[특집-미래전쟁] 04. eVTOL 항공기 군사용 활용을 위한 기체, 배터리 및 충전 인프라 분석
민간에서 개발된 UAM/AAM을 전면 개조해야 군사용 활용 가능... 전투 현장에 배치하려면 배터리 용량 및 충전 인프라 구축 선행돼야
2025-03-07
최근 우크라이나에 생포된 북한군 병사가 한국으로 귀순 의사를 표명했다는 소식이 전해졌다. 북한군은 2022년 2월 우크라이나를 침공한 이후 고전을 면치못하는 러시아를 돕기 위해 파병됐다.
북한군은 6·25 전쟁 이후 실전에 대한 경험이 전혀 없어 인해전술을 고집하다 막대한 피해를 입었다. 하지만 이번 파병으로 전차에 대한 무용론, 근접 전투의 문제점, 드론(Drone) 전쟁의 대처방안 등을 학습한 것으로 분석된다.
러시아 파병 초기 군사용 드론에 익숙하지 않은 북한 병사들이 우왕좌왕(右往左往)하는 상황이 생중계되며 20세기 전투방식을 고집한다는 비판을 받았다. 전기수익이착륙(eVTOL) 드론을 군사용으로 활용하려는 시도는 알아보자.
▲ EVTOL requirements on battery specific power and energy[출처=Challenges and key requirements of batteries for electric vertical takeoff and landing aircraft(Xiao-Guang Yang, Teng Liu, Shanhai Ge, Eric Rountree, and Chao-Yang Wang)]
◇ 민간에서 개발된 UAM/AAM을 전면 개조해야 군사용 활용 가능
eVTOL은 도심항공교통(UAM)이나 미래항공교통(AAM)의 용도로 개발되고 있다. 대부분 조종사를 포함한 2인승 혹은 4~5인승으로 개발되고 있다.
주동력원은 리튬이온배터리(Li-ion battery)이지만 일부 기업은 수소 하이브리드 추진동력을 개발하고 있다. 수소는 친환경 연료이지만 높은 생산 원가, 폭발 위험성 등의 이유로 상용화는 더딘 편이다.
2022년 12월 기준 전 세게에서 개발되고 있거나 설계된 것는 UAM/AAM은 700여 종이 넘는다. 도심과 비도심간 운항에 가장 적합한 Vectored Trust형이 절반이 넘는다.
Vectored Trust형은 추력 방향을 변화시켜서 진행방향과 자세를 바꾸는 방식이다. 개발이 진행 중이지만 상업생산을 위해 형식인증(TC)을 획득한 회사는 없다.
중국의 이항( EHang)은 중국 강항당국으로부터 형식인증을 획득했지만 무인항공기(UAS)로 받았다. 유인항공기로 인증을 받아야 UAM/AAM 용도로 활용할 수 있다.
현재 개발 중인 UAM/AAM을 군사용으로 전환하기 위해서는 개량이 필요하다. 군 병력을 운송하고 무기 이동, 공격용 무기 탑재 등이 병행돼야 하기 때문이다.
드론 전문가들은 민간에서 개발된 UAM/AAM의 전면 설계 변경을 통해 새로운 군사용 UAM/AAM을 개발하는 것이 바람직하다고 권고한다.
◇ 전투 현장에 배치하려면 배터리 용량 및 충전 인프라 구축 선행돼야
현재 군대에서 병력이나 무기의 운송용으로 늘리 활용되는 것은 헬리콥터다. 제2차 세계 대전 이후 군사용으로 도입된 헬리콥터는 베트남 전쟁을 거치며 군사작전의 핵심 전력으로 부상했다.
헬리콥터는 수직이착륙과 호버링(hovering)이 가능할 뿐 아니라 대규모 고정익 수송기에 비해 운용비용이 저렴하다. 그럼에도 조종사의 필요성, 큰 소음, 기동성 등으로 대체 수단에 대한 수요가 제기되고 있다.
현재 개발 중인 eVTOL UAM/AAM은 화물 탑재 중량, 비행 거리 등에서 헬리콥터에 비해 상대적으로 성능이 떨어진다.
