하이퍼루프
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튜브트레인의 일종. 전기차(순수전기차)메이커인 테슬라와 민간우주로켓회사 '''스페이스X'''의 창업자인 '''일론 머스크'''가 주도하고 있는 프로젝트이다. 참고로 이 하이퍼루프 계획은 오픈소스다. 그러니까, 모든 기술을 공개하고 있다는 것.[2]
기술문서
외형상으로는 선로도 안 보이고 차량도 1량이기 때문에 철도 관련 정보에 넣어야 할지 애매하다. 열차라기보단 캡슐, 내지는 지상을 달리는 날개 없는 항공기(?)에 더 가까운 생김새다.[3] 하지만 정해진 노선대로만 운행 가능하므로 크게 분류하면 엄연히 궤도 운송수단으로 볼 수도 있다. 차량도 1량이라 그렇지 기술적인 면에서 초고속 버전 경전철 혹은 자기부상열차에 가깝다고 할 수 있겠다.[4]
완전히 밀폐된 터널(튜브)을 고가로 건설하고 그 안을 낮은 기압 상태로 만든 뒤 1량짜리 열차를 쏘아 날린다는 개념. 열차는 튜브 외부에 설치한 리니어 모터로 가속한다. 캘리포니아 고속열차 사업이 비싸고 느리기만 하다면서 일론 머스크가 화나서 진행하고 있는 프로젝트이다.[5]
컨셉아트를 보면 열차에 팬이 달려 있는데 이 팬의 역할은 열차를 공중에 띄우는 역할을 한다. 즉 공기 베어링을 형성하는 데 쓴다. 추진 자체는 외부 리니어 모터로 하므로 많은 전력은 필요가 없어 자체 내장된 배터리를 사용한다.[6]
열차 추진에 사용하는 외부 리니어 모터는 튜브 지붕에 설치된 태양광 패널로 충전(태양광 발전)하며 따라서 하이퍼루프를 운영하는 유지비 중 전기료 부담은 적을 것이라고 주장한다.
또한, 튜브트레인과 다른 점은 튜브 안이 그냥 낮은 기압 정도일 뿐 진공/아진공상태는 아니라는 점. 그러므로 해당 튜브는 아진공을 버틸 뿐 아니라 튜브 안에 존재하는 기체로 인한 소닉붐을 버틸 수 있어야 한다.
철차륜 고속철도가 빠르게 달리지 못하는 가장 큰 원인은 공기저항과 차륜-궤도 간의 마찰저항이 있다. 현대의 차륜식 고속열차는 이를 극복하기 위해 공기역학적으로 차량 선두부를 설계하고 동력분산식 추진방식을 도입하는 등의 노력을 하고 있지만, 현실적인 문제로 600 km/h를 넘는 고속열차는 존재하지 않는다.[7]
고속형 자기부상열차는 궤도와 차륜 간의 마찰이 존재하지 않기에 일반적인 철차륜 고속철도보다 빠른 속도를 달성하는 것은 가능하나, 공기 저항의 문제와 천문학적인 건설비의 문제가 있어 많은 곳에서 도입하기 어렵다.[8]
튜브트레인은 자기부상열차의 가장 큰 적인 공기저항을 아예 없애버리자는 컨셉으로 개발되었으나 진공 터널의 유지를 위한 기술력과 안정성, 유지비가 문제가 되어 개념적인 수준에만 그치고 있다.
일론 머스크의 하이퍼루프는 위의 세 가지 문제점을 적절히 타협한 형태이다.
계획대로 실현됐을 때를 가정하므로 연구가 진행될 때마다 아래의 장점은 바뀔 수 있다.
'''엄청나게 빠르다.''' 속도 및 에너지 감소의 주된 원인인 공기저항이 거의 없다보니 엄청 빠르다. 목표로 하는 속력은 약 1200km/h인데, 이는 표준속도를 감안하여도 서울에서 부산 간을 약 20분 내에 주파할 수 있는 속력이다. 또한 중간 정차 없이 목적지에 바로 간다는 점이 장점이다.
부상 형태의 열차가 차륜식 열차에 비해 갖는 장점으로, 충분한 수의 재가속 코일만 깔아주기만 하면 이론적으로 90도 수직으로도 갈 수 있다.
공기 베어링을 형성해 날아가는 특성상 열차의 주위에 항상 일정한 두께의 공기막이 형성돼야 하므로 열차의 분기를 제어하기 위해서는 아진공 상태를 유지하면서도 튜브 자체를 끊고 잇는 고난도의 기술을 사용하거나 기존 공기수송에서 사용하는 것처럼 유체의 흐름을 조절하여 다른 튜브로 열차를 쏘아 주어야 한다. 기존 방식의 분기 제어 도입은 불가능하며, 아예 분기를 만들지 않는 것은 불가능하기에 분기 처리 방식이 거대한 문제점 중 하나이다.
