2040년까지 1조 달러 이상의 매출을 넘어설 것으로 예상되는 글로벌 우주 경제는 우주 연구, 탐사, 활용과 관련된 다양한 활동을 포함합니다. 항공우주 산업에는 수많은 분야가 존재하며 수십억 달러의 자금이 투입되고 있어 성장과 혁신을 위한 수많은 기회가 열려 있습니다. 향후 몇 년간 주목해야 할 10가지 항공우주 기술 트렌드를 살펴보겠습니다.
항공우주는 대기권과 우주 공간을 아우르는 개념으로, 상업적·산업적·군사적 응용 분야가 매우 다양한 산업입니다. 항공우주 공학은 항공학과 우주학으로 구성되며, 항공기와 우주선의 연구·설계·생산·운영·유지보수에는 수많은 조직이 관여합니다.
항공우주 기술은 항공기와 우주 비행체의 제작, 시험, 유지보수를 의미합니다. 기술자는 신뢰할 수 있고 재사용 가능한 우주 발사체 및 관련 지상 지원 장비와 연관된 시스템의 조립, 서비스, 시험, 운영, 수리에 관여할 수 있습니다.
팬데믹으로 가장 큰 타격을 입은 산업 중 하나는 상업 및 비즈니스 목적의 항공 여행이었습니다. 실제로 2020년은 항공 여행 수요 역사상 최악의 해로 기록되었습니다. 그러나 백신 보급이 확대되고 코로나19 제한이 완화되면서 미국인의 60%가 2019년보다 2021년에 더 많이 여행할 계획이라고 답했습니다. 글로벌 항공 여행이 증가할 것으로 예상되지만, 팬데믹으로 인해 소비자 행동 패턴이 변화했을 가능성이 큽니다. 예를 들어 현재는 장거리 국제선보다는 단거리 국내선 위주로 수요가 집중되고 있습니다.
반면, 팬데믹 지속에도 불구하고 2020년 상반기 우주 발사 횟수는 예년 수준을 유지했습니다. 41회 성공 발사는 5년 평균 43회보다 약간 낮은 수치입니다. 자금 지원이 늘고 비용이 감소함에 따라 우주 산업은 주로 위성 광대역 인터넷 접속 분야에서 기회가 확대될 전망입니다. 2020년 우주 투자는 256억 달러로 견조했으며, 2021년에도 투자 모멘텀은 견고하게 유지될 것으로 보입니다.
전반적으로 항공우주 산업은 2020년의 실질적·은유적 정체에서 서서히 그러나 확실하게 회복하고 있습니다.
항공우주 산업이 지속적으로 개선되고 있는 가운데, 레이더에 담아둬야 할 10가지 항공우주 공학 기술 트렌드를 소개합니다.
에어버스는 세계 최초의 무배출 수소 상용 항공기 3가지 컨셉을 공개했으며, 2035년까지 상용 서비스가 가능할 것으로 전망합니다. 각 컨셉은 다양한 기술 경로와 공기역학적 구성을 탐구함으로써 무배출 비행을 달성하기 위한 다른 접근 방식을 나타내며, 항공 산업 전체의 탈탄소화를 선도하겠다는 야망을 뒷받침합니다. 에어버스가 제시한 모든 컨셉은 수소를 주요 동력원으로 삼고 있는데, 이는 청정 항공 연료로서 탁월한 가능성을 지니며 항공우주뿐만 아니라 여러 산업이 탄소중립 목표를 달성하는 해법이 될 것으로 보입니다.
구조 건전성 모니터링은 주기적으로 샘플링된 응답 측정을 활용해 시간이 지남에 따라 시스템을 관찰·분석함으로써, 교량·항공기·건물 등 공학 구조물의 재료적·기하학적 특성 변화를 감시하는 기술입니다. 치명적인 피로 파괴로 인한 항공기 사고는 막대한 인명 피해로 이어질 수 있어 이 분야의 혁신이 매우 중요합니다.
SHM의 핵심은 내장형 또는 부착형 비파괴 검사(NDE) 센서로 구조물을 모니터링하고, 수집된 데이터로 구조물의 상태를 평가하는 능력입니다. 지난 10년간 연구자들은 NDE 센서 개발에 상당한 진전을 이루었으며, SHM 결과를 분석·전달하는 하드웨어와 소프트웨어도 개발했습니다. 어느 정도 성숙도에 도달해 넓은 면적의 구조물을 모니터링할 수 있는 NDE SHM 센서로는 광섬유, 능동 초음파, 수동 음향 방출 등이 있습니다.
