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Like Uber or Like Buses? Economic Feasibility Analysis of UAM for Airport Access

본 논문은 공항 접근을 위한 도심 항공 모빌리티(UAM)를 분석하기 위한 2단계 경제적 타당성 프레임워크를 제안하며, 로스앤젤레스 사례 연구를 통해 고정 요금제 기반의 정기 교통 수단 방식에 비해 동적 가격제를 적용한 교통 네트워크 기업(TNC) 모델을 채택하는 것이 운영 이익을 크게 높인다는 점을 입증한다.

원저자: Shangqing Cao, Rishi Kumar Srinivasan, Raja Sengupta, Mark Hansen

게시일 2026-06-02

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CC BY 4.0

원저자: Shangqing Cao, Rishi Kumar Srinivasan, Raja Sengupta, Mark Hansen

원본 논문은 CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) 라이선스로 제공됩니다. ✨ 이것은 아래 논문에 대한 AI 생성 설명입니다. 저자가 작성하거나 승인한 것이 아닙니다. 기술적 정확성을 위해서는 원본 논문을 참조하세요. 전체 면책 조항 읽기

당신이 로스앤젤레스 국제공항(LAX)에 가려고 한다고 상상해 보세요. 당신에게는 두 가지 주요 선택지가 있습니다. 붐비는 버스나 택시입니다. 하지만 만약 세 번째 선택지가 있다면 어떨까요? 바로 교통 체증을 가로질러 빠르게 이동하는 비행 택시(도심 항공 모빌리티, UAM)입니다.

이 논문이 던지는 핵심 질문은 이것입니다: 이 비행 택시들은 어떻게 운영되어야 하는가?

이들은 지하철처럼 운영되어야 할까요? (정해진 시간표, 정해진 가격, 즉 상황에 상관없이 오전 8시에 출발하는 버스처럼 말이죠).
아니면 **우버(Uber)**처럼 운영되어야 할까요? (유동적인 시간표, 유동적인 가격, 즉 얼마나 붐비는지와 얼마나 빨리 가야 하는지에 따라 비용이 변하는 방식처럼 말이죠).

UC 버클리의 연구진은 어떤 비즈니스 모델이 가장 많은 수익을 내고 가장 잘 작동하는지 알아내기 위해 컴퓨터 모델을 구축했습니다. 연구 결과의 핵심 내용을 쉽게 정리하면 다음과 같습니다.

1. "서지 프라이싱(Surge Pricing, 탄력 가격제)"의 비밀

연구에 따르면, 비행 택시는 고정 가격을 사용하는 지하철 방식보다 가변 가격을 사용하는 우버 방식(서지 프라이싱)으로 운영될 때 두 배 이상의 수익을 올릴 수 있었습니다.

비유: 야구 경기장에서 핫도그 가판대를 생각해보세요. 오전 10시든, 9회 말 동점 상황이든 똑같이 5달러를 받는다면 당신은 손해를 보게 됩니다. 하지만 모두가 배고프고 목마를 때(수요가 몰릴 때) 가격을 올린다면, 당신은 큰 돈을 벌 수 있습니다.
연구 결과: 비행 택시는 지상 교통 체증이 심각한 출퇴근 시간대에 엄청난 속도 우위를 가집니다. 모델에 따르면 운영자는 이 가치를 선점하기 위해 이처럼 바쁜 시간대에 훨로 더 높은 가격(때로는 두 배까지)을 책정해야 합니다. 반대로 한적한 시간(예: 새벽 3시)에는 지상 택시와 경쟁할 수 있도록 가격을 낮춰야 합니다.

2. "장거리 운행"의 이점

연구진은 거리와 관련하여 놀라운 사실을 발견했습니다. 비행 택시는 실제로 장거리 여행에서 더 효율적입니다.

비유: 달리기 선수를 상상해 보세요. 처음 100미터는 신발 끈을 묶고 스트레칭을 하며 시작하느라 느립니다. 하지만 일단 페이스를 잡으면 매우 빠릅니다.
연구 결과: 비행 택시는 "신발 끈을 묶는 시간"(이착륙 및 공항까지 이동하는 시간)을 많이 소비합니다. 단거리 여행에서는 이 대기 시간이 절약된 시간을 갉아먹습니다. 하지만 장거리 여행(예: 애너하임에서 LAX까지)의 경우, 비행기는 고속으로 순항하는 데 더 많은 시간을 보냅니다. 이는 "마일당 비용"을 크게 낮춰줍니다.
결과: 모델에 따르면, "우버 스타일"의 가격 책정 하에서 비행 택시는 짧은 지역 간 이동을 서비스하려 하기보다는, 가장 많은 수익을 낼 수 있는 더 길고 빠른 경로에 전적으로 집중하게 됩니다.

