[과학 핫이슈]5세대 교통수단 `진공 튜브 철도(하이퍼루프)`

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미국 하이퍼루프
<미국 하이퍼루프>
미국 하이퍼루프
<미국 하이퍼루프>

진공 튜브를 이용한 철도가 5세대 미래 교통수단이 떠오르고 있다. 진공 상태의 튜브 속을 시속 1000㎞ 이상 속도로 주행하고 거점을 초고속으로 이동하는 교통수단을 두고 전 세계 관심이 높아지고 있다.

미국 전기차 업체 테슬라와 우주개발 업체 스페이스엑스 최고경영자(CEO) 엘론 머스크는 2013년 `하이퍼루프`라는 초고속 교통시스템을 제안했다. 공기부상식으로 아진공튜브(0.001기압) 안을 최고속도 1220㎞/h로 이동하는 하이퍼루프를 로스앤젤레스와 샌프란시스코 사이 610㎞ 구간에 민간투자로 건설하겠다는 것이다. 기존 고속철도 10분의 1로 비용으로 건설하고 편도운임은 20달러를 받는다는 계획이다. 최고 속도로 운행하면 미국 로스앤젤레스에서 샌프란시스코까지 30분이면 갈 수 있다. 서울에서 부산까지는 16분 밖에 걸리지 않는다.

◇교통수단 진화…항공기 넘어 5세대 `하이퍼루프`로

교통수단은 지속적으로 진화해왔다. 1세대는 선박이다. 선박은 속도가 느리고 사고가 한 번 나면 기름유출로 환경문제가 대두됐다. 현재도 선박은 물류 이동 수단으로 사용되고 있지만 사고발생시 기름유출로 받는 고통은 해결하기 어려운 문제다.

2세대는 기차다. 기차는 규모와 시스템이 크고 가속과 감속 성능 한계로 탄력적인 운행이 어렵다는 한계가 있다.

3세대는 자동차다. 기존 도로 포화로 발생하는 정체와 자동차가 뿜는 배기가스 등 유해 물질은 환경문제를 초래한다. 실제 국내 미세먼지 증가 원인 중 하나로 10년 이상 된 `경유차`가 꼽혔다.

4세대는 항공기다. 현재까지도 항공기는 가장 빠르고 유용한 이동수단이다. 다만 공항이 도심 외곽에 있어 접근성이 떨어지는 문제와 수속시간과 이착륙 시간이 과다한 점이 있다. 또 날씨에 따른 영향도 받아 기상여건이 나쁘면 대기시간이 길어지는 단점도 있다.

◇`하이퍼루프` 개발 활성화…스페이스엑스와 하이퍼루프 원

지난해 9월 엘론 머스크는 텍사스에서 하이퍼루프 경연 대회를 열었다. 전 세계 120개팀이 참여했다. 학생들과 사업가들의 설계 도전을 위한 대회로 도전자들이 하이퍼루프 캡슐을 제작하고 시험했다. 엘론 머스크는 기술을 직접 개발하기 보다는 디자인 경연 대회 등으로 하이퍼루프 개발 활성화를 간접적으로 지원하는 역할을 하고 있다.

실제 개발은 미국 `하이퍼루프 원`이 주도하고 있다. 이 회사는 지난 5월 미국 라스베이거스 북부 사막에서 고속열차의 첫 공개 시험주행을 했다. 하이퍼루프 원은 시속 187㎞로 1㎞ 구간을 약 1.1초 만에 도달해 세계를 놀라게 했다.

엘론 머스크는 이 회사에 소속돼 있지 않다고 공식적으로 밝혔다. 그러나 전문가들은 엘론 머스크가 하이퍼루프 원과 어떤 식으로든 연관돼 있다고 보고 있다. 하이퍼루프 원의 공동창업자이자 최고기술책임자(CTO)인 브로건 뱀브로건은 스페이스엑스의 선임 엔지니어였고 또 다른 공동창업자인 벤처캐피털리스트 셜빈 피셔버는 엘론 머스크와 친분이 두터운 것으로 알려져 있다.

하이퍼루프 원은 1억달러(약 1200억원)의 민간 펀드를 토대로 130여명 전문 기술자를 고용해 네바다 사막에서 시험선을 개발 중이다. 러시아 모스코바와도 양해각서(MOU)를 체결해 전 세계 주요 도시를 대상으로 후보노선 선정 작업을 하고 있다.

◇세계 각국 개발 경쟁 치열

새로운 개념의 진공 튜브 철도 `하이퍼루프`는 고속철도보다 건설비와 운영비가 저렴하면서도 항공기 이상의 속도를 내 이동시간을 획기적으로 단축해주는 초고속 육상교통이다. 승객이 원하는 시간에 원하는 장소로 기다림과 막힘없이 신속하게 이동할 수 있다. 엘론 머스크에 자극 받은 세계는 5세대 교통수단 개발에 세계가 박차를 가하는 중이다.

하이퍼루프 원 외에도 미국에서는 HTT가 도전장을 내밀었다. HTT는 하이퍼루프 개발을 위해 설립된 곳으로 공동기금, 공동연구 방식으로 운영되고 있다. 참여기관은 ANSYS(시뮬레이션), 글로칼 네트워크, UCLA(소셜인터페이스 연구) 등이다. HTT는 슬로바키아와 빈, 부다페스트 연결 노선 건설 MOU 체결했다. 중국 여러 도시와도 건설을 협의 중이다.

캐나다 트랜스포드
<캐나다 트랜스포드>
트랜스포드 내부 설계안
<트랜스포드 내부 설계안>

캐나다 트랜스포드(TransPod)는 토론토와 몬트리올을 30분 안에 이동할 수 있도록 2020년까지 초고속 열차시스템 하이퍼루프와 파이프라인 시스템을 건설하겠다는 계획을 밝혔다. 트랜스포드는 현재 캐나다 항공우주 분야에서 기술 지원을 받고 있다.

두바이 미래 재단에서는 하이퍼루프로 두바이-에밀레이트 165㎞ 구간을 10분 이내로 주행하기 위한 국제공모대회를 주최했다. 스웨덴 스톡홀름과 핀란드 헬싱키 구간, 영국 런던과 버밍햄 구간 등도 하이퍼루프 도입을 검토 중이다. 중국은 서남교통대를 중심으로 축소형 아진공 튜브트레인 모델을 개발해 시속 30㎞에서 실험 중이다.

한국철도기술연구원의 아음속 캡슐트레인
<한국철도기술연구원의 아음속 캡슐트레인>

우리나라도 한국철도기술연구원을 중심으로 서울과 부산을 30분 안에 갈 수 있는 `아음속 캡슐트레인` 관련 기술 연구가 진행 중이다. 아음속 캡슐트레인 핵심기술 개발 사업은 올해부터 미래부가 2024년까지 245억3000만원을 지원해 핵심요소기술 개발과 시스템 설계를 수행하도록 지원하고 있다.

철도기술연구원은 “초고속 자기부상철도 핵심기술연구의 연장선에서 아음속 캡슐트레인 기술 일부를 확보하고 있으며, 이를 기반으로 세계를 선도할 수 있는 실용화 전략기술로 육성하기 위한 정책적 지원이 필요하다”며 “실용화 기술을 먼저 확보해야 세계 시장을 선점할 수 있어 국가연구개발사업으로 시범노선 건설 조기 추진이 필요하다”고 밝혔다.

송혜영기자 hybrid@etnews.com