또한 그래픽 처리 장치(GPU) 같은 저비용 연산 하드웨어의 등장으로, 물리 기반 고급 모델을 활용한 NDE 검사 개선과 머신러닝 같은 고급 데이터 분석 기법의 활용이 확대되고 있습니다. 이는 NASA 등에게 특히 중요한데, 장기 우주 비행을 지원하기 위한 새로운 도구 개발이 필요하기 때문입니다.
혁신적인 소재는 더 가볍고 민첩한 항공기, 신흥 초음속 시스템, 개인 보호 장비, 위험이나 손상을 줄여야 하는 모든 분야에 폭넓게 활용될 수 있습니다. 첨단 소재 개발 진전은 에너지 하베스팅, 위장, 구조 및 개인 건강 모니터링 같은 기능 통합을 해결할 것으로 기대됩니다. 예를 들어 그래핀은 단일 원자 두께의 탄소 기반 소재로, 가볍고 내구성이 뛰어나며 대용량 에너지 저장에 적합한 배터리를 만들 수 있고, 일반 배터리보다 급속 충전이 가능합니다.
일반적으로 암호화폐 시스템과 연관된 블록체인은 데이터 투명성을 통해 보안을 강화합니다. 단일 장애 지점이 없으므로 공개키 암호화를 통한 레코드 수준의 데이터 보안과 높은 네트워크 복원력이 가능합니다. 또한 접근 권한과 자격 관리를 자동화할 수 있어 다른 보안 조치에 자원을 집중할 수 있습니다.
어떻게 작동할까요? 부품, 장비, 시스템을 밸류체인을 따라 이동시키는 데 막대한 노력을 들이는 대신, 블록체인은 내부 및 외부 공급망 참여자를 최종 고객까지 연결해 교환을 조정합니다. 분산된 집단 간에도 안전하고 감사 가능하며 추적 가능하고 공유 가능한 기록을 제공합니다. 제조 파트너와 고객은 설계 이력, 모든 변경 사항, 시험 결과, 모든 부품 출처의 인증 기록 등이 명확하고 변경 불가능하게 남는 공유 블록체인 원장을 통해 신속하게 합의에 도달할 수 있습니다.
적층 제조로도 알려진 3D 프린팅은 기존 제조 방식보다 훨씬 적은 재료로 부품을 생산하는 탁월한 제조 솔루션임이 입증되었습니다. 재료를 층층이 쌓아 올리는 방식이기 때문에, 재료 밀도가 낮아도 높은 강도를 지닌 극도로 복잡한 기하학적 형상을 제작할 수 있습니다.
중량 감량은 속도, 탑재량, 연료 소비, 배출가스 등 다양한 영역에서 성능 향상으로 직결되므로 항공우주 기술 산업에서 최우선 과제입니다. 이러한 인식 덕분에 항공우주·방위 산업은 좌석 프레임부터 공기 덕트까지 최신 제품에 3D 프린팅 적용을 적극 모색하고 있습니다.
초음속 비행은 항공기가 음속보다 빠르게 비행하는 것을 의미합니다. 미국 유나이티드 항공은 15대의 신형 초음속 여객기를 구매해 2029년까지 '항공 분야에 초음속 속도를 복귀시키겠다'고 발표했습니다. 초음속 여객기가 익숙하게 들리시나요? 2003년 에어프랑스와 영국항공이 콩코드 퇴역을 결정하면서 초음속 여객 운항은 중단된 바 있습니다.
신형 오버추어(Overture) 항공기는 덴버 소재 기업인 붐(Boom)에서 생산하며, 아직 초음속 제트기의 시험 비행을 하지 않은 상태입니다. 유나이티드 항공의 계약은 신형 항공기가 안전 기준과 소음 공해 우려를 충족한다는 조건 하에 성립됩니다.
항공기 수요 감소와 팬데믹으로 인한 인적·물적 이동 제한으로 필수적인 항공우주·방위(A&D) 공급망 다수가 붕괴했습니다. 이는 특히 상업용 항공우주와 애프터마켓 비즈니스 노출도가 높은 중소 공급업체에 큰 타격을 주었습니다.
2021년에는 공급망을 더욱 탄력적이고 역동적인 네트워크로 전환하는 데 초점이 맞춰질 전망입니다. 리쇼어링(국내 회귀), 수직적 통합, 사이버 방어 강화 같은 전략이 활용될 수 있습니다. 공급망을 더욱 강화하기 위해 OEM과 공급업체는 디지털 도구를 적극 활용해야 합니다. 내부 프로세스 자동화, 워크플로 간소화, 스마트 관리 시스템 도입, 데이터 분석 활용 등이 여기에 해당합니다. 딜로이트의 최근 설문조사에 따르면 업계 임원의 72%가 외부 제휴 파트너를 활용하기 위해 공급망 생태계에 투자하고 있다고 답했습니다.
