세상의 거리를 줄이는 미래의 교통수단 ‘하이퍼루프!’

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다들 꽉 막힌 도로 상황에서 답답한 적 있으시죠? 오도 가도 못하고 꼼짝없이 도로 한 복판에 서 있어야 하는 그 순간, 다들 ‘총알처럼 날아가고 싶다’는 생각을 해본 적 있을 텐데요. 이런 상상을 현실로 만들어줄 차세대 교통수단이 있다고 합니다. 바로 미래형 열차라 불리는 ‘하이퍼루프(hyperloop)’인데요. 최고속도 1,200km 라는 엄청난 속도로 미래를 향해 달려가고 있는 하이퍼루프에 대해 알아보겠습니다. 




미래의 교통수단, 하이퍼루프

 

▲ 내가 바로 하이퍼루프!(출처: 카네기멜론대학 하이퍼루프 홈페이지)

 

 

하이퍼루프는 미국 전기차 회사 테슬라 모터스와 민간 우주업체 스페이스X의 CEO로 잘 알려진 엘론 머스크(Elon Musk)가 고안한 캡슐형 초고속 열차시스템을 말합니다. 하이퍼루프를 ‘하이퍼튜브’, 혹은 ‘튜브 트레인’으로 불리는데요. 동그란 진공 튜브 속으로 열차 1량 정도 크기의 캡슐을 공중에 띄워 쏘아 날리는 방식으로 구동하기 때문입니다. 


 

 

엘론 머스크는 미국 로스앤젤레스에서 심각한 교통체증에 염증을 느끼고 차세대 교통수단을 만들기로 하고 테슬라 모터스 공학자들과 함께 고민과 토론을 거듭했습니다. 이들은 1799년 주철 파이프를 이용해 공압으로 화물을 앞으로 당겨 운송하는 방식을 고안했던 조지 메드허스트(George Medhurst)의 아이디어를 비롯해 근간이 되는 이론을 수정하고 보충했습니다. 디자인 또한 로버트 고다드(Robert Goddard)의 백트레인(1945년에 특허 받은 진공관 운송 시스템 (US 2511979))을 핵심 디자인 원칙으로 삼아 발전시켰습니다. 


마침내 지난 2013년 8월, 앨론 머스크는 테슬라 모터스 블로그에 50여 페이지의 아이디어를 공개했습니다. 그는 하이퍼루프를 발전시키고자 오픈 소스로 공개해 외부 개발자들의 참여를 독려했는데요. 이후 다수의 기업과 전 세계 유수 대학들에서 지속적인 연구를 거듭하고 있습니다. 특히 디자인 부분에서 활발한 아이디어 각축전이 벌어지고 있습니다. 튜브 속 캡슐 형태 때문인데요. 캡슐은 공중에 떠야 하기 때문에 무게가 매우 가벼워야 하며, 공기저항을 최소화하기 위해 유체역학적으로 설계 되야 합니다 또한 높은 속도로 주행하는 만큼 안전한 브레이크 시스템도 갖춰야 있어야 하기 때문이죠. 


  

주행을 위한 실제적 조건을 모두 충족시키는 상용화 가능 모델을 구상하기 위하여 지난 1월 하이퍼루프 디자인 경진대회도 진행되었는데요. 다양한 아이디어들이 각축전을 벌였습니다. 매사추세츠공과대는 타 팀에 비해 우수한 확장성과 실현가능성을 겸비한 디자인이었다는 점으로 주목을 받았으며, 네덜란드의 델프트(Delft) 기술대학팀 제작한 캡슐은 공기저항을 최소화 하는 모양과 안전한 브레이크 시스템, 149kg의 다른 팀들보다 가벼운 무게의 캡슐을 개발해 많은 관심을 모았습니다. 


이외에도 경진대회에 참가한 캡슐들은 각자의 개성을 최대한으로 살리면서도 실용성까지 갖춘 신기한 모양으로 구상되었는데요. 도대체 이러한 캡슐들이 어떻게 차세대 교통수단이 될 수 있는 걸까요? 




비행기보다 빠른 하이퍼루프, 어떻게 가능할까? 


 
하이퍼루프는 빠른 속도로 교통체증을 해소하고 우리 삶을 변화시켜줄 차세대 교통수단으로 기대를 모으고 있는데요. 과연 비행기보다 빠른 하이퍼루프는 어떻게 빠른 속도를 낼 수 있는지 알아보겠습니다.

