하이퍼루프(Hyperloop)

하이퍼루프(Hyperloop)란.

하이퍼루프(Hyperloop)는 고속철도의 제한을 넘기 위하여 고안된 고속 교통 시스템입니다.

공기 저항등의 마찰을 최소화하는 진공 튜브를 사용하여 시속 1300km 수준으로 이동하는 열차와는 아예 다른 차세대 교통 수단이다.

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역사

1799년 구상된 진공관열차(Vactrain)에서 유사 개념이 생성되어 여러 국가에서 이슈 되고 발전안이 발표되고 있었습니다만 2012년 엘론 머스크의 판도데일리 행사에서 로스앤젤레스에서 샌프란시스코를 잇는 제 5의 교통수단 구상안 발표로 크게 홍보되었습니다. 2015년 스페이스 엑스는 호손 시설 옆 1.6km 길이의 테스트 트랙을 건설을 발표하고 이후 완공하였습니다.

2016년 매사추세츠 공과대학(MIT)의 하이퍼루프팀이 전기 역학적 서스펜션을 사용하는 최초의 하이퍼루프 포드 프로토타입을 개발하여 MIT 박물관에서 공개했습니다.

이후 2017년 ‘하이퍼루프 원(Hyperloop One)’에서 첫 공개 테스트를 진행하였으며 테스트는 추진 시스템 점검 목적으로 포드를 튜브 내부가 아닌 네바다 사막 야외에서 진행하였습니다.

2020년 하이퍼 루프 기술의 첫 번째 승객 테스트는 라스베이거스에서 버진하이퍼루프(Virgin Hyperloop)사의 직원 두명과 함께 테스트에 성공하였으며 172km/h의 속도를 기록하였습니다. 2021년 7월 스위스팟 테크놀로지스 유럽 최초 하이퍼루프 테스트 시설을 공개했습니다. 테스트 시설은 하이퍼루프 궤적을 시뮬레이션하기 위해 원형으로 건설되었으며 이는 다양한 압력 수준과 궤도 길이, 중속 및 장거리에서 캡슐의 전자기 추진 및 부상 시스템을 테스트하기 위한 다양한 실험을 수용할 수 있는 유연성을 제공하고 있습니다.

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구성과 특징

하이퍼루프 시스템은 튜브, 포드, 터미널로 구성됩니다. 튜브는 포드가 통과하는 밀폐 저압 시스템(유사 터널)이며 포드는 차량으로 대기압으로 가압되어 튜브 내부에서 공기 저항이나 마찰이 거의 없이 운행하는 차량입니다. 터미널은 포드의 출발과 도착을 담당하는 곳입니다.

이 고속 교통 플랫폼은 날씨에 영향을 받지 않고, 비행기 속도의 두배에 달하지만 충격이 없으며, 전력 소비는 낮고 24시간 운행이 가능한 에너지 저장 등의 특징을 갖습니다

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작동 이론

진공관열차(Vactrain)개념은 진공 또는 부분 진공 튜브에 자기 부상 열차를 사용함으로써 공기 저항이 거의 없는 고속철도 시스템과 유사합니다. 그러나 장거리에서 진공 상태를 유지하는 것이 어렵기 때문에 이러한 유형의 시스템은 지금까지 건설되지 못했습니다. 하이퍼루프는 백트레인 시스템과 유사하지만 약 1.0 밀리바(100 Pa)의 압력에서 작동합니다

각 캡슐은 특수 설계된 튜브를 통해 운반되며, 이 튜브는 부분 진공 상태로 유지됩니다. 이에 따라 구름 저항과 공기 저항이 크게 줄어들어 대부분의 여정 동안 활공할 수 있습니다. 알파 디자인 콘셉트에서는 전기로 구동되는 흡입 팬과 축 방향 압축기를 캡슐의 노즈에 배치하여 차량 앞쪽에 기압이 형성되어 속도가 느려지는 문제를 해결했습니다. 또한, 각 캡슐은 에어 캐스터 "스키"에 압력을 가하여 제공되는 0.02 ~ 0.05인치 (0.5 ! 1.3mm) 공기층 위에 떠 있으며,이는 바퀴가 견딜 수 있는 것보다 더 빠른 속도를 허용합니다. 스키로 추가 압력을 가하고, 스키의 모양으로 인해 수동적으로 상승하는 양력을 보강함으로써 공기 저항을 더욱 줄일 수 있습니다. 간단하게 오락실에 있는 에어하키 게임기의 스틱이 떠있는 원리를 생각하시면 될 것 같습니다.

 

Virgin사의 Hyperloop One Model (출처 : 구글이미지)

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전망.

불가능한 이론은 아니라고 봅니다. 여러 나라에서 타당성을 검토하여 적극 참여 중으로 대표적으로 미국, 중국, 캐나다, 유럽 및 인도등이 있으며 우리나라 또한 2009년에 건설 연구안을 제시하여 새만금에 2025년 착수 진행중입니다.

초반 설명처럼 열차와는 전혀 다른 교통 개념으로 열차의 플랫폼을 공유하거나 호환 할 수 없으며 기술 요건이 까다롭고, 비용 및 표준화, 안전성 확보등 새로운 교통수단에 따른 새로운 문제들에 대한 해결이 모색되어야 하는 상태 입니다.

새로운 기술을 제안하고 실용화하는 단계는 어렵고 지난한 과정일 수 있으나 실용화라는 열매를 위해 하이퍼루프(Hyperloop)기술은 쭉 달려나갈 것 같습니다.