열차라고 부르기 애매한 1량의 짧은 차량을 사용하며 탑승 가능한 승객 수도 적기에 다른 교통수단과 동일한 수송력을 확보하기 위해서는 차량의 편성수를 늘려야 하는데, 하이퍼루프의 경우 그 속력이 1200km/h(333.3m/s)로 극단적으로 빠르기 때문에 차량 간격을 유지하는 데 많은 어려움이 예상된다.[9] 이에 그치지 않고 앞차에 사고가 발생할 확률도 고려해야 한다.[10] 만약 앞차가 예고없이 서 버리는 사고라도 난다면 후속 차량들의 종착역은 얄짤없이 요단강 건너편으로 바뀌어 버리는데, 이를 고려하여 차간 간격을 벌리면 상술한 대로 수송력 문제가 발생하는 것.
사고나 테러, 관리불량, 자연적인 요소로 인해 구조물의 일부가 파손되거나 붕괴한 경우. 아예 구간이 무너져 버린 경우라면 쉽게 알 수 있으니 그나마 다행이지만 만약 튜브의 일부가 우그러들거나 부속품 등이 튜브 내부에 떨어지는 등 튜브의 파손을 쉽게 알아챌 수 없는 경우 초고속으로 운행하는 열차가 그것에 부딪혀 대형 참사로 번질 수가 있다. 자기부상열차는 작은 돌멩이 정도는 씹고 지나갈 수 있지만 얇은 공기막 위를 날아다니는 열차에게는 작은 이물질 하나의 존재도 열차를 통째로 부수어버리는 큰 문제를 일으킬 수 있다.
바로 위에 언급한 시각표 편성, 안전과 직결되는 문제이다. 세계 최초의 고속철도인 신칸센도 고속으로 달리는 열차를 비상시에 효과적으로, 효율적으로 급정차시키는 방법을 찾지 못해 급정차를 할 일이 없도록 아예 새로운(新/신) 간선(幹線/칸센)을 깔았다. 물론 하이퍼루프도 전용의 튜브를 사용하는 것이긴 하지만 신칸센과는 달리 하이퍼루프는 속도가 1200km/h가 넘기에 만일의 사태가 터졌을 때 급정차하여 사고를 회피하는 것이 신칸센 같은 고속철도보다 훨씬 더 어려울 것이다.
열차의 특성상 창문이 없으므로 탑승객들이 여행 내내 폐소공포증을 호소할 수 있으며 비상정차를 한다고 해도 열차에서 내릴 수가 없으므로 어쨌든 역까지는 가야 한다. 아니면 튜브를 철거해서 열차를 끄집어내야 하는데 그 사이에 승객의 상태가 돌이킬 수 없을 정도로 악화될 수도 있다. 그러나 버스나 기차에 비해 안전하다는 반론도 있다. 버스나 기차에서 건강상의 응급상황이 발생했을 때를 생각하면, 오히려 미리 도착역에 응급차를 부르고 내리자마자 처치한다면 버스나 기차에 비해 훨씬 더 신속한 처치가 가능할 것이다. (주행시간 15분인 점을 감안했을 때)
또한 기존 열차에는 화장실이 존재하는데 상당수의 하이퍼루프 열차는 공간 문제로 화장실과 이동통로 등이 생략되어 있는 경우가 많아서 생리현상을 해결하기가 애매하다는 문제점이 있다. 그러나 워낙 짧은 시간 주행하기 때문에 이러한 것은 큰 문제가 되지 않을 것 같다. 예를 들어 고속버스를 탄다고 해도 최소 1시간 이상은 생리현상을 해결하지 못 하지만 많은 사람들이 이용하고 있기 때문이다.
엘론 머스크의 하이퍼루프 프로젝트에 따르면 샌프란시스코에서 로스엔젤레스까지 왕복 60달러만 내면 이용 가능할 것이라고 한다. 고속철도 요금이 89달러, 비행기 편도 요금이 125달러인 것에 비하면 저렴하다.
일론 머스크는 아이디어 문서에서 태양광으로 모든 에너지를 충당할 수 있다고 밝혔다. 진공튜브 상단을 태양광 패널로 덮으면 수백 km에 이르는 대규모 태양광 발전소가 만들어진다는 설명이다. 여기서 생산된 에너지를 판매함으로써 하이퍼루프의 경제성도 확보할 수 있다. 심지어 태양광 전력 생산량이 늘어나면 승객들에게 무료로 제공하는 것도 가능하다는 구상이었다.
