한국철도기술연구원(이하 철도연, 원장 나희승)은 독자 개발한 축소형 튜브 공력시험장치에서 하이퍼튜브 속도시험을 하여 진공상태에 가까운 0.001 기압 수준에서 시속 1,019km의 속도를 달성했다고 밝혔다. 

▲ 철도연이 개발 중인 최고시속 1,200km의 하이퍼튜브 개념도     © 철도연

지난 9월 아진공 상태에서 공력 주행시험을 본격화하면서 시속 714km의 속도를 기록한 철도연은, 이번에는 시속 1,000km 이상을 달성하는 쾌거를 이뤘다.

철도연은 기존 공력시험장치의 가속관 부분에서 급가속 주행마찰에 의한 차량의 주행 장애 문제 등을 해결해, 1,000km/h 이상의 속도를 돌파하는데 성공했다.

또한, 이번 시험으로 아진공 튜브 내부에서 비행기보다 빠르게 주행하는 하이퍼튜브의 주행특성을 세계 최초로 실험으로 규명함으로써 하이퍼튜브의 기본설계 원천기술을 확보했다.

▲ 캡슐차량의 아진공 튜브 주행(진공도 0.0017기압, 속도 1,019km/h) 초고속 카메라 촬영(샘플링 23,000hz)   © 철도연 (원 마킹 = 나눔일보)

시속 1,000km 이상 초고속으로 주행하는 하이퍼튜브는 공기저항을 최소화하여 진공상태에 가까운 튜브 속을 달리는 기술이 핵심 중 하나다. 이를 통해 기존 고속철도의 마찰저항 및 공기저항에 따른 속도한계를 극복할 수 있다. 

현재, 미국이나 유럽을 다니는 국제선 항공기의 경우 800~1000km/h의 속도로 비행한다.  지표의 대기압은 1기압이고, 고도 10km에서 약 0.26기압, 고도 50km 이상에서 0.001기압이 된다. 항공기는 공기역학적인 저항을 줄이기 위해 항공기 연료가 가장 적게 드는 경제고도인 10km 고도로 상승을 한 후에 순항비행을 한다.   

전 세계적으로 여객기보다 빠르고 음속(1,220km/h)에 가까운 1,000km/h 이상의 속도를 갖는 초고속 육상교통수단 기술개발 경쟁 가속화되는 가운데, 지금까지 해외의 에어건 형식 튜브 공력시험장치는 일본과 중국의 시속 600km, 1기압이 최고 수준이며, 0.001기압의 튜브 시험장치는 전무한 실정이다.

▲ 하이퍼튜브 주행시험을 위한 1/17 축소형 아진공 튜브 공력시험장치     © 철도연

철도연이 독자 개발한 1/17 규모 축소형 튜브 공력시험장치는 세계 최초로 차량속도 100~ 1,000km/h 이상, 튜브 내 압력 0.1 ~ 0.001 기압 이하의 범위에서 필요한 조건으로 다양한 주행시험이 가능하다.

시험장치는 하이퍼튜브 차량, 차량을 초고속으로 주행하게 하는 발사부, 아진공 튜브와 제동부 등으로 구성되며, 향후 하이퍼튜브 시스템 설계 시 하이퍼튜브 차량의 크기 및 형상, 아진공 튜브의 크기, 튜브 내부 압력 등을 결정하기 위해, 이와 같은 공력시험장치를 통한 원천기술이 활용될 수 있게 된다.

4차 산업혁명 초연결 시대를 준비하는 초고속 운송 네트워크 도입 필요성이 증가하고 있는 가운데, 이번 시험을 계기로 우리 기술이 더 빠르고 안전하며 경제적인 친환경 초고속 교통신기술 개발 경쟁을 선도하게 됐다.

▲ 진공 튜브 내부의 캡슐차량 모습/ 캡슐차량 길이 150mm(왼쪽), 캡슐차량 길이 300mm(오른쪽)     © 철도연

한편, 철도연은 아진공 초고속 공력시험장치 뿐만 아니라 하이퍼튜브 차량의 엔진에 해당하는 핵심 장치인 초전도전자석과 추진장치, 그리고 차량의 초고속 주행 안정화 장치 등 하이퍼튜브의 핵심기술을 개발하고 있다. 

또한, 향후 하이퍼튜브를 구현하기 위한 시제 차량을 개발하고 테스트베드를 이용한 성능 검증을 위해, 하이퍼튜브 실증 연구 사업 등을 기획 중이다.
 

나희승 철도연 원장은 “하이퍼튜브는 지역통합을 가속화하는 초고속 육상교통 신기술이며, 이를 통해 4차 산업혁명 시대에 초연결 미래사회를 앞당기게 될 것”이라며, “해외와의 차별화된 기술혁신으로 한국판 뉴딜을 위한 친환경 미래 모빌리티, 하이퍼튜브 기술개발에 최선을 다하겠다”고 전했다.

[나눔일보 = 조장훈 대표기자] 

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