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코인 핀테크

초고속 튜브 트레인

by zozogap 2022. 10. 26.
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미래 창조 과학기술 초고속 튜브 트레인

초고속 튜브 트레인은 터널을 아진 공 209) 튜브 상태로 만들어 공기저항을 최소화하고, 캡슐형 차량이 공중에 뜬 채로 시속 1,000km 이상의 속도로 주행하는 수요 응답형(On-demand) 210) 초고속 교통기술이다.

1. 기술의 발전 과정과 개발 동향 기술의 발전 과정 초고속 튜브 트레인의 최초 개념은 미국 교통성 철도관리국의 고속 지상 운송연구소(OHSGT) 주도 아래 진행된 튜브 차량시스템(Tube Vehicle System, TVS)에 대한 연구(1966~1969)를 통해 도출되었으며, 1972년에 솔터(R. M. Solter)라는 물리 학자 역시 ‘초고속 이동 시스템’이라는 제목의 논문을 통해 진공으로 이루어진 튜브를 오가는 초고속 운송수단에 대한 구상을 밝혔다. 아직까지 시속 1,000km 이상의 상용화 개발은 이루어지지 않았으며, 2012년 스페이스엑스(SpaceX) 사의 CEO인 앨런 머스크(Elon Musk)가 진공 튜브 안에서 캡슐 형태의 고속열차가 사람이나 물건을 실어 나르는 시스템인 하 이퍼루프(Hyperloop)를 제안하였다. 2016년 5월 11일에는 미국의 네바다 사막에서 하이퍼루프 원(Hyperloop One) 사의 시험 추진체가 시험용 1km 구간에서 1.1초 만에 시속 186km에 도달하는 데 성공하였다.

초고속 튜브 트레인 개념도
초고속 튜브 트레인 개념도

그러나 당시 시험 주행에서는 진공 시스템을 제외하고 추진 시스템만 점검했다는 한계가 있었다. 하이퍼루프 원 사는 현재 진공튜브가 포함된 3km의 시험선을 건설 중에 있으며 2017년 초에 캡슐 운행 테스트를 진행할 예 정이다. 현재 세계 각국에서는 진공이 인체에 미치는 영향 등에 대한 안전성 입 증을 통해 초고속 튜브 트레인을 시속 1,200km로 달리는 획기적인 차세 대 교통수단으로 자리매김시키기 위한 투자와 개발을 서두르고 있다. 기술 개발 동향 2012년 앨런 머스크가 초고속 튜브 트레인을 제안하기 전부터 관련 연 구개발이 1990년대 이후에 이미 시작되었으며, 세계 각국에서 다양한 기 술적인 시도가 이루어져 왔다. 대표적인 사례로는 화물 운송용으로 개발 중인 튜브 익스프레스(TubExpress), 카고 캡(CargoCap)과 여객용으로 개발 중인 ET3, 플렉스 택시(Flextaxi), 그리고 튜브 웨이(Tubeway) 등이 있다. 개발 중인 국 가로는 미국, 독일, 오스트리아, 러시아 등이 있다. 국내에서는 한국철도기술연구원에서 2007년부터 튜브 운송기술 연구를 수행하고 있다. 2011년에는 진공튜브열차를 52분의 1 크기 모형으로 만들어 0.2 기압의 진공튜브 안에서 시속 700km까지 달리는 실험에 성공 한 바 있다. 이 기술도 하이퍼루프와 마찬가지로 진공을 이용해 저항을 줄 이는 것이 핵심이다.

 

2. 기술 확산점의 도달 시기와 단계별 발전 전망 기술 확산점 전문가들을 대상으로 초고속 튜브 트레인의 기술 확산점 도달 시기를 델 파이 조사한 결과, 세계 기준으로는 미국에서 2028년에, 국내 기준으로는 2033년에 해당 기술이 사회적으로 확산될 것으로 예측되었다. 기술 확산점 도달 시기 예측을 위한 기술 확산점의 정의는 시속 1,000km 이상으로 운행하는 상용화된 초고속 튜브 트레인이 최초로 운행되는 시점으로 보았다.

