” 수직 이착륙기인데 왜 가스 터빈 발전기일까. 그 해답은 항속거리에 있다. 일반적으로는 기체가 작기 때문에 배터리 용량도 한정되어 있으며 항속거리는 20~30km로 짧은 것도 있다. 때문에 이동이나 물류분야에서 실용화하려면 비행할 수 있는 거리를 늘릴 필요가 있다.

이에 Rolls-Royce는 터빈으로 전기를 발전하고, 그 전기로 프로펠러를 구동하는 모터를 작동시키는, 이른바 HEV와 같은 파워트레인에 주목했다. 발전기로 전기를 생성하면서 비행하면 전력을 공급할 수 있을뿐만 아니라, 연료를 소비하는 만큼 가벼워진다. 그러나 배터리만을 사용하면 무게는 변하지 않고 항속거리를 늘리기가 어렵다.

발전기는 2024년 상반기에 기존 헬리콥터용 엔진 대비 연비를 15% 개선한 시험제작품의 공급을 시작한다. 출력은 약 500~1,000kW를 계획하고 있다. 항공기 엔진의 노하우를 활용해서 연비를 개선할 수 있도록 무게 1kg 당 출력이 4kW 이상으로 높은 것이 특징이다.

재생 항공연료(Sustainable Aviation Fuel, SAF) 등 다양한 연료에 대응할 수 있는 것 외에도 수소도 사용할 수 있도록 한다.

Rolls-Royce의 담당자는 “항속거리를 연장하기 위해 가스 터빈 발전기를 개발하고 있는 기업은 드물다”고 설명했다. 모터는 기어박스를 사용하지 않는 다이렉트 드라이브형의 공랭식으로, 출력은 150kW다. 프로펠러의 각도를 이착륙 시와 비행 시에 변경할 수 있는 eVTOL도 있어 수직과 수평, 대각선 방향으로도 설치, 가동할 수 있도록 했다. 리튬이온 배터리 모듈 전체 용량은 60~300kWh, 전압은 520~860V라고 한다.

◆ eVTOL 공급망에 Nidec과 Suzuki

eVTOL은 활주로 없이 이착륙이 가능하기 때문에 도심에서의 교통정체 해소에도 도움을 줄 것으로 기대하고 있으며, 시장은 전세계적으로 성장할 전망이다. 캐나다 리서치기업 Precedence Research에 따르면, 드론을 포함한 플라잉카의 글로벌시장은 2032년에 357억 달러로, 2022년(11억 달러) 대비 3.2배 성장할 전망이다.

이처럼 유망한 시장의 주도권을 잡기 위해 eVTOL 메이커들은 2025년~2026년경 1호기 공급을 목표로 개발을 추진하고 있다. 그와 더불어 부품 공급을 목표로 하는 기업도 늘고 있다. eVTOL을 개발하는 기업은 스타트업이 많지만 부품은 대기업이 다른 사업에서 쌓아온 기술을 활용해서 참여하고 있다.

Sekisui Chemical은 지난 3월, 독일의 eVTOL 스타트업 Volocopter에 투자했다고 발표했다. Sekisui Chemical은 현재 여객기용 탄소섬유를 사용한 부품을 공급하고 있으며 eVTOL의 기체 등에도 활용할 수 있을 것으로 보고 있다. 파리 에어쇼에서 취재에 응한 미국 자회사 Sekisui Aerospace의 신도 히데키(眞銅秀樹) 부사장은 “eVTOL의 양산이 시작되는 다이내믹에 대비하여 준비하고자 한다”고 설명했다.

Nidec도 이번 에어쇼에서 브라질의 항공기 메이커 Embraer와 연계하여 오는 9월에 신설하는 합병회사를 통해 플라잉카 부품 시장에 참여할 것이라고 발표했다.

합병회사에서 모터와 모터의 제어기술을 세트로 공급할 계획이다. 그 밖에 SkyDrive는 에어쇼 기간 중에 Suzuki의 협력을 얻어 eVTOL의 양산체제를 구축할 것이라고 밝혔다.

앞으로 eVTOL이 보급되려면 항속거리, 이착륙장의 정비와 더불어 비용절감이 해결과제가 될 것이다. 가격은 1기 당 2억 엔 정도가 드는 기체도 있다. 업계 관계자는 “자동차 1대 정도의 가격대로 (금액을) 낮추고 싶다”는 의견을 밝혔으며, 양산화를 통해 1대 당 수백만 엔 정도를 실현할 수 있을지에 귀추가 주목된다.

법 규제 정비도 필요하다. 운항 규정의 명확화와 조종사 면허제도, 규제 완화 등이 필요해진다. 안전성을 확보하고 시가지의 주민 등의 이해를 얻을 수 있는 환경정비도 중요하다. 앞으로는 기업은 기술 개발뿐만 아니라 관공서와 연계하여 규정 수립을 서두를 필요가 있다.