 

하나진공에 가까운 튜브


하이퍼루프는 동그란 튜브 속을 움직이게 되는데요. 튜브 속은 진공에 가까운 저압 상태로 이루어져 있습니다. 압력이 적으면 그만큼 공기저항도 적게 받는데요. 튜브 안을 달리는 하이퍼루프는 다른 교통수단보다 공기저항을 훨씬 적게 받을 수 있기 때문에 빠른 속력을 낼 수 있습니다. 


진공 자기부상열차 



▲ 하이퍼루프는 큐브 안에 움직이는 자기부상열차 (출처: 하이퍼루프원 홈페이지)
 
 
하이퍼루프는 빠른 속도를 내기 위해 진공 자기부상열차 기술을 접목했습니다. 이 기술을 튜브 속을 거의 진공에 가까운 상태로 유지하고 자기력으로 움직이는 방법이죠. 어떤 교통수단이든 레일과 바닥이 닿는 부분이 있다면 그곳에서 마찰이 생길 수 밖에 없고, 이는 많은 에너지 손실을 가져옵니다. 하이퍼루프는 이러한 문제를 해결하기 위하여 공기를 통한 베어링 형태의 부상, 그리고 자기력을 이용한 부상 등 두 가지 방법으로 개발 중에 있습니다.


튜브 외부에 있는 모터

하이퍼루프는 모터가 튜브 외부에 달려 있습니다. 자동차, 기차, 비행기 등 엔진이 움직이는 물체에 달려 있는 다른 교통수단과는 다르죠. 외부에 있는 모터가 캡슐에 동력을 전하는 방식이기 때문에 캡슐 자체를 매우 가볍게 만들 수 있습니다. 이로 인해 자기부상이 가능하며, 빠른 속도를 낼 수 있는 것이죠. 
 
 
 

하이퍼루프가 선사해줄 놀라운 미래는? 

 

 

하이퍼루프는 다른 교통수단과 상이한 구축 원리를 통해 빠른 속도를 낼 수 있습니다. 여기에 난생 처음 보는 독특한 생김새는 시선을 사로잡죠. 제5의 교통수단으로 불리는 하이퍼루프가 현실화 되면 우리의 미래는 어떻게 달라질까요? 

 

하나. 서울에서 부산까지 15분


▲ 샌프란시스코에서 로스앤젤레스까지 다른 교통수단과 하이퍼루프의 소요시간 (출처: 하이퍼루프원 홈페이지)

 
 
하이퍼루프를 연구하는 기업/대학에서 목표로 하는 하이퍼루프의 최고속도는 약 1200km/h입니다. 천둥(소리)의 속도 1마하는 1,224km/h 이므로 하이퍼루프는 어쩌면 천둥보다 빠른 교통수단이 될지도 모릅니다. 하이퍼루프는 이처럼 빠른 속도를 바탕으로 서울~부산 사이를 약 15분, 미국 샌프란시스코~로스엔젤레스 구간을 약 30분 안에 주파할 수 있어요. 다른 교통수단들과는 비교도 안될 정도로 엄청난 시간을 단축 시켜줄 수 있습니다. 더불어 많은 에너지를 필요로 하지 않기 때문에 효율적으로 이용 가능합니다. 


. 철도보다 저렴한 비용

▲ 샌프란시스코에서 로스앤젤레스까지 연결된 하이퍼루프 튜브 (출처: 테슬라 모터스 홈페이지)



진공 튜브와 캡슐 부상 운행의 원리로 하이퍼루프는 엄청난 에너지 절감을 할 수 있어요. 튜브 상부에 태양열 패널까지 설치하면 그 효과는 더욱 증대될 겁니다. 이에 따라 운행 비용을 획기적으로 줄일 수 있는데요. 테슬라 모터스 블로그에 따르면 샌프란시스코에서 로스앤젤레스까지 왕복 60달러(한화 약 66,000원)면 하이퍼루프를 이용할 수 있다고 합니다. 현재 건설 중인 고속 철도가 동일 구간을 왕복 89달러(한화 약 99,000원)로 책정한 것에 비하면 훨씬 더 싸게 이용할 수 있는 것이죠.


. 도심 속에서 탑승

▲ 도심 속에 지어진 하이퍼루프 구상도 (출처: TRANSPOD 홈페이지)

 

앞서 언급하였듯이 하이퍼루프는 운행 중에 생기는 공기나 레일과의 저항이 거의 없기때문에 마찰로 인해 생기는 소음이나 진동이 거의 없습니다. 따라서 많은 소음과 진동을 유발하여 외딴곳에 지어야만 하는 공항과 달리 도심 진입성이 매우 뛰어나다고 볼 수 있습니다.

 



_ 하이퍼루프, 생각보다 가까이 와 있다? 