하지만 '''2020년 기준'''으로 태양광 발전의 효율과 이가 가지는 근본적인 문제를 감안하고, 철도를 비롯한 교통수단에 투입되는 전력량을 고려하면 현실성이 상당히 떨어진다. 근본적으로 태양광 발전은 교통수단을 운용하는데 필요한 전기를 공급하기에 출력이 택도 없이 부족하며, 태양이 져버리는 일몰시간 이후에는 발전이 불가능하기에 열차를 운영할 수 없다. 밤에도 해당 출력을 감당할 수 있는 대규모의 ESS는 현존하지 않으며, 설령 가능하다 하더라도 천문학적인 비용이 들어간다.
여기에 수십, 수백 km에 달하는 구간에 태양광 패널을 설치, 유지하는데 드는 비용을 감안해야 한다.
또한 하이퍼루프 튜브는 진공을 유지해야 하며 꾸준한 유지/보수를 전제로 한다. 각종 건축물은 지반침하 등 여러 요인으로 인한 균열이 생겨서 끊임없는 보수를 필요로 한다. 즉, 진공을 유지하는 튜브는 일반적인 건축물에서 용인되는 균열조차도 생겨서는 안 되는 것이다. 하다 못해 일반 건축물도 균열이 아예 발생하지 않을 수는 없는데, 이에 대한 대비책도 있어야 한다. 이런 요구사항을 갖는 대형 건축물이 될 것이므로 유지비용이 얼마나 될지 산정하기 어렵다.
또한 미국 캘리포니아나 네바다주와 달리 우리나라는 일사량이 부족해 태양광에만 의존하는 방식을 도입하기 어렵다. 따라서 신재생 에너지를 포함한 다양한 전력 공급 방식을 고려하지 않을 수 없다.
한창 실험 중에 있다. Hyperloop one[11]이라는 기업이 투자금을 받아서 트랙과 실험장치들을 만들고 있는데, 아직은 튜브 밖에서 '하이퍼 루프의 추진이 가능한가?'에 대해 주행 실험을 한 것이고, 얼마 후에 튜브 내부의 가속도 실험과 그 이후에는 실증 프로토타입을 만들어서 실험할 것으로 보고 있다. 약 36초부터 실험 장면이 나온다. Hyperloop one이 구상하고 있는 최종 주행 차체는 다행히 기존의 구상들처럼 좌식으로 가야 할 정도로 작지는 않고, 좀 큼지막해서 40피트짜리 컨테이너 1량을 옮길 정도의 크기는 된다고 한다.링크 즉, 화물철도 같은 것이 가능하다는 것이다. 자세한 것은 유튜브 동영상 참고
2017년 10월 13일, 버진 그룹이 하이퍼루프 원을 인수하여 회사 이름이 버진 하이퍼루프 원으로 바뀌었다. #
가상 애니메이션
[12]
실제 실험
주행 실험에 따르면 약 1.1초 만에 시속 187km(116마일)에 도달했다고 한다. 이 실험은 하이퍼루프의 구동 방식을 연구하는 가장 기본적인 실험이다. 중력가속도 극복 등의 여러 추가적인 문제들은 앞으로 시험 차량을 레일 위에 올려놓고 굴리면서 해결해 나갈 예정이다.
러시아 교통부에서 이 회사에 러시아 극동지역의 하이퍼루프 건설제안을 했다고 한다. http://russiafocus.co.kr/news/2016/06/20/reo-gyotongbu-haipeorupeu-weone-reo-geugdong-cogosog-yeolca-geonseol-jean_604573
아부다비-두바이 간 운행 예정인 하이퍼루프 원 상상도
8월 2일 발표에 따르면, 7월 30일 일요일에 네바다 사막의 시험 트랙에서 실시된 2단계 주행 시험에 성공했다고 한다.
1단계 주행 시험에서 하이퍼루프의 실현 가능성을 재확인한 뒤 진행된 이번 2단계 주행 시험에서는 프로토타입 열차가 아닌 사람이 들어갈 수 있는 실제 크기의 테스트 열차로 약 0.45km의 시험주행 거리를 역대 최고 속도인 '''309km/h'''로 주파하는 데 성공했다고 한다. 이번 실험 성공을 통해 하이퍼루프는 현실적인 레벨의 상용화에 한 단계 가까워졌다. Fortune 기사
2단계 주행 실험 영상
3단계
유럽에서는 네덜란드가 최초로 시험운행 선로를 구축한다. 일론 머스크 주관 하이퍼루프 기술공모전에서 우승한 델프트 공대 소속 TU Delft 팀원들이 창업한 Hardt라는 회사가 건설에 참여한다. 특이하게 선로 위에서 달리는 흔한 방식이 아니고 터널 천장에 매달려 달리는 모양새다.
