시속 1200㎞

강동철 기자

입력 : 2016.05.20 03:07

서울서 부산까지 16분만에 주파… 미래형 이동수단 '하이퍼루프'

20세기와 21세기를 대표한 장거리 이동수단이었던 비행기·기차의 뒤를 이를 새로운 이동수단이 등장을 준비하고 있다. 하이퍼루프(hyperloop)가 주인공이다. 하이퍼루프는 이론상으로 속도가 시속 1200㎞ 넘게 낼 수 있는 '기차'다. 보잉737 여객기(시속 780㎞)보다 속도가 두 배 가까이 빠르다.

◇비행기보다 2배 빠른 차세대 장거리 이동수단 '하이퍼루프'

지난 11일(현지 시각) 미국 라스베이거스 인근의 사막 지역에서 하이퍼루프원 사(社)가 개발한 '하이퍼루프 원'이 첫 시험 주행에 성공했다. 이 기차는 약 800m 길이의 궤도 위를 눈 깜짝할 새에 속도를 높여 굉음을 내며 빠르게 달렸다. '제로백'(정지상태에서 시속 100㎞에 도달하는 시간)은 1.1초에 불과했다. 시험 주행에서 기록한 속도는 시속 600㎞ 수준이지만, 향후 상용화하는 단계에서는 더욱 빨라질 것으로 전망된다.

▲ 지난 11일(현지 시각) 미국 네바다주 라스베이거스 인근 사막에서 하이퍼루프 기차가 달리는 모습. 급가속한 열차의 후미에 모래바람이 일고 있다. 좌측 상단 사진은 하이퍼루프의 개념도. 루프(고리) 형식의 터널 안에서 열차가 이동하는 형식이다. / 하이퍼루프원 제공

이 회사는 최근 프랑스의 국영 철도회사 SNCF와 미국 제너럴일렉트릭(GE)의 자(子)회사인 GE벤처스 등으로부터 약 8000만달러(약 950억원)의 투자를 유치했다. 하이퍼루프는 4~5년 전만 해도 아예 개념조차 없었다. 2012년 전기차 업체 '테슬라'와 로켓 업체 '스페이스X'의 창업자 일론 머스크가 처음 '하이퍼루프'라는 기차의 개념을 제안했다.

머스크는 "비행기보다 두 배 빠른 초고속열차 '하이퍼루프'를 만들겠다"며 "샌프란시스코에서 614㎞ 떨어진 로스앤젤레스까지 30분 만에 주파할 수 있는 기차"라고 설명했다. 이를 한국에 적용해 보면 약 400㎞ 거리인 서울~부산은 16분 안에 주파할 수 있다. 이번 시험 주행의 성공으로 머스크의 아이디어가 현실로 성큼 다가온 것이다.

현재 신개념 기차인 하이퍼루프의 개발에는 하이퍼루프원을 비롯해 미국 메사추세츠공대(MIT)와 하이퍼루프 트랜스포테이션 테크놀로지(HTT), 스카이트랜 등이 기술 개발에 나선 상태다. HTT는 하이퍼루프의 작동 방식에 대한 특허를 출원했고, 스카이트랜은 미국 연방항공우주국(나사)로부터 기술과 재정 등의 지원을 받고 있다.

미국뿐 아니라 동유럽의 슬로바키아도 하이퍼루프를 이용한 열차 상용화에 도전하고 있다. 슬로바키아는 수도인 브라타슬라바에서 코시체까지 400㎞ 구간에 하이퍼루프를 설치하겠다고 선언했다.

◇하이퍼루프는 어떻게 작동하나

하이퍼루프는 어떻게 비행기보다 빠른 속도를 낼 수 있을까. 하이퍼루프는 기차가 받는 저항을 최소화하는 방식을 쓴다. 일종의 역(逆)발상이다. 예컨대 비행기·기차·자동차는 속도를 높이기 위해 동력을 더욱 강하게 만든다. 하지만 하이퍼루프는 같은 동력이라도 저항이 적어지면 더 빨리 달릴 수 있다는 원리를 활용한다.

