[엠투데이 이정근기자] 도심항공모빌리티(UAM)가 차세대 교통수단으로 주목받는 가운데, 이를 실제 상용 서비스로 구현하기 위한 핵심 기술로 배터리가 부상하고 있다. UAM은 도심 저고도 상공에서 사람이나 화물을 운송하는 미래형 교통 체계로, 지상 교통 혼잡을 줄일 대안으로 거론된다. 다만 비행을 기반으로 하는 특성상 충분한 비행거리, 운항 안전성, 수직 이착륙에 필요한 고출력을 동시에 확보해야 하며, 이 조건을 좌우하는 핵심 부품이 배터리다.
LG에너지솔루션은 UAM 상용화에 필요한 배터리 기술과 자사 솔루션을 소개하며, 안전성, 높은 무게 에너지밀도, 고출력 성능을 UAM용 배터리의 3대 핵심 조건으로 제시했다. UAM은 전기 동력 기반 수직 이착륙 항공기인 eVTOL을 중심으로 시장이 형성되고 있으며, 초기 상용화 단계에 진입한 항공 모빌리티 산업으로 평가된다.
시장 성장 전망도 제시됐다. SNE리서치에 따르면 eVTOL 전용 배터리 시장은 2024년 약 5억 달러 규모에서 2030년대 초 약 45억 달러 규모로 성장할 것으로 전망된다. 연평균 성장률은 20~25% 수준으로 예상된다. 이에 따라 주요 국가들은 기체 개발뿐 아니라 항공 인증, 도심 운항 제도, 관련 인프라 구축을 함께 추진하고 있다.
미국은 AAM 생태계 조성과 제도 기반 마련을 진행하고 있다. 2021년부터 의회와 행정부 차원에서 첨단 항공 모빌리티 생태계 구축을 추진해 왔으며, 2025년 6월에는 무인항공기와 eVTOL 개발 활성화를 위한 행정명령이 발표됐다. 이후 미국 연방항공청은 eVTOL 통합 파일럿 프로그램을 추진하고 있으며, 교통부도 AAM 국가 전략을 통해 정책 방향을 제시했다. 2026년에는 eIPP 8개 프로젝트가 선정돼 실제 운항 검증도 확대되고 있다.
중국은 UAM을 저공경제의 핵심 분야로 보고 산업 생태계 육성에 나서고 있다. 저공경제는 저고도 공역에서 eVTOL과 드론 등을 활용해 교통, 물류, 관광, 긴급구조 서비스를 창출하는 산업을 의미한다. 중국은 2023년 저공경제를 전략적 신흥산업에 포함했고, 2024년 정부 사업 보고서에도 관련 내용을 반영했다. 중국 민항당국은 eVTOL 기체에 대한 형식인증, 생산인증, 표준 감항증명 발급을 추진하며 상용화를 위한 제도 기반을 마련하고 있다.
국내에서는 2028년 K-UAM 상용화를 목표로 초기 시장 형성과 제도 정비가 진행되고 있다. 국토교통부와 ‘UAM 팀 코리아’는 기존 도심 교통형 중심 운용 개념을 넘어 응급의료형과 비도심 관광형 등 초기 상용화 가능성이 높은 모델까지 검토할 수 있도록 운용개념서 개정을 추진하고 있다. 2032년 이후 도심 운항 확대를 고려해 AI 기반 교통관리, 차세대 통신·항법, 배터리·부품 등 145건의 중요기술도 선정했다.
UAM용 배터리에서 가장 중요한 조건은 안전성이다. 항공 운항은 기온 변화와 기압 차이 등 다양한 환경 변수에 노출되며, 공중에서 문제가 발생할 경우 즉각적인 대응이 어렵다. 따라서 여객 수송과 화물 운송을 수행하려면 셀과 팩 단위의 전문적인 안전 설계가 필요하고, 미국 FAA, 유럽 EASA, 중국 CAAC 등 주요 항공 당국의 인증 기준을 충족해야 한다.
안전성의 핵심은 열전파 방지다. 하나의 배터리 셀에서 열폭주가 발생하더라도 열이 인접 셀로 확산되지 않도록 막아야 전체 기체의 안전성을 확보할 수 있다. 이를 위해 배터리 설계 검증과 배터리 관리 시스템의 정교한 작동이 중요하게 다뤄진다.
무게 에너지밀도 역시 UAM 배터리의 핵심 지표다. 배터리는 사용 중에도 무게가 줄어들지 않기 때문에 같은 무게 안에서 더 많은 에너지를 저장할수록 비행 가능 거리가 늘어난다. 이는 곧 UAM의 항속거리와 서비스 범위로 이어진다. 약 20~50km 수준에서는 도심 내 단거리 이동 수단으로 활용될 수 있고, 50~150km 구간에서는 광역 이동 수단으로 확장될 수 있다. 150km 이상으로 확대될 경우 일부 구간에서는 항공 이동을 보완하는 역할도 기대할 수 있다.
고출력 성능도 필수 조건이다. 전기차는 일반 주행에서 비교적 일정한 출력이 필요한 경우가 많지만, UAM은 비행 단계에 따라 요구 출력이 크게 달라진다. 특히 수직 이착륙 단계에서는 매우 높은 출력이 필요하고, 순항 구간에서는 상대적으로 낮은 출력으로 전환된다. 비상 상황에서는 특정 배터리 팩에 문제가 발생했을 때 나머지 배터리들이 순간적으로 출력을 높여 기체를 안정적으로 유지하고 비상 착륙을 수행해야 한다.
LG에너지솔루션은 글로벌 UAM 기업들과 협업을 진행하며 고객이 중요하게 보는 성능에 맞춰 다양한 배터리 솔루션을 제공하고 있다. 회사는 원통형 배터리와 파우치형 배터리를 중심으로 안전성, 에너지밀도, 고출력이라는 세 축에서 고객별 최적 조합을 제안하고 있다.
원통형 배터리는 단단한 금속 케이스와 원통 구조를 기반으로 높은 구조적 안정성을 갖춘 것이 특징이다. LG에너지솔루션의 대표 제품인 H52A 원통형 배터리는 고출력 성능을 기반으로 15분 내외의 고속 충전도 지원한다.
파우치형 배터리는 가벼운 무게와 높은 에너지 저장 효율을 바탕으로 무게 에너지밀도 측면에서 강점을 가진다. LG에너지솔루션의 파우치 배터리는 300Wh/kg 내외의 에너지밀도를 발휘할 수 있으며, 수직 이착륙과 비상 상황에서 요구되는 초고출력 조건에도 대응할 수 있다.
LG에너지솔루션은 세계 수준의 리튬이온배터리 양산 역량을 바탕으로 UAM을 비롯한 미래 모빌리티 시장의 요구에 대응하고 있다고 밝혔다. 도심 하늘길을 현실화하기 위해서는 기체 기술뿐 아니라 안전성, 비행거리, 출력 성능을 뒷받침하는 배터리 기술 발전이 필수인 만큼, 회사는 미래 항공 모빌리티 분야에 필요한 배터리 기술력을 지속적으로 확장해 나간다는 방침이다.
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