3. "플릿(Fleet, 보유 기단)"의 퍼즐

연구팀은 또한 몇 대의 비행기를 구입하고 어디에 주차해야 하는지도 파악해야 했습니다.

연구 결과: 연구진은 20대에서 70대 사이의 기단을 테스트했습니다. 그 결과, 비행기를 사고 착륙 패드를 건설하는 비용 대비 가장 많은 수익을 낼 수 있는 "스위트 스팟(최적의 지점)"은 50대였습니다.
비용: 가장 큰 비용은 전기나 배터리(이는 저렴합니다)가 아니라, 바로 조종사와 착륙 패드입니다. 일반 항공사와 마찬가지로, 비행기를 조종하는 사람들에게 급여를 지불해야 하고 주차할 장소에 대한 임대료를 내야 합니다.

4. 결론: 버스가 아니라 우버입니다

이 논문은 공항 접근을 위한 비행 택시가 대중교통(지하철/버스)처럼 행동하지 않을 것이라고 결론짓습니다. 대신, 우버나 리프트(Lyft) 같은 **교통 네트워크 기업(TNC)**처럼 행동할 것입니다.

이유는? 수학적으로 계산했을 때, 고정 가격의 버스처럼 운영하려고 하면 겨우 본전치기에 불러그지만, 스마트하게 변하는 가격을 적용하고 비행기를 더 길고 빠른 경로에 배치하면 높은 수익을 낼 수 있기 때문입니다.
주의점: 이것은 비행 택시가 실제로 지상의 교통 체증보다 빠를 때만 가능합니다. 만약 지상 교통이 원활하다면 비행 택시의 속도 우위가 사라지며, "서지 프라이싱"도 제대로 작동하지 않습니다.

요약하자면: 이 논문은 공항행 비행 택시가 저렴하고 정해진 시간의 대중교통 옵션이라기보다는, 당신이 급할 때 더 많은 비용을 지불하고 장거리 여행에 집중하는, 럭셔리한 온디맨드(on-demand) 서비스가 될 것이라고 주장합니다.

기술 요약: 공항 접근을 위한 도심 항공 모빌리티(UAM)의 경제적 타당성 분석

문제 정의
본 논문은 특히 공항 접근을 위한 도심 항공 모빌리티(UAM)의 운영 패러다임과 경제적 타당성을 다룬다. 핵심적인 불확실성은 UAM이 기존의 정기 운송 서비스(고정 가격, 고정 일정)로 기능할 것인지, 아니면 동적 수요-공급 매칭과 가변 가격제를 특징으로 하는 교통 네트워크 기업(TNC) 모델로 기능할 것인지에 관한 것이다. 저자들은 이러한 패러다임의 선택이 규제 결정, 교통 관리 및 경제적 생존 가능성에 상당한 영향을 미친다고 가정한다. 핵심 과제는 가격 책정(수익)과 함대 스케줄링(비용)을 동시에 최적화함으로써 UAM의 경제적 타당성을 체계적으로 평가하는 것이며, 이는 두 요소를 별개로 취급해 온 기존 문헌의 공백을 메우는 작업이다.

방법론
저자들은 LAX 공항 접근 시장을 분석하기 위해 2단계 최적화 프레임워크를 제안한다:

1단계: 결합 수요-공급 가변 가격 책정 문제
- 목표: 함대 용량이 결과적인 수요를 충족할 수 있도록 보장하면서, 이윤을 극대화하는 운임과 시장 점유율을 결정한다.
- 모델: 승객이 이동 시간과 운임을 기준으로 UAM과 TNC 사이에서 선택하는 이항 로짓(binary logit) 모델로 공식화된다. 효용 함수는 이동 시간의 이점과 시간 가치를 포함한다.
- 결합: 모델은 가격 책정과 함대 스케줄링을 결합한다. 이동 시간은 스케줄링된 비행 횟수와 버티포트(vertiport)에서의 대기 시간(네트워크 흐름 공식을 통해 모델링됨)에 따라 결정되는 결정 변수로 취급된다.
- 최적화: 목적 함수는 수익(운임)과 운영 비용(수익 운항 및 재배치 비행 포함)의 차이를 극대화하며, 공간-시간적 출발지-도착지(OD) 쌍에 대해 최적의 운임( $r_i$ )과 시장 점유율( $\theta_i$ )을 산출한다.
2단계: 비선형 충전 시간을 갖는 전기 도심 항공 모빌리티 차량 경로 문제 (eUAMVRP-NL)
- 입력값: 1단계에서 도출된 승객 도착률과 운임.
- 목표: 수익 비행, 재배치 비행, 충전 일정을 포함하여 균질한 함대를 위한 상세하고 실행 가능한 비행 일정을 생성한다.
- 주요 특징: 배터리 충전 속도가 충전 상태(SoC)가 높아짐에 따라 감소하는 비선형 배터리 충전 특성을 반영하며, 시간 최적화를 위해 재배치 비행 전후에 충전할 수 있도록 한다.
- 출력값: 탑승률, 항공기 시간, 비행 거리 및 암시된 인프라 요구 사항(충전기 및 버티포트 패드 수)과 같은 운영 지표를 산출한다. 이 지표들은 자본 지출(CapEx) 및 운영 비용(OPEX)을 계산하는 데 사용된다.

