CWN(CHANGE WITH NEWS) - 21세기 교통혁명, 하이퍼루프...상용화는 언제쯤?

서울~부산까지 20분, 서울~블라디보스토크까지 1시간, LA~샌프란시스코까지 30분이면 이동할 수 있는 시대가 올 것으로 보인다. 단, 하이퍼루프가 상용화되면 말이다.

하이퍼루프는 0.001 기압의 아진공 튜브 가이드웨이(guide way) 내부에서 캡슐 차량이 시간당 최고 1,220km를 주행하는 시스템이다. 즉, 진공 튜브 안에 자기력으로 띄운 캡슐 열차 시스템으로 캡슐이 진공에 가까운 상태로 튜브 안을 이동하는 원리이다.

하이퍼루프의 핵심은 공기 저항과 마찰을 최소화하는 것이다. 캡슐 차량을 부상시킨 상태로 주행 시켜 차륜과 레일 간 마찰 저항을 제거하고, 튜브 속을 거의 진공에 가까운 상태로 유지하여 자기력만으로 열차가 움직이도록 한다. 그리고, 공기압축기로 터널 속 공기를 흡입해 진공 상태로 만들고, 흡입한 공기를 열차 뒤로 분출해 더 큰 추진력을 얻어 차량을 밀어낸다.

하이퍼루프는 기존의 열차와 외관적으로는 비슷해 보일 수 있으나, 작동 방식에는 큰 차이가 있다.

하이퍼루프는 자기장을 이용해 추진력을 얻고, 바닥으로 공기를 분사시켜 마찰력을 줄이는 방법을 사용하고 있다. 여기에 필요한 전력은 진공 튜브 위에 설치한 태양전지판에서 공급을 받는다. 또한, 열차가 지나가는 지상 튜브는 30m 간격으로 내진 설계된 기둥으로 받쳐 열차의 속도를 견뎌낼 수 있도록 한다.

[출처: 국가과학기술연구회]

하지만, 하이퍼루프의 상용화를 위해 아래 문제를 해결해야 한다.

첫 번째는 튜브가 완전한 진공상태가 아니기 때문에 하이퍼루프가 특정 속도에 도달하면 급격한 공기저항이 발생하는 쵸킹(choking) 현상을 극복해야 한다.

두 번째는 빠른 속도를 내기 위해 중량을 감소시켜야 한다. 하이퍼루프가 부상하기 위해서는 절대온도 35K(-238.15℃) 이하의 초전도자석이 필요하며, 이를 위해 냉동기가 필요하다.

그러나 냉동기의 중량이 많기 때문에 차량 중량이 증가하고 속도가 느려지게 되므로 냉동기가 필요 없는 하이퍼루프 기술이 필요하다.

세 번째는 안정성 문제이다. 사고 발생 시 대형사고로 이어질 위험성이 크고, 비상 정차 시 밀폐된 튜브 안에서 호흡 곤란과 건강 문제가 발생할 수 있다.

마지막은 아진공(1/1000 기압) 상태 유지 문제이다. 일정한 두께의 공기막을 형성해야 하므로 다른 튜브에 영향을 주지 않으면서 진공 상태를 유지해야 하는 기술도 필요하다.

위의 4가지 문제를 해결하면, 하루 안에 유럽 여행도 다녀올 수 있는 날이 올 것이다. 한국철도기술연구원 신교통혁신연구소에서 2020년 9월 17일부터 하이퍼루프 속도 시험을 진행했다. 또, 실제 하이퍼루프 크기의 1/17 크기로 제작된 튜브형 시험 장치에서 하이퍼튜브에 쓰일 차량이 0.001기압에서 시속 714km의 속도를 기록한 사례가 있으며, 적어도 2040년 이내에 상용화될 것으로 보인다.

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