우선 진공에 가깝게 공기를 뽑아낸 터널을 만들고 그 속에 기차를 넣는다. 터널이 진공에 가까워질수록 공기 저항은 줄어든다.

저항을 줄였다고 문제가 끝나지는 않는다. 기차를 움직일 동력을 마련해야 한다. 하이퍼루프는 현재 자기장을 이용하는 방안이 유력하게 검토된다.

기차 본체 아래쪽에 자석을 깔고, 터널 안에는 자기장이 흐르게 만든다. 자석은 서로 다른 극끼리 끌어당기고 같은 극끼리는 밀어내는 성질이 있다. 기차가 지나가는 동안 터널 안에 흐르는 자기장을 계속 전환해주면 가속도를 받을 수 있다. 예를 들어 기차 앞쪽 바닥에는 끌어당기는 힘, 뒤쪽 바닥은 밀어내는 힘을 작용시키면 앞에선 당기고, 뒤에선 밀기 때문에 속도가 점점 붙는 것이다.

반대로 기차를 멈출 때는 앞쪽엔 밀어내는 힘, 뒤쪽에서는 잡아당기는 힘을 작동하도록 만들어 멈출 수 있다. 기름을 이용하는 기존 이동수단보다 빠르면서 친환경적이다.

기차는 터널 안에서 있을 땐 항상 떠 있다. 바닥에 닿으면 마찰력이 생겨 속도가 줄어들기 때문이다. 현재 업체들은 자기장의 힘을 이용해 열차를 띄우는 방식과 압축된 공기를 하단에 강하게 밀어넣어 기차를 띄우는 방식을 검토 중이다.

이 방법이 가진 문제는 자기장을 발생시키는 데 막대한 전기가 필요하다는 것이다. 터널 아래에는 영구적으로 자기장을 흘려야 하고, 이동할 때마다 자기장을 바꿔줘야 하다 보니 전기 수요가 막대하다. 머스크는 이런 지적에 대해서는 "터널 외부에 태양광 패널을 장착해 자가발전해서 이를 자기장으로 전환해 전기 수요를 충족할 수 있다"고 말했다.

     하이퍼루프는 어떻게 비행기보다 빠른 속도를 낼 수 있을까. 하이퍼루프는 기차가 받는 저항을 최소화하는 방식을 쓴다. 일종의 역(逆)발상이다. 예컨대 비행기·기차·자동차는 속도를 높이기 위해 동력을 더욱 강하게 만든다. 하지만 하이퍼루프는 같은 동력이라도 저항이 적어지면 더 빨리 달릴 수 있다는 원리를 활용한다.

우선 진공에 가깝게 공기를 뽑아낸 터널을 만들고 그 속에 기차를 넣는다. 터널이 진공에 가까워질수록 공기 저항은 줄어든다.

저항을 줄였다고 문제가 끝나지는 않는다. 기차를 움직일 동력을 마련해야 한다. 하이퍼루프는 현재 자기장을 이용하는 방안이 유력하게 검토된다.

기차 본체 아래쪽에 자석을 깔고, 터널 안에는 자기장이 흐르게 만든다. 자석은 서로 다른 극끼리 끌어당기고 같은 극끼리는 밀어내는 성질이 있다. 기차가 지나가는 동안 터널 안에 흐르는 자기장을 계속 전환해주면 가속도를 받을 수 있다. 예를 들어 기차 앞쪽 바닥에는 끌어당기는 힘, 뒤쪽 바닥은 밀어내는 힘을 작용시키면 앞에선 당기고, 뒤에선 밀기 때문에 속도가 점점 붙는 것이다.

반대로 기차를 멈출 때는 앞쪽엔 밀어내는 힘, 뒤쪽에서는 잡아당기는 힘을 작동하도록 만들어 멈출 수 있다. 기름을 이용하는 기존 이동수단보다 빠르면서 친환경적이다.

기차는 터널 안에서 있을 땐 항상 떠 있다. 바닥에 닿으면 마찰력이 생겨 속도가 줄어들기 때문이다. 현재 업체들은 자기장의 힘을 이용해 열차를 띄우는 방식과 압축된 공기를 하단에 강하게 밀어넣어 기차를 띄우는 방식을 검토 중이다.

