February 25,2017

비행기보다 빠른 열차가 온다

시속 1200km 목표 '하이퍼루프' 추진

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시대의 혁신가이자 선구자로 불리는 엘론 머스크(Elon Musk). 전기자동차의 상용화 모델인 ‘테슬라’나 민간 우주개발업체인 ‘스페이스X’ 등, 그가 손대는 사업들은 모두가 무모하거나, 불가능해 보이는 경우가 대부분이다.

특히 그 중에서도 최고로 무모해 보이는 사업을 꼽자면, 단연 하이퍼루프(Hyperloop) 프로젝트를 들 수 있다. 특수 제작된 관을 통해 비행기보다 빠른 열차를 달리게 만든다는 이 프로젝트는 처음 소개됐을 당시부터 현실화 가능성이 거의 없다는 평가를 받아왔다.

MIT공대가 출품한 하이퍼루프 모델 ⓒ Hyperloop

MIT공대가 출품한 하이퍼루프 모델 ⓒ Hyperloop

그런 평가를 받았던 하이퍼루프가 최근 현실에서 운행을 앞두고 있어서 관심이 모아지고 있다. 첨단기술 전문 매체인 뉴아틀라스(Newatlas)는 최근 하이퍼루프 열차 설계와 관련된 공모전이 성황리에 마무리되었다고 보도하면서, 안정성만 입증된다면 멀지 않은 미래에 비행기보다 빠른 열차의 모습을 볼 수 있을 것이라고 전망했다. (관련 기사 링크)

감압과 자기부상 기술을 활용한 하이퍼루프

하이퍼루프란 28인승의 한 개 차량으로 이루어진 열차가 지름 3.2m의 터널을 달리는 운송 시스템을 말한다. ‘감압’과 ‘자기부상’ 관련 기술을 적용하여 운행하기 때문에 다른 열차와는 비교할 수 없을 정도의 빠른 속도로 달릴 수 있다.

우선 감압기술은 공기저항을 줄이기 위해 터널을 공기 밀도가 낮은 감압 튜브(depressurized tubes)로 만드는데 적용된다. 또한 자기부상 기술은 차량 아래에 자석을 부착하여 터널 바닥에 자기장이 흐르도록 만들어 열차를 살짝 뜬 채로 운행하도록 하는데 활용된다.

자기장을 이용하여 추진력을 얻고, 공기를 희박하게 만들어 마찰력을 최소화시키면 차량은 터널 속에서 엄청난 속도로 달릴 수 있다는 것이 머스크 CEO의 구상이다.

미 캘리포니아주에 건설될 하이퍼루프 시험트랙의 조감도 ⓒ Hyperloop

미 캘리포니아주에 건설될 하이퍼루프 시험트랙의 조감도 ⓒ Hyperloop

그의 주장대로라면 하이퍼루프는 최대 시속을 1200km까지 낼 수 있는데, 이는 KTX열차의 시속 350km보다 3~4배 정도 빠른 속도이기 때문에 서울에서 부산까지 15분 만에 갈 수 있는 속도다.

또한 로스앤젤레스에서 약 560km 떨어져 있는 샌프란시스코까지 35분 만에 주파 가능하며, 우리가 보통 이용하는 여객기의 평균 시속인 900km도 훨씬 앞지르는 수준이다.

하지만 이는 전적으로 이론적인 가능성일 뿐, 열차가 실제로 진공의 터널 안에서 고속으로 달릴 수 있는지를 증명해야 본격적으로 사업을 추진할 수 있다는 것이 전문가들의 공통적인 의견이다.

이에 따라 머스크 CEO는 하이퍼루프 사업을 전담하는 ‘하이퍼루프운송기술(Hyperloop Transportation Technologies)’이란 회사를 설립한 뒤, 이를 테스트 할 수 있는 시험 트랙과 차량 설계에 착수한 상황이다.

시험 트랙 건설과 차량 설계 진행 중

하이퍼루프 프로젝트는 현재 2가지 분야로 진행되고 있다. 하나는 열차가 달릴 시험트랙을 건설하는 것이고, 다른 하나는 터널 형태의 트랙에서 움직일 열차를 설계하는 것이다.

시험트랙의 경우는 이미 부지 선정과 함께 건설이 진행되고 있다. 부지의 위치는 캘리포니아주에 위치한 콰이밸리(Quay Valley)로서, 이 지역은 21세기의 미래형 도시를 표방한 곳이기 때문에 하이퍼루프를 가장 이상적인 교통수단으로 받아들이고 있다.

시험트랙은 총 길이 8km의 타원 모양을 이룰 예정인데, 시행사인 하이퍼루프운송기술은 이곳에서 약 320km/h의 속도를 테스트 할 예정이라고 밝혔다. 하이퍼루프가 목표로 하는 최고 속도인 1200km/h 보다는 한참 느리지만 시험 트랙의 길이를 고려할 때 목표치인 고속 주행은 어렵다는 것이 시행사의 판단이다.

열차 설계의 경우는 시험트랙 건설과는 달리 공모전 방식으로 추진하고 있다. 아무래도 열차 설계에는 다양한 아이디어가 필요하다는 생각 때문인지, 여러 대학 및 연구기관을 끌어들여 치열한 경쟁을 시키고 있다.

일부 개설된 트랙에서 테스트 중인 하이퍼루프 모델들 ⓒ Hyperloop

일부 개설된 트랙에서 테스트 중인 하이퍼루프 모델들 ⓒ Hyperloop

물론 이들이 설계하는 열차 모델은 실제로 상용화될 풀 스케일의 모델은 아니고, 현재 건설 중인 시험트랙에서 테스트를 치룰 프로토타입의 모델들이다. 그런데도 참여 열기가 상당해서 설계 공모전에는 모두 115개 팀이 신청했고, 그 중 30개 디자인이 1차 관문을 통과했다.

1차 관문을 통과한 팀들에게는 일부 개통된 시험트랙에서 진행되는 현장 테스트 미션이 주어졌는데, 미국의 MIT와 독일의 뮌헨 공대, 그리고 네덜란드의 델프트 공대 등 각 나라를 대표하는 쟁쟁한 대학들의 작품들이 최종 경쟁을 치뤘다.

현장 테스트에서 가장 높은 점수를 받은 것은 델프트 공대의 모델인 것으로 밝혀졌다. 뮌헨 공대의 모델은 가장 빠른 속도를 기록했고, MIT공대 모델은 안정성과 신뢰성에서 가장 높은 점수를 받았지만, 모든 점수를 고려했을 때 델프트 공대의 모델이 우수한 것으로 드러났다.

그러나 최종 우승은 MIT 공대의 작품이 차지했고, 준우승은 네덜란드의 델프트 공대팀이 차지했다. 최종 선발전에 참석했던 머스크 CEO는 “이번 대회에서 입상한 22개 팀들은 현재 건설 중인 하이퍼루프 실험 단지가 완성되면 자신들이 디자인한 작품을 마음껏 테스트할 수 있는 기회를 제공하겠다”라고 밝혔다.

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