사례 연구 설정
이 프레임워크는 로스앤젤레스 국제공항(LAX)을 중심으로 주요 대도시(예: 다운타운 LA, 할리우드, 애너하임)를 연결하는 8개 스포크 형태의 스타 네트워크에 적용된다. 연구에는 다음이 활용된다:

수요 데이터: 2019년 LAWA 승객 설문조사 및 TNC 이용 통계에서 도출됨.
이동 시간: 지상 이동 시간(TNC)은 Google Maps API에서 가져왔으며, UAM 비행 시간은 Vertisim을 사용하여 시뮬레이션되었다.
비용 파라미터: 에너지, 조종사, 유지보수, 보험, 배터리 교체 및 버티포트 운영 비용을 포함하며, Lucid Air 배터리 데이터를 기반으로 한 비선형 충전 모델에 특별히 주의를 기울였다.

주요 결과

가변 가격제의 우월성: 연구 결과, 가변 가격 정책(TNC 방식)은 고정 가격 체계($3/mile)에 비해 일일 영업 이익을 137.4% 증가시킨다. 30대의 항공기 함대 기준, 이익은 일일 약 $51,700에서 약$ 122,700로 상승한다.
수익 vs 비용 역학: 이익 증가는 수익의 50% 증가와 단위당 가용 좌석 마일당 비용(CASM)의 15% 감소에 의해 주도된다.
구간 길이의 경제성: 가변 가격제는 수요를 더 긴 OD 쌍(예: 애너하임)으로 이동시킨다. 긴 비행은 항공기가 효율적인 순항 단계에서 더 많은 시간을 보내고 전환/지상 운영에서 보내는 시간을 줄이게 하여, 마일당 에너지 및 조종사 비용을 크게 절감한다.
운영 지표: 가변 가격제 하에서 함대는 더 적은 승객(3,837명 대비 2,797명)을 운송하지만, 항공기 시간당 더 높은 수익( $344 대비$ 560)을 창출한다. 탑승률은 감소(80.0% 대비 67.1%)하는데, 이는 물량 극대화보다는 고수익, 장거리 노선으로의 전환을 의미한다.
함대 규모: 내부 수익률(IRR)은 함대 규모가 50대일 때 정점에 도달한다. 더 큰 함대는 총 이익을 증가시키지만, 더 큰 버티포트를 위한 CapEx 증가로 인해 수익 체감 현상을 겪는다.
재무적 타당성: 가변 가격제는 자본 비용에 대한 할인된 회수 기간을 5년에서 3년으로 단축시킨다.

의의 및 주장
본 논문은 공항 접근 시장의 UAM 운영자가 전통적인 운송 모델보다는 TNC형 관리 전략을 채택함으로써 성공할 가능성이 높다고 주장한다. 이동 시간의 이점 가치를 포착하기 위해 가격을 동적으로 조정하는 능력은 수익성에 매우 중요하다. 저자들은 항공업계에서 관찰되는 "구간 길이의 경제성(economies of stage length)"이 UAM에도 적용되며, 더 긴 비행이 더 낮은 단위 비용을 창출한다고 단언한다. 또한, 본 연구는 고정 가격 모델이 잠재적 이익을 과소평가하고 함대 자원을 잘못 배분할 수 있으므로, 가격 책정과 스케줄링을 통합한 2단계 프레임워크가 경제적 타당성을 정확하게 평가하는 데 필수적임을 입증한다. 저자들은 공항 접근 시장이 이동 시간의 이점과 운영 비용 간의 상충 관계를 관리하기 위해 동적 가격 책정과 효율적인 함대 스케줄링을 활용할 수 있다면, U-AM의 유망한 초기 단계 응용 분야가 될 것이라고 결론짓는다.

1. "서지 프라이싱(Surge Pricing, 탄력 가격제)"의 비밀

2. "장거리 운행"의 이점

3. "플릿(Fleet, 보유 기단)"의 퍼즐

4. 결론: 버스가 아니라 우버입니다

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