진공에 가까운 튜브를 엄청난 속도로 날아서 움직이는 하이퍼루프는 마치 공상과학이나 영화에서나 나올법한 교통수단으로만 느껴집니다. 그러나 하이퍼루프는 생각보다 우리 눈앞에 가까이 와있습니다. 현재 하이퍼루프는 전 세계의 연구기관과 유수대학에서 활발한 연구 중에 있으며 실제로 상용화를 하기 위해 박차를 가하고 있습니다.

 

 

 

미국 내 하이퍼루프 분야에서 가장 선두적인 기업인 ‘하이퍼루프 원(hyperloop-one)’은 최근 7월에 네바다 주 사막에서 시험한 주행 실험을 시속 300km 정도의 속도로 성공적으로 마쳤어요. ‘하이퍼루프 원’을 비롯한 전 세계 여러 기업들 모두 공통적으로 하이퍼루프의 상용화 시기를 2021년으로 보고 있다는 점은 하이퍼루프의 시대가 머지 않았다는 점을 시사하고 있죠.  

  

▲ 베를린 무역박람회 'InnoTrans'에서 하이퍼루프에 대한 설명을 하고 있는 TransPod (출처: TRANSPOD 홈페이지)



캐나다에서도 하이퍼루프에 대한 열기는 뜨거워요. 2015년 설립된 캐나다 하이퍼루프스타트업 ‘트랜스포드(TransPod)’는 하이퍼루프의 상업 운송을 재정의하는 시스템구축을 시작했는데요. 세계적인 철도 엔지니어링 및 에너지 인프라 전문 기술 컨설팅 회사인 IKOS와 하이퍼루프의 전력 시스템 설계와 개발을 위해 협약을 맺은 상태라고 합니다.


▲ 중국형 하이퍼루프 T-FLIGHT(출처: SciNews 유튜브 영상 캡쳐)

 

 

최근에는 중국에서도 하이퍼루프 개발 소식을 전했습니다. 중국우주과학공업그룹(CASIC)이 중국 후베이성의 성도인 우한시에서 하이퍼루프 연구개발을 올해 8월 말부터 시작했다고 합니다. 중국우주과학공업그룹은 전 세계에서 목표로 하고 있는 시속 1200km의 무려 4배 가량인 최대 시속 4000km로 달리는 중국형 하이퍼루프 ‘T-플라이트’를 개발하는 것이 최종 계획이라고 하는데요. 가까운 미래에 중국형 하이퍼루프를 볼 수 있을지 매우 기대가 됩니다.


이처럼 전 세계 곳곳에서 하이퍼루프를 상용화 하기 위한 열정이 엄청난 것을 느낄 수가 있는데요. 그렇다면 우리의 IT강국, 우리나라는 어떨까요? 우리나라에서도 하이퍼루프를 개발하고 있을까요?


▲ 한국철도기술연구원 차세대 신기술 연구동(출처: 한국철도연구기술원 홈페이지)

 

 

론 국내에서도 하이퍼루프에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 철도기술연구원의 하이퍼루프(튜브) 연구팀은 튜브 내 압력 변화에 따른 공기저항 연구를 시작했는데요. 열차를 들어 올리는 자기부상 기술, 앞으로 나가게 하는 선형모터 연구 등 하이퍼루프 개발을 위한 핵심기술입니다. 이런 연구 기술을 바탕으로 우리나라는 하이퍼루프 분야에서 높은 평가를 받으며, 각국의 하이퍼루프 기업들과 기술 협약을 맺고 있습니다. 올해 1월에는 6개의 정부출연연구원과 2개의 대학 등 8개 기관이 공동연구 협약을 체결하고 연구에 박차를 가하고 있는 상태입니다.


이처럼 전 세계 각지에서 하이퍼루프에 대한 연구는 활발히 진행되어 상용화 단계만을 앞두고 있는데요. 이를 비추어 볼 때 하이퍼루프는 더 이상 꿈속 교통수단이 아닌 현실화 되고 있는 미래의 한 모습으로 보여집니다.

 

 


하이퍼루프는 전 세계 많은 사람들이 인류의 더 나은 생활환경을 위한 연구와 노력으로 지속적인 발전을 거듭하고 있습니다. 하이퍼루프는 더 이상 상상속의 교통수단이 아닌 셈이죠. 터널을 완전한 진공으로 만드는 기술, 내진 안정화, 에너지 효율화 등 다수의 문제를 해결해야 하지만 상용화가는 되는 시점은 그리 멀지 않아 보입니다. 사람들이 하이퍼루프를 통해 전 세계 어는 곳이든 빠르게 이동하는 세상을 기대해봅니다.  


이건희

이건희



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