<2025 > UAM/UAV(Drone)용 이차전지 기술개발 및 시장 전망
UAM(Urban
Air Mobility)과 UAV(Drone)는 더 이상 ‘새로운 기술’의 차원을 넘어, 향후 10~20년간
도시 구조와 산업 생태계를 변화시킬 핵심 모빌리티 플랫폼으로 인식되고 있다. 두 기술 모두 전기추진·자율비행·디지털 관제를 기반으로 하며, 특히 고에너지·고안전 배터리 기술이 상용화의 성패를 좌우한다.
먼저 사회적 변화 측면에서 UAM 도입은 도시 교통체계에 근본적인 변화를 가져올 것이다. 도심
상공 300~600m를 활용하는 eVTOL 기체가 공항–도심, 도심–도심간 20~50km 구간을 10~20분대에 연결하게 되면, 기존 지상 교통의 일부 수요가 상공으로 이동하며 새로운 3차원 교통망이
형성될 것이다. 이는 단순한 이동수단의 추가를 넘어, 공항
접근성 개선, 도심 간 이동 효율 향상, 특정 지역의 상업·부동산 가치 재편 등 도시 공간 구조 전반에 영향을 줄 수 있다.
UAM 기술은 전기식 수직이착륙(eVTOL) 기반으로 발전하고 있다. 다수의 글로벌 기업이 시제기
비행시험과 인증 절차에 돌입한 상태로, 미국의 Joby·Archer,
독일의 Volocopter, 중국의 EHang·XPeng
AeroHT, 일본 SkyDrive 등이 경쟁하고 있다.
중국에서는 EHang이 세계 최초 무인·유인 겸용 eVTOL(EH216-S) 형식증명·감항증명·생산증명을 순차적으로 확보하여 상용운항 단계에 도달했고, XPeng
AeroHT는 X2 및 플라잉카(X3·X4 프로토타입) 개발을 통해 도심비행 실증을 확대하고 있다.
UAV(Drone)은 이미 성숙 시장에 가깝다. DJI를 중심으로 한 중국 제조사들이 글로벌 시장의 약 70% 이상을
점유하며, 농업·치안·물류·산업 점검 영역에서 다양한 드론 솔루션이 상용화되었다. 고급 산업용
드론 분야에서는 자동 이착륙 패드, LTE·5G 원격운항, 군집비행, AI 기반 영상 분석 등 고도화 기술이 빠르게 발전하고 있다.
항공기체 시장 부분에서 UAM의
글로벌 시장 규모는 2023년 수십억 달러 수준이었지만, 2030년에는
약 200~300억 달러, 2035년에는 400억 달러 이상으로 성장할 것으로 주요 기관들이 전망하고 있으며 이는 연평균 20~30%대의 고성장을 의미하며, UAM이 ‘차세대 항공 교통’으로 진입하는 전환기를 상징한다.
글로벌 상업용 드론 시장은 2024년 약 300억 달러로 추산되며, 2030년 약 500~550억 달러 수준으로 성장할 전망이다. 특히 데이터 분석·드론 서비스 시장(DaaS)은 하드웨어보다 더 빠르게 성장하며, 산업 효율화와 자동화
수요가 지속되면서 시장 규모는 꾸준히 확대될 예정이다.
배터리 시장 부분에서 2024년
기준 UAM/eVTOL 전용 배터리 시장은 약 수억~5억
달러 수준으로 추정되지만, UAM 상용화가 본격적으로 진행되는
2030년대 초에는 45억달러로 확대될 것으로 전망되며,
일부 시장조사에서는 eVTOL 배터리 시장이
2025~2033년 동안 연평균 20~25% 이상 성장할 것으로 전망하고 있다.
UAV(Drone)용 배터리 시장은 2023~2025년 기준 대략 10억~90억 달러 수준에서, 2030~2035년에는 20억~500억 달러 규모로 성장할 것으로 전망되며, 정의에 따라 차이는 있으나 대체로 연 8~20%대의 높은 성장률이
예상된다.
한편,
배터리 개발 측면에서 UAM·UAV는 전기차보다 훨씬 높은 수준의 배터리
조건을 요구한다. 두 분야 모두 항공 안전 규제를 그대로 적용받으면서,
전기추진 시스템에 100% 가까이 의존해야 하기 때문이다.