항공기 정비·수리 업체들은 항공기 부품과 장비의 예지 정비를 위해 사물인터넷(IoT) 기술을 광범위하게 활용하고 있습니다. IoT 기반 예지 정비 솔루션은 CNC 기계 스핀들에 부착된 초음파 및 진동 센서에서 데이터를 수집해 잠재적 손상을 예측하는 데 도움을 줍니다. 수집된 데이터를 분석하면 스핀들과 공구가 파손되기 전에 취약한 부분을 식별할 수 있습니다. IoT 기술은 엔진, 날개 플랩, 블리드 밸브, 착륙장치 등에서 중요한 데이터를 기술자에게 전송해 예방 정비를 지원합니다. 이 데이터는 기술자가 정비 일정을 수립하고, 부품을 조달하며, 관련 인력을 배치해 장비를 수리하는 데 활용됩니다.
항공우주 기술 산업 역시 인공지능과 머신러닝·액티브 러닝의 연구·교육 활용으로 혜택을 누리고 있습니다. 머신러닝은 인공지능을 이용해 데이터에서 새로운 패턴과 관계를 발견함으로써 소재에 대한 새로운 통찰을 얻는 능력을 제공합니다. AI는 인간보다 훨씬 복잡한 문제를 처리할 수 있으며, 인간의 뇌가 정보를 처리하는 데 걸리는 시간보다 훨씬 짧은 순간에 수천 가지 결과를 시뮬레이션할 수 있습니다.
예를 들어, 미국 공군 연구소(AFRL) 연구자들은 차세대 기술을 개발하기 위해 머신러닝, AI, 자율 시스템을 활용해 소재 발견 속도를 기하급수적으로 높이고 기술 비용을 낮추고 있습니다.
자율 기술 구현은 여러 산업에서 성장하는 트렌드이며, 항공우주 산업도 예외는 아닙니다. 이 중 많은 부분이 자율 비행 확대에 집중돼 있으며, 궁극적 목표는 완전 무인 비행을 실현하는 것입니다. 아직 몇 년은 더 걸릴 수 있지만, 향후 몇 년간 투자와 혁신은 지속적으로 이 방향으로 향할 것입니다. 조종사를 1명으로 줄이고 이후 완전 자율 운항으로 전환하는 시나리오가 향후 몇 년 내 현실화될 수 있습니다. 이는 이미 드론에서 구현되었으나, 여객기와 장거리 비행에 적용하려면 기술 규모를 대폭 키워야 합니다.
혁신적인 기술과 제조 공정이 끊임없이 개발되고 있으며, 항공우주 기업들이 공급망 확장을 위해 틈새 공급업체를 찾으면서 중소 제조업체들이 그 수혜를 입고 있습니다. 최신 트렌드를 파악하면 제조 기업이 항공우주 산업이 제공하는 모든 기회를 활용할 수 있습니다.
오늘날 항공우주 산업이 그 어느 때보다 복잡하고 취약한 만큼, 전문가 컨설팅은 필수적입니다. CMTC에 문의해 귀사의 항공우주 기술 운영 최적화 방안을 확인해 보세요!
산업기술
ULTEM 플라스틱 소개 고성능 플라스틱 폴리머는 열경화성 수지와 열가소성 수지 두 가지 범주로 나뉩니다. 열경화성 폴리머는 플라스틱 내부의 화학 결합으로 인해 경화 후 비가역적인 경도로 굳어지는 물질입니다. 폴리머는 교차 결합 패턴으로 경화되어 극한의 열에서도 재용융되지 않습니다. ULTEM®은 폴리에테르이미드(PEI)의 상표명으로, 고온에서도 기계적 무결성을 유지하는 몇 안 되는 상업용 비정질 열가소성 수지 중 하나입니다. 1980년대 초 제너럴 일렉트릭(GE) 플라스틱 사업부(현 SABIC)에서 처음 개발된 ULTEM은 35년
모든 조직이 장비 유지보수의 가치를 알지만 여전히 많은 조직이 이를 활용하지 않습니다. 하지만 이제 팬데믹에서 벗어나며 자산 관리 소프트웨어가 진화했고 장비 유지보수 트렌드도 변화했습니다! 그 트렌드가 무엇이고 진화한 소프트웨어가 팬데믹 상황에서 작업 절차를 어떻게 바꾸는지 알아보겠습니다. 먼저 장비 유지보수 소프트웨어가 무엇인지부터 알아보겠습니다. 장비 유지보수 소프트웨어란 무엇인가요? 장비 유지보수 소프트웨어는 장비 상태 모니터링과 추적, 최적 상태 유지에 사용됩니다. 조직에 자산이 많을 때 유용합니다. 어떤 자산이 유지보수받
