하이퍼루프(진공열차, 앨런머스크) - Hyperloop

튜브트레인의 일종. 전기차(순수전기차)메이커인 테슬라 모터스와 민간우주로켓회사 스페이스X의 창업자인 엘론 머스크가 구상한 개념이다. 참고로 이 하이퍼루프 계획은 오픈소스다. 그러니까 모든 기술을 공개하고 있다.

기술문서

현재 컨셉아트상에는 레일이 보이지 않으므로 철도 관련 정보인지 결정하기가 곤란하다. 차량 자체도 1량짜리이기 때문에 열차라기보다는 자동주행형 버스에 더 가깝다. 물론 정해진 노선만 운행 가능하므로 자동차보다 열차에 가깝긴 한 점에서 보았을 때 초고속 버젼 경전철에 가깝기는 하다.

2016년 3월 15일 화요일 조선일보자에 1200km/h급 열차라고 B11면에 나왔다.

1. 개요2. 특징3. 고속열차와의 비교4. 장점5. 예상되는 문제점6. 근황

6.1. Hyperloop One6.2. HTT6.3. Skytran(+Nasa)6.4. 스페이스X(+MIT)

1. 개요[편집]

테슬라모터스 블로그
영문 위키백과
동아일보 기사

완전히 밀폐된 터널(튜브)을 고가로 건설하고 그 안을 낮은 기압 상태로 만든 뒤 그 안으로 1량짜리 열차를 쏘아 날린다는 개념. 열차는 튜브 외부에 설치한 선형유도모터線形誘導모터(리니어 모터)로 가속한다. 캘리포니아 고속열차 사업이 비싸고 느리기만 하다면서[1] 엘론 머스크가 화나서 구상한 계획이다.

컨셉아트를 보면 열차에 팬이 달려 있는데 이 팬의 역할은 열차를 공중에 띄우는 역할을 한다. 즉 공기 베어링을 형성하는 데 쓴다. 추진 자체는 외부 리니어 모터로 하므로 많은 전력은 필요가 없어 자체 내장된 배터리를 사용한다.[2]
열차 추진에 사용하는 외부 리니어 모터는 튜브 지붕에 발라놓은(?) 태양광 패널로 충전(태양광 발전)하며 따라서 하이퍼루프를 운영하는 유지비 중 전기료 부담은 적을 것이라고 한다. 튜브 전체가 하나의 거대한 발전소이기도 하므로 햇빛 쨍쨍한 날에는 오히려
한전에 전기를 팔아 유지비가 마이너스가 될지도 모른다.

튜브트레인과 다른 점은 튜브 안이 그냥 낮은 기압 정도일 뿐 진공/아진공상태는 아니며 추진도 자기부상열차 방식이 아닌 공기수송에 가까운 컨셉이다.

대한민국에 도입되면 서울-부산을 16분에 주파가 가능하다지만, 실제 개통될 경우에는 서울에서 출발해서 부산으로 도착하는 경우에 적어도 한 1시간 이상 걸릴 것이라는 추측도 있다.

2. 특징[편집]

• 낮은 기압의 관(튜브)을 사용한다.
• 열차는 튜브 안에서 공기 베어링을 형성해 띄운다.(MIT버젼의 하이퍼루프는 자기부상방식 중 인덕트랙 방식을 이용하여 열차가 일단 천천히 움직이면, 공중으로 뜨게 한다고 한다.)
• 열차의 가/감속은 튜브 외부에 설치된 리니어 모터(일종의 코일건)로 한다.
• 리니어 모터의 충전은 태양광 패널로 한다.

3. 고속열차와의 비교[편집]

고속열차가 빠르게 달리지 못하는 가장 큰 원인은 공기저항이다. 그리고 레일과 차륜간의 점착력 또한 문제가 된다. 현대의 차륜식 고속열차는 이를 극복하기 위해 공기역학적으로 차량 선두부를 설계하고 동력분산식 추진방식을 도입하는 등의 노력을 한다. 기관차를 무겁게 만드는 것도 차륜의 점착력을 확보하기 위함이다.

자기부상열차는 레일의 점착력을 필요로 하지 않기 때문에 차륜식 고속열차보다 더 빠른 주행이 가능하지만 공기저항은 극복하지 못하며 열차를 추진시키는 것과 별개로 띄우는 데에도 전기를 써야 하고 궤도 건설비용이 너무 비싼 문제가 있다.

튜브트레인은 자기부상열차의 가장 큰 적인 공기저항을 아예 없애버리자는 컨셉으로 개발되었으나 진공 터널을 유지하는 유지비가 너무 엄청나 실용화에 큰 걸림돌이 되는 것으로 분석되고 있다.

하이퍼루프는 위의 세 가지 문제점을 적절히 타협한 것이다.

공기저항이 문제에요	→	공기를 적당히 제거한다.
진공 유지에는 돈이 많이 들어요	→	그냥 희박한 수준으로 타협한다.
자기부상열차는 전기를 많이 소모해요	→	튜브 안에 공기가 조금 있으니까 그걸로 띄운다.