특히 eVTOL은 수직 이착륙 시 매우 높은 순간 출력과 가벼운 중량, 높은 에너지 밀도(300~400 Wh/kg 이상), 강력한 열 안전성, 짧은 충전 시간, 항공 안전 기준을 모두 충족해야 한다. UAV는 임무에 따라 고출력, 경량성, 저온 성능, high C-rate,
안정성을 균형 있게 요구한다.
현재
UAM 시제품 대부분은 Hi-Ni NCM·NCA 기반 고에너지 셀을 사용하고 있으며, 일부는 실리콘 음극 기반 셀을 적용한다. UAV는 충·방전 성능이 뛰어난 리튬폴리머(Li-Po) 또는 고출력 18650·21700 원통형 셀을 사용하는 것이 일반적이다.
대부분의
eVTOL은 니켈 함량이 높은 NCM·NCA 계열 셀 기반의 배터리팩을 사용하며, 팩 레벨로 약 250~300 Wh/kg대 에너지밀도를 목표로 한다. 이 수준은 현재 전기차보다 높은 안전 마진과 고출력 설계를 요구하기 때문에,
셀 자체뿐 아니라 팩 구조 설계, 열 관리(냉각·단열), 다중 BMS, 셀
모듈 간 방화·차단 설계가 통째로 하나의 기술 패키지처럼 개발되고 있다.
UAV(Drone)은 용도별로 스펙트럼이 넓다. 소비자용·소형 상업용 드론은 고방전 리튬폴리머(LiPo)와 18650/21700 원통형 셀이 주력이고, 산업·군용 드론은 고에너지·고출력
셀과 특수 팩 설계가 결합된 형태가 많다. 장기체공이 중요한 중·장거리
임무에서는 두산모빌리티이노베이션(DMI)의 수소연료전지 드론처럼 연료전지 시스템을 사용하는 경우도 있고, 배터리·연료전지 하이브리드 구성이 시도되는 등 “전기+연료전지” 복합
에너지 시스템 개발도 병행되고 있다.
한편,
차세대전지 개발 분야는 UAM·UAV용 배터리 개발의 가장 뜨거운 영역이다. 여러 기술 리뷰와 시장조사에서는 UAM·eVTOL을 리튬메탈, 리튬황, 전고체 전지, 바이폴라전지가
가장 먼저 쓰일 수 있는 초기 상용화 플랫폼 후보로 본다. 리튬메탈과 리튬황은 이론적으로 400~500 Wh/kg 이상까지 가능한 고에너지 계열로, 현재 eVTOL의 비행거리·탑재중량 한계를 직접 완화할 수 있는 후보군이다. 다만 수명, 덴드라이트, 셀
안정성 문제가 여전히 숙제로 남아 있고, 전고체 배터리는 불연성 전해질을 사용해 열폭주 위험을 크게
줄일 수 있는 점 때문에 항공용에서 특히 주목받고 있으며, 여러 완성차·배터리 업체들이 2020년대 후반 시범 적용을 목표로 개발 중이다.
종합하면,
UAM과 UAV용 배터리 개발은 현재 고성능 리튬이온의 항공 최적화(안전·출력·에너지밀도 균형)와, 리튬메탈·전고체·리튬황 등 차세대 전지의 조기 상용화 시도가 동시에 진행되는 국면에 있다. 단순히 셀만 잘 만드는 수준이 아니라, 항공 규제와 미션 프로파일을
만족시키는 팩 설계, 열·BMS·운영 소프트웨어까지 포함한
통합 솔루션 경쟁이 본격화되고 있으며, 이 영역이 향후 10년간
배터리 산업의 전략적 격전지 중 하나가 될 가능성이 크다.
본 리포트는 최근의 핫 테마인 UAM-UAV(Drone)의 시장현황 및 개발동향을 알기 쉽게 소개하고, 여기에
사용되는 배터리의 요구조건 및 차세대전지 개발현황 등을 정리하여 이해하기 쉽도록 작성하였다.
본 리포트는 다음과 같은 특징과 강점을
갖고 있다.
①
UAM(eVTOL) 기체 및 핵심 시스템 기술의 상세 수록
②
eVTOL/UAM용 배터리 요구사항(성능·출력·수명·안전) 수록
③
eVTOL용 LIB 실증 연구(부하·사이클·열화·사후분석)결과 수록
④
차세대 전지 개발 현황(Li-metal·전고체·반고체·Li-S·Hi-Ni·바이폴라전지) 상세 수록
⑤
UAM-UAV(Drone)관련 업체 및 시장 동향 상세 수록
