[공학저널 전찬민 기자] 4차 산업혁명 초연결 시대를 준비하는 초고속 운송 네트워크 도입 필요성이 증가하고 있다. 이 가운데 최근 국내에서 세계 최초로 하이퍼튜브 시속 1000km 이상 공력시험에 성공해 초고속 교통신기술 개발 경쟁을 선도하게 됐다.
하이퍼튜브는 우리가 흔히 생각하는 열차의 바퀴 없이 자기부상원리로 가는 열차로써 서로 같은 극끼리 밀어내고 다른 극끼리 끌어당기는 자석원리를 이용해 열차를 띄워 달리게 된다. 또한 진공에 가까운 0.001기압 이하 상태의 튜브에 시속 1000km 이상으로 달리는 차세대 교통 시스템이기도 하다.
이렇듯 하이퍼튜브에 대한 연구는 국내·외에서도 활발히 진행되고 있으며, 다양한 방식으로 공력시험이 진행돼 왔으나 1000km 이상의 속도에 성공한 사례는 없었다.
하지만 최근 국내 독자적인 기술로 세계 최초 시속 1000km대 돌파에 성공한 곳이 있어 주목을 받고 있다. 그 주인공이 바로 한국철도기술연구원이다.
철도연은 독자 개발한 축소형 튜브 공력시험장치에서 하이퍼튜브 속도시험을 진행해 진공상태에 가까운 0.001 기압 수준에서 시속 1019km의 속도를 달성에 성공했다.
이번 시험에서 하이퍼튜브 공력시험장치는 1/17 규모로 제작됐으며, 하이퍼튜브 차량, 차량을 초고속으로 주행하게 하는 발사부, 아진공 튜브와 제동부 등으로 구성됐다. 특히 세계 최초로 개발한 이 장치는 차량속도 100~1000km/h 이상, 튜브 내 압력 0.1~0.001 기압 이하의 범위에서 필요한 조건으로 다양한 주행시험이 가능해졌다.
이 장치를 통해 지난 9월 아진공 상태에서 공력 주행시험을 본격화하면서 시속 714km의 속도를 기록했으며, 지난 11월의 시험에서 시속 1000km 이상을 달성하는 쾌거를 이뤘다. 이는 공력시험장치의 가속관 부분에서 급가속 주행마찰에 의한 차량의 주행 장애 문제 등을 해결했기 때문이다.
현재까지 해외에서도 공력시험장치를 개발해 속도시험을 진행해왔지만 에어건 형식 튜브 공력시험장치는 일본과 중국의 시속 600km, 1기압이 최고 수준이며, 0.001기압의 튜브 시험장치는 전무한 상황이었다.
이로서 이번 시험의 성공으로 아진공 튜브 내부에서 비행기보다 빠르게 주행하는 하이퍼튜브의 주행특성을 세계 최초로 실험으로 규명함으로써 하이퍼튜브의 기본설계 원천기술을 확보했다. 또한 최근 전 세계적으로 여객기보다 빠르고 음속(1220km/h)에 가까운 속도를 갖는 초고속 육상교통수단 기술개발 경쟁이 가속화되고 있어 더 큰 의미를 가지게 됐다.
이 기술 개발의 핵심 역할을 맞고 있는 하이퍼튜브연구팀은 그간 자기부상 연구의 성과를 바탕으로 지난 2016년부터 하이퍼튜브 기술 개발에 본격적으로 나섰다.
하이퍼튜브연구팀 김동현 책임연구원(사진)은 “철도연은 아진공 초고속 공력시험장치 뿐만 아니라 하이퍼튜브 차량의 엔진에 해당하는 핵심 장치인 초전도전자석과 추진장치, 차량의 초고속 주행 안정화 장치 등 하이퍼튜브의 핵심기술을 개발하고 있다”며 “향후 하이퍼튜브를 구현하기 위한 시제 차량 개발과 테스트베드를 이용한 성능 검증을 위해 하이퍼튜브 실증 연구 사업 등을 기획 중”이라고 말했다.
전국의 주요 도시를 초고속으로 이동할 수 있게 만들어줄 하이퍼튜브는 앞으로 지역 통합을 가속화하는 초고속 육상교통의 신기술로써, 초연결 미래 사회를 앞당기는 역할을 할 것으로 전망된다.
이에 철도연은 현재의 연구 성과를 바탕으로 실제로 사람이 탑승할 수 있는 하이퍼튜브 차량 개발에 박차를 가할 예정이다. 이를 통해 국내 국토에 하이퍼튜브 노선을 구축해 전국 한시간 생활권으로 만드는 것이 최종 목표이다.
또한 해외의 기술과의 차별화된 기술혁신으로 한국판 뉴딜을 위한 친환경 미래 모빌리티, 하이퍼튜브 기술개발에 최선을 다할 계획이다.