공기저항, 마찰저항 둘 다 거의 없기 때문에 열차는 관성주행으로도 상당히 먼 거리를 가며 그래서 컨셉상에는 열차의 재가속을 위한 리니어 모터를 70마일(112km)마다 하나씩 설치한다고 한다. 

4. 장점[편집]

컨셉대로 실현됐을 때를 가정하므로 연구가 진행될 때마다 아래의 장점은 바뀔 수 있다.

• 빠르다. 튜브트레인에도 설명돼있지만 웬만한 항공기보다 빠르다.
• 도심 진입 원활. 철도가 공항에 비해 갖는 장점이다.
• 급경사(위쪽, 아래쪽)에 더 유연하게 대처할 수 있다. 자기부상열차가 차륜식 열차에 비해 갖는 장점이기도 하다. 충분한 수의 재가속 코일만 깔아주면 이론적으로는 수직으로도 움직일 수 있다.
• 급곡선(왼쪽, 오른쪽)에 더 유연하게 대처할 수 있다. 원형의 튜브 내부를 주행하므로 차량을 어느 각도로든 기울일 수 있어 승객이 느끼는 횡橫가속도를 완전히 0으로 만드는 것이 가능하다. 마찬가지로 열차가 탈선할 위험이 전혀 없으므로 상당히 급한 커브로도 건설이 가능하다. 경부고속선을 건설하기 위해 엄청난 수의 터널을 뚫어야 했음을 생각하면 큰 장점이다.

5. 예상되는 문제점[편집]

• 열차의 분기 제어 문제: 공기베어링을 형성해 날아가는 특성상 열차의 주위에 항상 일정한 두께의 공기막이 형성돼야 하므로 열차의 분기를 제어하기 위해서는 튜브 자체를 끊고 잇는(그러면서도 아진공상태를 유지하는) 고난도의 기술을 사용하거나 기존 공기수송에서 사용하는 것처럼 유체의 흐름을 조절하여 다른 튜브로 열차를 쏘아 주어야 한다. 최소한 기존 열차에서 사용하는 분기 제어 방식은 사용할 수 없다.

• 다이어 편성 문제: 열차라고 부르기 민망한 1량짜리의 짧은 차량을 사용하며 승객수도 몇 안되기 때문에 기존 열차 시스템에서 사용하는 것보다 훨씬 정교하고 자동화된 제어가 필요하다. 특히 그 속도가 1200km/h 이상이기 때문에 차량 간격을 유지하는 데 많은 어려움이 예상된다. 특히 앞차에 사고가 발생할 확률도 고려해야 한다.

• 튜브 파손 시의 대책: 사고나 테러로 인해 구조물의 일부가 파손되거나 붕괴한 경우. 아예 구간이 무너져 버린 경우라면 쉽게 알 수 있으니 그나마 다행이지만 만약 튜브의 일부가 우그러들거나 부속품 등이 튜브 내부에 떨어지거나 할 경우 초고속으로 운행하는 열차가 그것에 부딪혀 대형 참사로 번질 수가 있다. 자기부상열차조차 작은 돌멩이 정도는 씹고 지나갈 수 있지만 얇은 공기막 위를 날아다니는 열차에게는 이 파편 문제가 치명적으로 작용할 수 있다.

• 승객 피로 및 응급상황 대비 문제: 열차의 특성상 창문이 없으므로 승객들이 여행 내내 폐소증을 호소할 수 있으며 비상정차를 한다고 해도 열차에서 내릴 수가 없으므로 어쨌든 역까지는 가야 한다. 아니면 튜브를 철거해서 열차를 끄집어내야 하는데 그 사이에 승객의 상태가 돌이킬 수 없을 정도로 악화될 수도 있다.[3]특히 희박한 공기 속을 날아가는 열차 특성상 질식 우려가 있고 사고 발생 시 탑승객 전원사망 같은 대형사고가 일어날 가능성도 다분하다.

6. 근황[편집]

'시속 1천200㎞' 캡슐형 초고속열차 개발 경쟁 불붙었다(연합뉴스)

6.1. Hyperloop One[편집]

한창 실험 중에 있다. Hyperloop one[4]이라는 기업이 투자금을 받아서 트랙과 실험장치들을 만들고 있는데, 아직은 튜브 밖에서 '하이퍼 루프의 추진이 가능한가?'에 대해 주행 실험을 한 것이고, 얼마 후에 튜브 내부의 가속도 실험과 그 이후에는 실증 프로토타입을 만들어서 실험할 것으로 보고 있다. 약 36초부터 실험 장면이 나온다. Hyperloop one이 구상하고 있는 최종 주행 차체는 다행히 기존의 구상들처럼 좌식으로 가야 할 정도로 작지는 않고, 좀 큼지막해서 40피트짜리 컨테이너 1량을 옮길 정도의 크기는 된다고 한다.링크 즉, 화물철도같은 것이 가능하다는 것이다. 자세한 것은 유튜브 동영상 참고


출처 : 나무위키



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