혁신적인 설계로 항공 운송 비용 절감

항공 운송 비용 절감

Natilus는 캘리포니아에 기반을 둔 스타트업이며 원격으로 제어되는 드론 항공기를 개발하고 있습니다. 이 기업의 목표는 면밀한 설계와 스마트한 공간 활용을 통해 항공 운송 비용을 50% 이상 줄이는 것입니다. 열정적인 엔지니어들로 구성된 소규모 팀은 한창 성장하고 있으며 차세대 화물 항공기를 재구상하는 임무에 전념하고 있습니다. 이 팀에는 일반, 상용 및 군용 항공 분야에서 25개 이상의 항공기 프로그램을 맡아 활약해 온 제작자와 설계자가 몸담고 있습니다.

Natilus의 CEO이자 창립자인 Aleksey Matyushev는 "항공 운송 비용을 50% 이상 줄일 수 있다면 매장에 더 신선한 식품을 공급할 수 있고, 국가 간 전자상거래도 더 활성화될 것이며, 인프라가 열악한 지역도 더 발전할 수 있을 것입니다."라고 말합니다. "그러려면 새로운 유형의 항공 수단과 색다른 사고방식이 필요합니다."

"우리가 풀어야 할 숙제는 항공 운송이 시간은 잘 지키지만 비용이 많이 든다는 점입니다. 해상 운송도 유용하지만 지체되는 경우가 많죠."라고 Matyushev는 말합니다. "쉽게 설명하면 아시아에서 미국까지 해상으로 상품을 운송하려면 최대 한 달까지 걸릴 수 있지만 비용은 매우 저렴하죠. 항공 운송은 비용이 10배 더 들 수 있지만 2~3일이면 완료됩니다. 당사 솔루션은 그 격차를 줄이고 항공 운송의 적시성을 놓치지 않으면서도 비용을 50~60%까지 줄여 해상 운송 비용에 근접하게 하는 거죠. 업계가 친환경으로 전환하면서 수소 연료나 전기화를 통해, 특히 항공기의 체급에 변화가 일어나 항공 운송은 더 실용적인 수단이 될 것입니다. 해상 운송은 거의 사라질 수도 있습니다. 바로 이것이 우리가 날마다 생각하는 흥미로운 미래상이죠."

항공 화물업계에서 성장 동력 확보

Natilus는 이미 전 세계 주요 항공사 및 고객으로부터 60억 달러가 넘는 규모의 초기 주문을 확보했고 400대 이상의 항공기에 대한 주문을 예약해 둔 상태입니다. Matyushev는 '비즈니스 관점에서 본다면 당사 솔루션은 엄청난 성장 동력을 확보했다'고 말합니다. "화물 항공사는 영업 수익이 3~4% 정도로 적은 편이지만, 앞으로 경기가 좋은 해에는 흑자를 낼 수 있습니다. 이들이 Boeing 및 Airbus 항공기를 당사 솔루션으로 교체한다면 영업 수익을 33%까지 늘릴 수 있고 이는 순익 면에서 엄청난 도약이죠."

또한 Natilus 솔루션은 숙련된 파일럿의 부족이라는 전 세계 업계의 또 다른 과제도 해결할 수 있습니다. 승객 수송량은 2035년까지 지금보다 두 배 증가할 것으로 예상되며, 화물 분야의 파일럿을 활용하면 이로 인한 인력난을 해소할 수 있을 것입니다. 원격 조종 기능을 갖춘 Natilus 솔루션을 사용하면 한 명의 파일럿이 동시에 세 대의 항공기를 지휘할 수 있습니다. Matyushev는 "요건 중 하나는 조종석에 파일럿이 없다는 것입니다."라고 말합니다. "당사 솔루션으로 그 빈자리를 채울 수 있죠."

Natilus는 현재 모두 탄소 섬유 복합재 기체로 구성된 세 가지 제품을 개발하고 있습니다. 첫 번째 제품은 날개 길이가 27.4m이고 무게가 8.6t인 항공기로 2021년 후반에 생산을 시작할 예정입니다. 두 번째는 Boeing 767과 비슷한 크기로 무게가 60t인 항공기로, 미국 국내 서비스를 겨냥하고 있지만 유럽과 아시아에서도 서비스가 가능합니다. 세 번째는 무게가 700t인 주력 항공기로 Boeing 777과 경쟁하며 날개는 10% 더 깁니다. 이 항공기는 태평양 횡단 비행이 가능합니다.

Natilus는 화물 항공기 최초로 BWB(날개 동체 혼합형) 구성을 적용하고 있습니다. "화물을 운송한다는 점에서 매우 합리적인 선택이죠." Matyushev는 설명합니다. "내부 용적이 50% 더 커 1회 비행당 수익 화물량을 두 배로 늘릴 수 있으니까요. 기존 설계라면 항공기의 이륙 중량을 다 채우기도 전에 내부 용적이 소진되죠."

과감한 비전을 실현하는 첨단 엔지니어링 도구

Natilus는 소프트웨어, 하드웨어 및 서비스를 제공하는 Siemens Xcelerator 비즈니스 플랫폼의 일부인 CAD(Computer-Aided Design)용 NX™ 소프트웨어를 사용하여 제품을 개발합니다.