2023년 7월 미 RAND 연구소에 따르면 최신 기술로 개발된 eVTOL UAM/AAM은 탑습 인원 3~5명 혹은 약 1 톤(t)의 화물을 싣고 1시간에 약 150마일을 비행 할 수 있다.
짧은 시간에 수직 이착륙이 가능하지만 헬리콥터에 비해 효율성을 낮다. 군사용 eVTOL UAM/AAM을 개발할 대 고려해야 할 요소가 적지 않은 이유다.
특히 eVTOL UAM/AAM은 호버링 시 배터리 소모가 심해 작전 투입에 한계로 작용한다. 민수용 eVTOL UAM/AAM은 충전 시스템을 갖춘 버티포트(Vertiport)로 배터리 문제를 극복한다.
하지만 군사용 eVTOL UAM/AAM은 버티포트가 없는 야전에서 활용해야 하므로 어려운이 예상된다. Xiao-Guang Yange 등은 전기자동차(EV)와eVTOL 비교해 배터리 특정 전력 및 요구사항을 분석했다.
▲ Battery requirements for eVTOLs versus for EVs[출처=Challenges and key requirements of batteries for electric vertical takeoff and landing aircraft(Xiao-Guang Yang, Teng Liu, Shanhai Ge, Eric Rountree, and Chao-Yang Wang)]
항공기 추진용 배터리를 연구한 결과로 특정 에너지와 전력, 충전속도, 수명 싸이클, 항공기 비행안전을 위한 요구 사항 충족 등을 주요 과제로 제시했다.
배터리 한계를 극복하기 위해 기체의 중량 감소를 위한 경량화, 소형화가 필요하다고 주장했다. 군사용 eVTOL UAM/AAM은 작전 환경이 일반 상업용에 비해 충전 인프라가 갖춰지지 않은 상황 아래 비행을 해야 한다.
유럽연합(EU)가 탄소제로를 달성하기 위해 전기자동차(EV) 보급을 확대하고 있지만 배터리의 용량 한계, 폭발 위험성, 과다한 충전시간 등 해결해야 할 과제가 산적한 실정이다.
군사용 eVTOL UAM/AAM을 실전에 배치하려면 기체의 안정성 뿐 아니라 배터리의 각종 난제를 극복해야 한다. 현재 기술력을 고려한다면 군사용 eVTOL UAM/AAM을 전투 현장에 배치하려면 최소 10년 이상이 필요할 것으로 판단된다.
- 계속 -
북한군은 6·25 전쟁 이후 실전에 대한 경험이 전혀 없어 인해전술을 고집하다 막대한 피해를 입었다. 하지만 이번 파병으로 전차에 대한 무용론, 근접 전투의 문제점, 드론(Drone) 전쟁의 대처방안 등을 학습한 것으로 분석된다.
러시아 파병 초기 군사용 드론에 익숙하지 않은 북한 병사들이 우왕좌왕(右往左往)하는 상황이 생중계되며 20세기 전투방식을 고집한다는 비판을 받았다. 전기수익이착륙(eVTOL) 드론을 군사용으로 활용하려는 시도는 알아보자.
▲ EVTOL requirements on battery specific power and energy[출처=Challenges and key requirements of batteries for electric vertical takeoff and landing aircraft(Xiao-Guang Yang, Teng Liu, Shanhai Ge, Eric Rountree, and Chao-Yang Wang)]
◇ 민간에서 개발된 UAM/AAM을 전면 개조해야 군사용 활용 가능
eVTOL은 도심항공교통(UAM)이나 미래항공교통(AAM)의 용도로 개발되고 있다. 대부분 조종사를 포함한 2인승 혹은 4~5인승으로 개발되고 있다.
주동력원은 리튬이온배터리(Li-ion battery)이지만 일부 기업은 수소 하이브리드 추진동력을 개발하고 있다. 수소는 친환경 연료이지만 높은 생산 원가, 폭발 위험성 등의 이유로 상용화는 더딘 편이다.
2022년 12월 기준 전 세게에서 개발되고 있거나 설계된 것는 UAM/AAM은 700여 종이 넘는다. 도심과 비도심간 운항에 가장 적합한 Vectored Trust형이 절반이 넘는다.
