도심항공교통 개론

이강희 지음

비행연구원 2023년 07월 18일 출간

작품소개

책소개

도심항공교통(UAM)은 전 세계적으로 항공업계의 집중 관심의 대상이 되었다. 국내에서도 주요 자동차 제작업체는 물론이고, 신생업체들까지 참여하고 있다. 이들 업체 대부분은 항공기 제작 경험이 없는 데도 이 사업에 뛰어든 것은 동력장치의 극적인 변화와 미래 가능성을 보았기 때문이다. 도심항공교통은 수도권뿐만 아니라 지자체에서도 주요 사업으로 선정하고 미래 항공 교통에 대응할 준비를 서두르고 있다.
이 책은 현재까지 개발 중인 다양한 종류의 eVTOL 항공기를 소개함으로써 eVTOL 항공기에 관한 아이디어를 얻을 수 있도록 구성했다.
현시점에서 도심항공교통 항공기의 성능은 기대에 못 미치지만, 미래 항공 교통수단으로 충분한 매력이 있다. 예를 들어 잠실에서 인천공항까지 차량 이동 거리는 대략 72km이고, 차량 이동시간은 대략 1시간 30분(평일 기준)이 걸린다. 그러나 eVTOL 항공기의 직선거리는 58km이고, 평균 시속 150km로 비행했을 때 대략 25분이면 도착할 수 있다. 전기 자동차는 상용화에 성공했지만, 도심항공교통은 아직 시험 비행 단계에 머무는 것은 해결해야 할 적지 않은 문제가 있음을 말해준다. 이 책을 통해서 eVTOL 항공기의 현재와 미래 비전을 함께 통찰할 수 있을 것으로 기대한다. 세계적 팬데믹 이후 항공업계는 도심항공교통에 큰 기대를 걸고 있고, 젊은 예비 항공인에게 새로운 기회의 장이 열릴 것이다.

목차

[제1장] 도심항공교통 개론-[전자책]
1.1 개요
1.1.1 UAM 시장 영역
1.1.2 UAM/AAM 개념
1.1.3 UAM/AAM 항공기 분류
1.1.4 개인항공기(PAV)
1.1.5 미래 항공기의 요건
1.1.6 UAM 항공기 형상
1.1.7 추진 시스템
1.1.8 UAM/PAV 형상과 토크
1.2 플라잉카
1.2.1 플라잉카의 탄생
1.2.2 트랜스포머
1.3 수직이착륙 항공기
1.4 유인 드론의 개발
1.5 도심항공교통의 적용
1.6 도심항공교통 항공기 모델
1.6.1 Lilium(독일)
1.6.2 Volocopter GmbH(E-Volo)(독일)
1.6.3 EHang(중국)
1.6.4 Airbus(미국)
1.6.5 Hyundai S-A1
1.6.6 Vertical Aerospace(영국)
1.6.7 한화 시스템
1.6.8 Bell Nexus(미국)
1.6.9 Xpeng X2(중국)
1.6.10 CityHawk(이스라엘)
1.6.11 Archer Aviation(미국)
1.6.12 한국항공우주연구원(KARI) OPPAV
1.6.13 WISK(미국)
1.6.14 Eve Air Mobility(브라질)
1.6.15 Joby Aviation(미국)
1.6.16 ALIA-250(미국)

1.7 버티포트/스카이포트

제2장 첨단 센서기술
2.1 개요
2.2 위성항법 시스템
2.2.1 GNSS(GPS)
2.2.2 GPS와 GLONASS의 차이점과 협업 기능
2.2.3 GPS 정밀도
2.2.4 GPS 운용부문
2.2.5 GPS 위치측정
2.2.6 GPS 오차와 주요 원인
2.2.7 GPS 전파 간섭과 교란
2.3 RTK, DGPS, 그리고 PPK
2.3.1 RTK
2.3.2 DGPS
2.4 LiDAR(라이더)
2.4.1 라이더 원리
2.4.2 라이더 적용
2.5 MEMS 기술과 활용
2.6 첨단 센서
2.6.1 관성항법장치(INS)와 관성측정장치(IMU)
2.6.2 자이로센서와 6축 자이로
2.6.3 가속도계
2.6.4 기압계와 고도 홀드 모드
2.6.5 지자기와 지자기 센서
2.6.6 레인지파인더
2.6.7 장애물 회피 센서
2.7 분산 추진 시스템
2.7.1 재래식 항공기의 분산 추진
2.7.2 분산전기추진(DEP)