초기에 Natilus는 널리 사용되는 주요 CAD 패키지를 활용했습니다. 이러한 솔루션은 매력적인 가격 덕분에 스타트업에는 좋은 선택이 될 수 있지만, 강력한 곡면화 및 대형 어셈블리 설계 기능을 비롯해 대형 항공기 개발에 필요한 일부 기능이 부족했습니다. 이 소프트웨어로는 설계를 생산 프로토타입 제조에 필요한 수준까지 발전시킬 수 없었습니다. Matyushev는 다음과 같이 설명합니다. "우리는 보다 복잡한 곡면화를 다루기 시작했죠. 특히 BWB 설계로 인해 곡면은 수많은 굴곡으로 복잡하게 구성되어 있고. 다른 소프트웨어로는 이와 관련한 문제를 해결할 수 없었습니다."

Siemens NX(그 전신인 Unigraphics 포함)는 Natilus가 고성능 CAD 솔루션을 선택하는 데 영향을 준 항공우주산업의 주요 제품으로, 긴 역사를 자랑합니다. Matyushev는 "3인의 공동 창립자 중 두 명은 이 업계에서 한창 일할 때 NX의 영향을 많이 받았습니다."라고 말합니다. "다른 솔루션을 살펴보긴 했지만, NX야말로 정말 놀라운 도구였죠."

Siemens 솔루션을 선택하게 된 또 다른 요인은 적격한 스타트업 기업에 가격 할인의 혜택을 제공하는 Siemens 프로그램입니다. 이 프로그램은 스타트업의 고유한 문제를 올바르게 인식하며, 이를 통해 기업가는 비용 효율성이 뛰어나고 부가 가치가 높은 소프트웨어를 활용하여 비즈니스를 최대한 성장시킬 수 있습니다.

전문 파트너의 지원

Siemens 솔루션의 제공 및 구현을 지원하기 위해 Natilus는 엔지니어링 기업이자 Siemens Smart Expert 솔루션 파트너인 Saratech Inc.와 협력하고 있습니다. 대규모 엔지니어 팀과 1,000개 이상의 고객사를 보유하고 있는 Saratech은 Natilus와 같은 고객이 개선된 제품 개발 경험을 통해 더 나은 제품을 개발할 수 있도록 지식, 전문 기술 및 리소스를 제공합니다.

협업 및 데이터 관리

Natilus는 또한 빠르게 성장하는 개발 팀을 뒷받침하는 협업 및 데이터 관리 도구를 제공할 목적으로 Teamcenter™ 소프트웨어를 구현하기 위해 노력하고 있습니다. 아울러 개발의 다음 단계에 복합재 엔지니어링을 지원하는 Fibersim™ 소프트웨어 포트폴리오를 활용할 계획입니다. Matyushev는 "항공기는 상세 설계 단계에 있습니다. 항공기의 뼈대는 마련되었지만 현재 탄소 섬유와 관련해서는 코어가 없는 상태죠."라고 설명합니다. "솔리드 모델에서 중층화 작업이 포함된 폼 코어로 전환함에 따라, 비행기의 제조 준비를 마친 후에 Fibersim은 일상적인 워크플로가 될 것입니다. 기체 구조는 리드 타임이 가장 긴 영역 중 하나이며 앞으로 6개월 동안 큰 과제가 될 것입니다."

Natilus 팀은 현재 NASA에서 개발한 디지털 시뮬레이션 도구, 특히 응력 해석을 위한 Nastran과 CFD(전산 유체 역학)를 위한 FUN3D를 사용하고 있습니다. Natilus는 응력 해석을 강화하기 위해 Siemens Simcenter™시뮬레이션 소프트웨어 포트폴리오에 포함되어 있는 다른 유한 요소 해석 솔루션을 추가로 검토하고 있습니다.

팀 확장

현재 Natilus는 팀원 수를 두 배로 빠르게 늘리는 것을 목표로 개발 팀을 확장하고 있습니다. 이를 위해 동역학 엔지니어, 복합재 전문가, 전자 엔지니어 및 추진 엔지니어를 찾고 있습니다. "우리는 적임자를 찾고 있습니다."라고 Matyushev는 말합니다. "항공 분야에 극도로 열정적이고 업계에 종사해왔고 직접 발로 뛰고자 하며 다분야에 뛰어난 인재를 원합니다. 이들은 매우 빠르게 변화하는 환경에 대응할 수 있을 것입니다." 확장된 팀은 신속한 온보딩을 거친 후 Siemens 솔루션을 통해 개발 프로젝트에서 협업에 참여할 것입니다.

거대 항공 기업과 겨룰 수 있는 공평한 경쟁의 장

"Siemens 솔루션을 사용할 수 있어 매우 기쁩니다. 이 솔루션은 Boeing 또는 Airbus와 같은 대형 항공 기업만의 기능과 기술을 스타트업에 합리적인 비용으로 제공하죠." Matyushev는 말합니다. "우리는 대기업과 동일한 수준의 엔지니어링 환경에서 사업을 운영할 수 있으며, 기본적으로 공평한 경쟁의 장을 마련할 수 있습니다. Siemens는 모두 동일한 환경 안에서 작동하는 핵심 도구 및 기술을 제공하는 원스톱 업체라고 할 수 있습니다. 제품을 만들어 고객에게 솔루션을 제공하는 데 필요한 모든 기능을 지원하죠."