초고속 튜브 트레인은 인프라 기술로서, 수요와 활용도가 비행기보다도 높다. 비행기보다 더 빠르고, 도심 속에 터미널을 건설할 수 있는 장점이 있기 때문이다. 보다 먼 미래에는 기종점 간 운송도 가능하다. 따라서 기술력, 안전성 등의 문제가 해결되어 최초로 상업적인 운행이 실현되면 급속히 확 산 될 것으로 예상되므로, 상업적인 최초 운행 시점을 기술 확산점으로 설정하였다. 기술 확산점 도달 이후의 단계별 발전 전망 초고속 튜브 트레인은 기술 확산점 도달 이후 스마트 트레인, 열차 시스템 고도화, 그린 트레인 211)의 단계로 발전해 갈 것으로 전망된다. 일단 기술 확산점에 도달하면 저항을 극도로 감소시킬 수 있는 설계기술과 인프라 덕분에 음속에 가까운 속도로 열차가 이동하며 항공기와 경쟁하 게 될 것으로 예상된다. 기술이 더욱 발전하면 승객의 요구에 따라 모든 교 통 수단을 환승하지 않고 이용하며, 기종점 간 수송이 가능하고 24시간 관제가 필요 없는 맞춤형 열차 주행(스마트 트레인)이 정착될 전망이다. 열차 시스템 고도화 시기가 오면 우리나라 철도가 남북한의 통일된 한반도 철도를 넘어 동북아를 거쳐 유럽까지 하나의 대륙철도로 연결될 수 있을 것으로 보인다. 이를 위해 ICT·나노·인공지능·로봇 등의 혁신기술이 융복 합되어 열차 시스템이 첨단 지능화된 시스템으로 고도화될 것으로 전망된다. 더 나아가 하늘의 철길을 따라 이동하는 새로운 개념의 차세대 운송시스 템인 그린 트레인이 개발되어 마이크로파를 통하여 원거리에 무선으로 전 력을 공급하는 시스템이 활성화되고, 태양에너지를 자유롭게 이용할 수 있어 화석연료 사용에서 비롯된 에너지 문제에서 해방되는 시대가 펼쳐질 것으로 기대된다.

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3. 미래사회 변화 전망 철도산업의 세계시장 규모는 2014년 223조 원에서 2025년 610조 원으로 성장할 것으로 예상되며, 초고속 튜브 트레인이 상용화되어 세계시장의 약 30%를 점유할 경우, 2025년을 기준으로 183조 원의 신산업 창출 효과가 나 타날 것으로 예상된다. 출처 100 초고속 튜브 트레인이 기술 확산점에 도달하는 시기에는 건설교통 영역을 넘어 서비스업 등 산업 전반에 걸쳐 기반기술로 정착될 것이다. 개인이 일상적으로 활용할 정도로 일반화되면서 초고속 튜브 트레인이 운행되는 구간에서 세계 모든 나라가 1일 생활권으로 묶일 것으로 예상된다. 초고속 튜브 트레인은 도심 내부에 터미널을 구축할 수 있어 비행기보다 도 이동시간이 훨씬 단축될 수 있다. 따라서 미래에는 나노기술, 우주항공 등 다른 기술 분야와의 융합을 통해 비행기를 일부 대체하거나 공존하는 교 통 수단이 될 것으로 전망된다.

 

4. 기술 확산 실현을 위한 과제 초고속 튜브 트레인이 사회적으로 확산되려면 정부는 무엇을 해야 할까? 전문가 델파이 조사 결과, 기술 개발(37.2%), 인프라 구축(30.1%),

인력 양성(13.7%) 등의 순으로 나타났다.

 먼저 관련 기술의 개발이 가장 시급하다. 예를 들어, 진공 상태의 튜브 속을 열차가 달릴 때 발생하는 열에 견디기 위한 동체와 부속품의 재료기술은 물론, 자기 부상 기술, 복합재료를 이용한 내압 구조물 설계 및 제작 기술, 튜브의 진공 유지 기술, 선형가속기의 추진 기술, 튜브 위에 설치된 태양광 패 널로 스스로 전력을 생산하는 기술 등이 개발되어야 한다. 인프라 면에서는 실증시험용 테스트베드 구축을 위한 지원이 필요하다. 또한 진공 또는 아진 공 튜브를 건설하는 작업에는 많은 비용이 발생하므로 국가 주도의 인프라 구축이 요구된다. 실용 노선 제작 시 공기역학적 진공 효과를 극대화시키기 위해서는 튜브를 열차의 크기에 맞게 균일하게 건설해야 하고, 또한 튜브 안을 자기 부상 형태로 다닐 수 있도록 만들어야 하기 때문이다. 인력 면에서는 기계, 전기전자, 토목, 교통정책 등 각 분야의 기본지식과 더불어 ICT와 사물인터넷을 아우르는 실무형 전문 인력을 양성하여야 한 다. 대학 등에는 다양한 연구개발 참여기회를 부여하고, 열린 연구를 할 수 있는 융복합 연구 인력을 체계적으로 육성하여야 한다. 또한 산학연 협력체 계와 더불어 연구개발기간과 건설비 절감을 위하여 해외 유관 기관과의 교 류와 협력을 활성화하여야 한다. 또한 초고속 튜브 트레인은 동체가 매우 미세한 높이로 뜬 상태에서 초 고속으로 좁은 터널 안쪽을 이동하기 때문에, 동전만 한 물체조차 큰 위 협이 될 수 있다. 따라서 열차 운행 안전을 검증할 수 있도록 철도안전법을 정비해야 하고, 튜브 건설과 차량 운행에 필요한 관련 법령을 준비할 필요가 있다.

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