[제3장] 기초 전기이론
3.1 개요
3.2 전기 기본
3.2.1 옴의 법칙
3.2.2 전류
3.2.3 전압(기전력)
3.2.4 저항
3.3 전자기 발전(전기생산)
3.4 교류 유도
3.4.1 AC 전원의 장점
3.4.2 용어의 정의
3.5 AC 교류 저항

[제4장] 전기모터
4.1 개요
4.2 전기모터
4.2.1 DC 모터의 장점
4.2.2 eVTOL 항공기 모터 사례
4.2.3 eVTOL 항공기 운용 요건
4.2.4 eVTOL 항공기 모터 필수요건
4.2.5 eVTOL 항공기 성능
4.2.6 eVTOL 항공기 모터
4.2.7 전기모터 단위
4.2.8 출력 밀도
4.2.9 중량 대비 출력 비율(PWR) 또는 비출력
4.2.10 토크
4.3 전기모터 기본 원리
4.3.1 전기모터의 종류
4.3.2 자기장과 전기장
4.3.3 오른손 법칙과 왼손 법칙
4.3.4 필드(계자) 코일
4.3.5 전자석(electromagnet)
4.3.6 철심(magnetic core)
4.3.7 전자기장
4.3.8 플럭스/자속
4.4 직류 모터
4.4.1 기본 원리
4.4.2 DC 모터의 활용
4.4.3 DC 모터의 주요 구성품
4.4.4 DC 모터의 분류
4.4.5 브러시 DC Motor
4.4.6 BLDC Motor
4.4.7 권선 스테터 모터
4.4.8 PMDC 모터
4.4.9 BLDC 모터 단상 및 3상
4.5 축-방향 플럭스 전기모터
4.5.1 적용 사례
4.5.2 모터 비교
4.5.3 설계
4.5.4 장단점
4.6 모터 컨트롤러
4.6.1 기본 기능
4.6.2 ESC 구성요소
4.6.3 BLDC ESC
4.6.4 펄스 폭 변조(PWM)
4.6.5 모터 컨트롤러 선택
4.6.6 eVTOL 모터 컨트롤러

[제5장] 배터리
5.1 개요
5.2 전기 에너지
5.2.1 열 추진 엔진의 한계
5.2.2 전기 에너지의 해결 과제
5.2.3 eVTOL 항공기의 동력 방식
5.2.4 배터리 개발
5.2.5 배터리 팩과 냉각 시스템
5.2.6 eVTOL 비행 구간별 배터리 사용
5.3 배터리
5.3.1 배터리 기본
5.3.2 일차 배터리와 이차 배터리
5.3.3 배터리 구성
5.3.4 배터리 전기 생성 원리
5.3.5 성능, 용량, 그리고 방전
5.3.6 배터리 수명
5.3.7 배터리 폭발(리튬이온)
5.4 리튬이온 배터리
5.4.1 리튬(lithium)
5.4.2 전기화학
5.4.3 양극재(활물질)
5.4.4 수명 주기
5.4.5 배터리 충전
5.5 미래 배터리
5.5.1 전고체 리튬 전지
5.5.2 기타 개발 중인 배터리
5.6 수소연료전지
5.6.1 수소 항공기
5.6.2 수소연료전지의 장단점
5.6.3 수소연료전지의 전기 생산 원리

작가정보

저자(글) 이강희

[학력 및 경력] 청주대학교 영문과, 육군3사관학교, (학점제) 심리학, 장교영어반, (미)항공고등군사반 수료, 육군항공학교 헬리콥터 이론 및 비행교관, FAA 이론 및 비행교관(비행기), 비행연구원 설립 및 집필활동(1996~현재)
[주요저서] 운항학 개론, 계기비행, 계기절차 지침서, 항공우주용어사전, 제트엔진, 항공기 I, 항법개론, 조종실에서 글라스 칵핏까지, 항공상식, 항공교육, 항공기상, 항공정보지침서(AIM), 조종사 입문서, 헬리콥터 비행과 역학, 항공무선통신, 가스터빈엔진(제트엔진)에 도전하다, 여객기와 전투기 터보팬 엔진, 비행착각, 드론기술 Q&A와 전문용어, VFR 항공도 범례집, IFR 항로도 범례집, 기타 문제집저자는 항공교육에 뜻을 두고 실무 비행경력을 바탕으로 실제와 이론에 관한 항공인의 지식 함양을 위해 계속 집필하고 있다. 현재까지 약 60여 권의 참고서와 문제집을 집필하여 항공지식의 이론적 토대를 마련하였다. 아울러 자격증명을 위한 시험문제집 집필로 제도권에서 공정한 학습권과 경쟁을 위한 체계화하였다.