이 방법이 가진 문제는 자기장을 발생시키는 데 막대한 전기가 필요하다는 것이다. 터널 아래에는 영구적으로 자기장을 흘려야 하고, 이동할 때마다 자기장을 바꿔줘야 하다 보니 전기 수요가 막대하다. 머스크는 이런 지적에 대해서는 "터널 외부에 태양광 패널을 장착해 자가발전해서 이를 자기장으로 전환해 전기 수요를 충족할 수 있다"고 말했다.

서울~부산 16분, 초고속 음속열차 현실화 가능성…시속 1200㎞ 교통수단

• 최은경 기자

입력 : 2016.05.11 20:52

서울~부산 16분 주파의 음속열차 개발이 현실화되고 있다. /연합뉴스

서울~부산을 16분에 주파하는 초고속 열차 개발이 현실로 다가오고 있다.

10일(현지시각) 미국 USA투데이 등에 따르면, 초고속 열차 하이퍼루프를 개발하고 있는 기업 '하이퍼루프 원'(전 하이퍼루프 테크놀리지)은 최근 8천만 달러(약 930억원)를 새로 투자받았다고 밝혔다.

이번 투자는 두 번째로, 기존 투자와 합치면 총액은 1억 달러(약 1170억원)를 넘는다.

하이퍼루프는 터널 안에서 자기부상 기술로 열차를 띄워 사람이나 화물을 음속에 가까운 시속 1200㎞로 옮길 수 있는 교통수단을 말한다.

미국 로스앤젤레스에서 샌프란시스코까지 30분, 한국 서울에서 부산까지 16여분 만에 주파할 수 있다.

하이퍼루프 기술은 영화 '아이언맨'의 실존 모델로 유명한 억만장자 일론 머스크 스페이스X 최고경영자가 자기 상상력을 담은 논문을 통해 2013년 처음 세상에 내놓았다.

현재 하이퍼루프 개발에는 스페이스X의 지원을 받는 매사추세츠공대(MIT) 연구진뿐만 아니라 하이퍼루프 원, 하이퍼루프 트랜스포테이션 테크놀리지(HTT), 미국항공우주국(나사)과 협력하는 스카이트랜 등이 뛰어든 상태다.

HTT는 머스크의 아이디어를 응용해 선로와 열차에 영구 자석을 장착해 열차를 띄우는 기술인 '수동 자기부상'의 특허를 받았다고 전날 발표해 경쟁에 불을 붙였다.

이 기술은 시설 건축비가 상대적으로 적고 열차가 움직일 때만 공중부양이 일어나는 게 특징이다. 정전 과 같은 사고가 나더라도 거의 멈출 때까지 열차가 떠있는 까닭에 엄청난 속도를 낼 수 있음에도 안전하다는 게 장점이라고 HTT는 강조했다.

롭 로이드 하이퍼루프 원 최고경영자는 "우리가 시제품을 내놓으면 (도시와 주변부를 빨리 오갈 수 있게 돼) 도시 과밀화 문제가 해결되고 땅이 해방될 것"이라며 "하이퍼루프가 도시를 새로 정의할 것"이라고 덧붙였다.

'서울-부산 16분'…시속 1천200㎞ 음속열차 첫 실험 성공

조덕현 TV조선 기자

입력 : 2016.05.12 22:41 | 수정 : 2016.05.12 22:54

서울과 부산을 16분 만에 갈 수 있는 최대 시속 1200km에 이르는 ‘음속 주행 열차’가 11일(현지 시각) 성공적인 첫 주행시험을 마쳤다. 영화 ‘아이언맨’ 실존모델인 테슬라 CEO 엘론 머스크가 고안한 자기부상열차 ‘하이퍼루프’가 주행시험 시연회를 통해 처음으로 운행 모습을 공개한 것.

하이퍼루프는 1.1초만에 시속 187km를 내며 2.2초간의 주행 시험을 성공적으로 끝냈다. 하이퍼루프원 측은 이날의 성공을 자축하며 올해 말까지 2초 만에 시속 644km를 내는 튜브 형태를 갖춘 열차로 완전한 시험을 하고, 2021년 실제 운행을 시작하겠다는 목표를 밝혔다.