Vectored Trust형은 추력 방향을 변화시켜서 진행방향과 자세를 바꾸는 방식이다. 개발이 진행 중이지만 상업생산을 위해 형식인증(TC)을 획득한 회사는 없다.
중국의 이항( EHang)은 중국 강항당국으로부터 형식인증을 획득했지만 무인항공기(UAS)로 받았다. 유인항공기로 인증을 받아야 UAM/AAM 용도로 활용할 수 있다.
현재 개발 중인 UAM/AAM을 군사용으로 전환하기 위해서는 개량이 필요하다. 군 병력을 운송하고 무기 이동, 공격용 무기 탑재 등이 병행돼야 하기 때문이다.
드론 전문가들은 민간에서 개발된 UAM/AAM의 전면 설계 변경을 통해 새로운 군사용 UAM/AAM을 개발하는 것이 바람직하다고 권고한다.
◇ 전투 현장에 배치하려면 배터리 용량 및 충전 인프라 구축 선행돼야
현재 군대에서 병력이나 무기의 운송용으로 늘리 활용되는 것은 헬리콥터다. 제2차 세계 대전 이후 군사용으로 도입된 헬리콥터는 베트남 전쟁을 거치며 군사작전의 핵심 전력으로 부상했다.
헬리콥터는 수직이착륙과 호버링(hovering)이 가능할 뿐 아니라 대규모 고정익 수송기에 비해 운용비용이 저렴하다. 그럼에도 조종사의 필요성, 큰 소음, 기동성 등으로 대체 수단에 대한 수요가 제기되고 있다.
현재 개발 중인 eVTOL UAM/AAM은 화물 탑재 중량, 비행 거리 등에서 헬리콥터에 비해 상대적으로 성능이 떨어진다.
2023년 7월 미 RAND 연구소에 따르면 최신 기술로 개발된 eVTOL UAM/AAM은 탑습 인원 3~5명 혹은 약 1 톤(t)의 화물을 싣고 1시간에 약 150마일을 비행 할 수 있다.
짧은 시간에 수직 이착륙이 가능하지만 헬리콥터에 비해 효율성을 낮다. 군사용 eVTOL UAM/AAM을 개발할 대 고려해야 할 요소가 적지 않은 이유다.
특히 eVTOL UAM/AAM은 호버링 시 배터리 소모가 심해 작전 투입에 한계로 작용한다. 민수용 eVTOL UAM/AAM은 충전 시스템을 갖춘 버티포트(Vertiport)로 배터리 문제를 극복한다.
하지만 군사용 eVTOL UAM/AAM은 버티포트가 없는 야전에서 활용해야 하므로 어려운이 예상된다. Xiao-Guang Yange 등은 전기자동차(EV)와eVTOL 비교해 배터리 특정 전력 및 요구사항을 분석했다.
▲ Battery requirements for eVTOLs versus for EVs[출처=Challenges and key requirements of batteries for electric vertical takeoff and landing aircraft(Xiao-Guang Yang, Teng Liu, Shanhai Ge, Eric Rountree, and Chao-Yang Wang)]
항공기 추진용 배터리를 연구한 결과로 특정 에너지와 전력, 충전속도, 수명 싸이클, 항공기 비행안전을 위한 요구 사항 충족 등을 주요 과제로 제시했다.
배터리 한계를 극복하기 위해 기체의 중량 감소를 위한 경량화, 소형화가 필요하다고 주장했다. 군사용 eVTOL UAM/AAM은 작전 환경이 일반 상업용에 비해 충전 인프라가 갖춰지지 않은 상황 아래 비행을 해야 한다.
유럽연합(EU)가 탄소제로를 달성하기 위해 전기자동차(EV) 보급을 확대하고 있지만 배터리의 용량 한계, 폭발 위험성, 과다한 충전시간 등 해결해야 할 과제가 산적한 실정이다.
군사용 eVTOL UAM/AAM을 실전에 배치하려면 기체의 안정성 뿐 아니라 배터리의 각종 난제를 극복해야 한다. 현재 기술력을 고려한다면 군사용 eVTOL UAM/AAM을 전투 현장에 배치하려면 최소 10년 이상이 필요할 것으로 판단된다.
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