일본산업뉴스요약

Next Tech 2030
감압터널 주행하는 초고속열차
게이오대학, 시속 1,200km를 향한 기술 경쟁

감압한 전용 터널 안을 열차가 고속으로 주행하는 초고속 수송시스템 ‘하이퍼루프’가 해외에서 주목을 받고 있다. 미국 스페이스X의 창업자인 일론 머스크씨가 기술 설계를 지원하고 있으며 중국과 인도에서는 실용화 구상도 추진하고 있다. 일본에서는 게이오대학의 연구팀이 기간기술 개발에 착수, 존재감을 높이고 있다.

하이퍼루프는 튜브라고 부르는 감압된 터널 안을 통상의 지하철보다도 작은 전용차량으로 시속 약 1,200km로 주행할 수 있는 것이다. 머스크 씨가 2013년에 기본 구상을 공개하면서 관심이 높아졌다. 실현된다면 600km 떨어진 로스앤젤레스-샌프란시스코 사이를 30~40분에 연결할 수 있다.

수송차량은 속도가 빨라질수록 공기저항이 커진다. 비행기가 고도 1만m 이상의 상공을 비행하는 것은 공기가 희박하고 저항이 적다는 것이 한 요인이다. 튜브 안을 감압하여 지상에서도 저항이 적은 환경에서 주행할 수 있도록 하는 것이 하이퍼루프다.

하이퍼루프의 건설은 미국의 신생 벤처기업인 버진 하이퍼루프 원과 하이퍼루프 트랜스포션 테크놀로지(HTP)가 관심을 보이고 있다. 그러나 기간기술은 확립되지 않은 부분도 있어, 스페이스X가 17년 1월부터 정기적으로 콘테스트를 개최하여 아이디어를 겨루고 있다.

하이퍼루프의 주행 기술로서 검토되고 있는 것이 통상의 전차처럼 바퀴로 달리는 타입과 자력을 사용하여 뜨게 하는 타입이다. 바퀴의 경우는 신칸센을 능가하는 속도에서도 베어링에 대한 부하나 마찰, 소음을 줄이는 기술이 필요하다. 뜨게 하는 타입은 어떻게 부상시킬 것인가가 과제다.

-- 자력으로 부상하는 타입 채용 --
게이오대학은 일본에서 콘테스트에 참가하는 유일한 팀이다. 수상 경험은 없지만 17년 8월에 열린 콘테스트에서는 처음으로 완주한 팀으로, 머스크 씨로부터 “시스템 디자인이 뛰어나고 인상적이었다”라는 칭찬을 받았다.

게이오대학은 자력으로 부상하는 시스템을 채용하고 있다. 그러나 콘테스트에서는 저가의 알루미늄 레일을 깔아만 놓은 상태였기 때문에 일본에서 실용화가 추진되고 있는 리니어중앙신칸센과 같은 원리는 사용할 수 없다.

게이오대학은 자장을 바꾸면 알루미늄같이 자성이 없는 물질에도 전류가 흐르면서 자석과 상호작용을 일으키는 시스템을 채용하였다. 차량에 자력이 강한 원반 모양의 영구 자석을 장착하여 전진시키면 레일 위에 일시적으로 전류가 흐르면서 차량을 띄우는 힘이 작용하도록 하였다.

차량을 앞으로 전진시키기 위한 추진력을 획득하는 방법은 2개의 방식을 시험하고 있다. 17년에 완주했을 때는 전진에도 자력을 사용하였다. 영구 자석을 차량의 특정 장소에 장착하여 회전시킴으로써 레일을 흐르는 전류와의 상호작용을 이끌어내서 추진력으로 하였다.

19년 여름에 예정되어 있는 콘테스트에서는 프로펠러기와 같이 프로펠러로 공기를 후방으로 보내, 그 반동으로 전진하는 시스템을 채용할 예정이다. 비행기가 공기가 희박한 상공에서도 날 수 있다는 점에 주목, 다소의 감압 환경에서라면 프로펠러기의 원리를 사용할 수 있을 것으로 보고 있다.

-- 30년 무렵의 실용화 --
7월의 콘테스트에서는 독일 뮌헨공과대학의 팀이 바퀴로 주행하는 차량으로 시속 466km의 속도를 내서 우승, 1년새 대폭으로 기록을 늘렸다. 게이오대학 팀의 차량은 띄울 수 있는 만큼 속도를 올릴 여지는 크다고 본다. 오카미(狼) 고문은 “다음 대회에서 시속 500km를 내고 싶다”라고 말한다.

HTP는 본격적인 상업 운전을 전망하고 중국이나 아랍에미리트(UAE)에서 10km 정도의 노선을 건설할 계획이다. 버진 하이퍼루프 원도 하이퍼루프로 인도 뭄바이-푸네를 연결하는 계획을 지방 정부와 합의하였다. 30년 무렵에는 비행기나 신칸센처럼 보급된 수송수단이 될 것으로 기대하고 있다.

●하이퍼루프의 실용화를 위한 동향

물자 수송에서 리드 기대
승강이나 차량파손 방지가 과제

JR도카이는 최고 시속 약 500km의 초고속열차 리니어중앙신칸센의 27년 개시를 목표하고 있다. 하이퍼루프에서도 레일이나 측벽에 코일을 설치하여 리니어중앙신칸센에 가까운 원리를 사용할 수는 있다. 하이퍼루프 특유의 과제는 감압한 튜브에 대한 대응이다.

튜브를 감압하면 차량 내부와 튜브의 기압이 다르기 때문에 일반적인 전차처럼 차량 도어를 열어서는 이용객이 타고 내릴 수 없다. 때문에 우주스테이션의 도킹처럼 차량과 외부를 상압으로 연결하는 방법 등을 도입할 필요가 있다.

차량의 파손 방지책도 중요하다. 차량의 창문이 깨졌을 경우에는 기압 차가 있기 때문에 비행기처럼 밖으로 빨려 나가 큰 사고로 이어질 가능성이 있다. 통상의 전차 이상으로 안전성에 주의할 필요가 있다.

철도총합기술연구소의 조사 연구에 따르면, 감압한 환경을 주행하는 고속열차는 기존의 고속철도보다도 건설∙운용 비용이 낮아질 것이라고 한다. 오카미 고문은 “비용과 안전성을 종합적으로 고려하면 승객 수송보다는 물자 수송에서 먼저 요구가 있을 것이다”라고 말한다.

 -- 끝 --