☞이 기사와 관련된 TV조선 영상 보기

다음은 TV조선 보도 원문.

[앵커]

두번째는 꿈의 열차입니다. 최대 시속 1200㎞에 이르는 음속 열차 주행 시험이 미국에서 처음으로 성공했습니다. 이 속도면 서울에서 부산까지 16분 만에 갈 수 있습니다.

조덕현 기자입니다.

[리포트]

"3, 2, 1 start"

금속캡슐을 이어 만든 이른바 ‘하이퍼루프’가 1.1초 만에 시속 187km에 도달합니다.

브로건 밤브로건 / 하이퍼루프원 최고기술책임자

"실험은 의도대로 됐습니다. 기술 테스트가 잘 돼 정말 좋습니다."

하이퍼루프는 지난 2013년 영화 ‘아이언맨’ 실존모델인 테슬라 CEO 엘론 머스크가 고안한 자기부상 열차로, 공기 저항이 없는 진공 터널 속을 주행해 사람과 화물을 음속에 가까운 시속 1천200km로 옮길 수 있습니다.

서울에서 부산은 단 16분 만에, 비행기로 15시간 걸리는 서울-뉴욕은 9시간 만에 주파할 수 있습니다.

롭 로이드 / 하이퍼루프원 CEO

"올해 말에는 (완성 시연품 개발을) 완료할 수 있을 겁니다."

앞으로 남은 과제는 천 문학적인 비용. LA에서 샌프란시스코 사이 610km에 노선을 까는 데만 160억 달러, 19조원이 들어갑니다.

1천km가 넘는 속도로 달리는 열차 안 진동과 오작동 위험도 해결해야 할 숙제입니다.

하지만 개발사 측은 올해 말까지 진공 튜브 안에서 완전한 시험을 거쳐 오는 2021년엔 승객을 태울 수 있을 것으로 보고 있습니다.

TV조선 조덕현입니다.  

최대 시속 1223㎞… 진공 터널 오가는 총알 열차 '하이퍼루프'

글=박건형 기자

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그래픽=김현국 기자

입력 : 2016.03.15 03:06

[뉴 테크놀로지]
'스페이스X' 창업자 머스크의 아이디어… 올여름 대중에 공개

- 비행기 속도의 2배
저항 없애려 터널 진공 상태로 자기장 이용해 추진력 얻어
LA에서 샌프란시스코 30분 주파… 건설비 고속철도의 10분의 1
자기장 발생에 막대한 전기 필요, 승객들에게 공기 공급 등 과제

"비행기보다 두 배 빠른 초고속열차 '하이퍼루프(Hyperloop)'를 만들겠다. 샌프란시스코에서 614㎞ 떨어진 로스앤젤레스까지 30분 만에 주파할 수 있다."

일반인이 이런 얘기를 했으면 "꿈같은 소리"라고 비웃음을 샀을 것이다. 하지만 미국의 전기차 업체 '테슬라'와 민간 우주개발 업체 '스페이스X' 창업자인 일론 머스크의 말이라면 얘기가 다르다. 그는 영화 '아이언맨'의 실제 모델이 될 정도로 황당한 아이디어를 현실로 만들어온 인물이다.

머스크가 하이퍼루프에 대한 구상을 처음 밝힌 것은 2012년이었다. 이후 MIT 등 여러 연구팀에 거액을 지원하며 자신의 계획을 현실화하기 위해 애써왔다. 지금까지의 노력은 올여름 미국 네바다주 사막에 설치된 시험장에서 열리는 '하이퍼루프 경진대회'에서 대중에 공개될 예정이다.

◇진공 터널 속을 달리는 기차

하이퍼루프 시스템의 이론상 최대 시속은 1223㎞에 이른다. 콩코드 여객기(시속 2179㎞)보다는 느리지만, 보잉 737 여객기(780㎞)의 두 배에 가까운 속도이다. 이 시스템은 진공(眞空)에 가깝게 공기를 뽑아낸 지름 3.2m 터널과 그 속을 달리는 28인승 기차(캡슐) 1량으로 구성돼 있다.

지구상에서 움직이는 모든 물체는 저항을 받아 마찰이 생기면서 속력이 느려지고 열이 발생한다. 기차나 자동차, 비행기는 공기의 저항을 받고 보트와 잠수함은 물의 저항을 받는다. 하이퍼루프 시스템이 터널을 진공에 가까운 상태로 만드는 것은 이런 저항을 없애기 위해서다. 완벽한 진공 상태인 우주 공간을 날아가는 우주 탐사선은 최대 시속 5만㎞까지 속력을 낸다.

▲ 그래픽=김현국 기자

추진력은 자기장을 이용해 얻는다. 캡슐 아래쪽에는 자석(磁石)이 달려 있다. 진공 터널의 바닥은 자석과 같은 성질을 가진 자기장(磁氣場)이 강(江)처럼 흐른다. 자석은 서로 다른 극끼리 끌어당기고, 같은 극끼리는 밀어낸다. 캡슐이 지나가는 동안 자기장을 계속 바꿔주면 캡슐은 가속도를 얻을 수 있다. 캡슐 앞쪽의 바닥에는 끌어당기는 힘이, 뒤쪽의 바닥에는 밀어내는 힘이 발생하도록 해주면 된다. 이 방식을 이용하면 진공 속에서 30t 무게의 캡슐을 1분 내에 시속 1200㎞ 이상으로 가속할 수 있다. 반대로 캡슐 앞쪽에 밀어내는 힘을, 뒤쪽에 잡아당기는 힘을 발생시키면 브레이크 효과를 낸다.

이 원리는 1920년대 처음 제안된 '레일건'이라는 무기의 개념에서 나왔다. 총신 부분에 이런 자기장을 발생하게 하면 화약 없이도 총알을 더 멀리 강력하게 쏠 수 있다는 구상이다. 미군은 2020년까지 레일건을 상용화해 실전에 배치한다는 방침이다.

◇보잉 737 여객기보다 두 배 빨라

캡슐은 진공 터널 속에서 살짝 뜬 상태로 달려야 한다. 터널 바닥에 닿으면 마찰력이 생겨 속력이 느려지기 때문이다. 이를 위해서는 자기장의 힘을 이용해 공중에 띄우는 방식과 강력한 공기 압축을 사용하는 방식이 있다. 캡슐 뒤쪽에 설치된 거대한 팬과 압축기는 진공 상태에 가까운 터널 속의 마지막 남은 공기를 빨아들여 밑으로 내뿜는다. 이 힘을 이용해 공중에 떠 있는 상태를 유지하는 것이다. 단점은 자기장을 발생시키는 데 막대한 전기가 필요하다는 점이다. 머스크는 진공 터널의 외벽을 태양광 패널로 감싸고, 주변에 풍력발전기를 대량 설치해 전력을 공급하겠다는 계획이다.

특히 자기장 흐름만 잘 조절하면 10~30초 간격으로 캡슐을 한 대씩 쏠 수 있다. 한국기계연구원 자기부상연구실 김창현 박사는 "속도를 얻을 때까지만 자기장을 조밀하게 설치하고, 중간 부분에 간격을 넓히면 충돌 우려도 거의 없다"고 말했다. 머스크는 "고속 철도와 비교할 때 하이퍼루프의 건설비는 10분의 1에 불과해 운임도 크게 낮출 수 있다"고 밝히고 있다.

머스크 이외에 하이퍼루프 시스템을 추진하는 곳도 있다. 동유럽의 슬로바키아는 지난 10일 "브라티슬라바에서 코시체까지 400㎞ 구간에 하이퍼루프를 설치할 것"이라고 발표했다. 2020년 완공 목표로 2억달러가량이 투입된다. 미국 기업 '하이퍼루프 트랜스포테이션 테크놀로지(HTT)'가 건설을 총괄한다. 물론 실제 건설까지는 극복해야 할 과제가 많다. 김창현 박사는 "터널 안을 진공으로 만들기 위해서는 끊임없이 공기를 뽑아내야 하고, 진공 터널 속을 달리는 캡슐 안의 승객에게 공기를 잘 공급하는 것도 문제"라고 말했다.