2018년 2월, 인도에 시험 트랙을 건설하기로 했다. 기사
두바이에서 여객실의 원형을 공개했다. 기사(영문)
2020년 11월에 첫 유인 주행시험에 성공했다.# ##
자기 부상 방식을 보여주는 비디오
밑의 동영상에서는 공기를 이용해서 띄우는 것이 아니라 자기부상열차의 인덕트랙(inductrack) 방식을 이용해서 공중 부양(호버링) 시키는 것을 의미하는 듯하다.
http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-3581587/Watch-magnets-help-Elon-Musk-s-Hyperloop-glide-760mph-Video-reveals-pods-floating-air-gain-speed.html
2018년 10월에 실물 모형을 스페인에서 공개했다.#
MIT 방식이 스페이스 X 주최 하이퍼루프 POD(탑승차체) 디자인 공모전에서 채택되었고, 곧 MIT 팀과 탑승차체 관련 기술적 협력을 하며 자체적으로 테스트 트랙을 만든다고 한다.
2019년에 '하이퍼루프(Hyperloop) 포드 콘테스트'에서 독일 뮌헨공대(TUM) 팀이 시속 288마일(463㎞)의 속도를 구현해 우승했다.# 다만 해당 Pod는 추력모듈의 탈선으로 인해 육안으로 확인가능한 파손을 입고 비상정지를 수행했다. 기사링크. 컨테스트 이미지 포함
유니스트에서 하이퍼루프를 연구하고 있다는 내용이 언론 등을 통해 전해졌다. 최고 시속 1,200km로 서울과 부산을 16분에 잇는 것을 목표로 한다.
과학기술정보통신부의 Big사업으로 지난 2016년부터 하이퍼루프 기술을 개발하고 있다. 2017년 1월 17일. 6개 국내 공공연구기관들이 손잡고 이르면 2026년 시험운행 개시를 잠정 목표로 한국형 하이퍼루프 공동개발을 본격화한다.
2017년 10월 26일 자체 제작한 하이퍼루프 모형을 공개했다. #
현재 한국철도기술연구원의 주도로 진공 터널과 자기부상열차의 조합으로 시속 1,000 ~ 1,200km/h 까지 주행가능한 일명 '''하이퍼튜브'''에 대한 개발이 진행 중에 있다.##
2020년 11월 11일, 한국철도기술연구원은 독자 개발한 축소형 튜브 공력시험장치에서 하이퍼튜브 속도시험을 통해 진공상태에 가까운 0.001 기압에서 시속 1,019km의 속도를 달성했다고 밝혔다.# 철도연이 이번에 개발한 시험장치는 지금까지 해외의 에어건 형식 튜브 공력시험장치를 가동했던 일본과 중국의 시속 600km, 1기압이 최고 수준이였던 것을 0.001기압의 튜브 시험장치를 시연함으로써 하이퍼루프의 초고속 주행을 최초로 과학적으로 규명했다는 데에 의의가 있다. 1/17크기의 축소 모형이며 에어건 형식 튜브 공력시험장치이며, 100 ~ 1,000km/h 이상의 시험체 속도를 갖고 있으며 튜브 내 압력 0.1 ~ 0.001 기압 이하의 성능을 지니고 있다.
JR 도카이가 리니어 신칸센을 착수함에 따라 JR 히가시니혼도 JR 총연과 협력으로 신칸센 대체수단으로서 도호쿠-홋카이도 지역에 설치를 제안함에 따라 연구에 착수할 거라는 이야기가 나왔다. 아직 제안 단계이므로 실제 착공 될지 여부는 아직 불분명하다.
아직 상용화는 커녕 개발도 완성된 기술이 아니어서 하이퍼루프를 다룬 매체는 많지 않다.
게임 새티스팩토리에서 기술 연구시 하이퍼루프를 모방한듯 한 하이퍼튜브라는 구조물을 건설할 수 있다. 기본적인 원리와 구조는 현재 구상되고 있는 하이퍼루프와 유사하나 다소 차이가 있는데, 게임내 하이퍼튜브는 사람만 탑승할 수 있으며 내부에 별도의 캡슐형태의 열차가 있는 것이 아니라 사람이 직점 몸으로 탑승해서 에어튜브 안을 통과한다.
1. 개요
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튜브트레인의 일종. 전기차(순수전기차)메이커인 테슬라와 민간우주로켓회사 '''스페이스X'''의 창업자인 '''일론 머스크'''가 주도하고 있는 프로젝트이다. 참고로 이 하이퍼루프 계획은 오픈소스다. 그러니까, 모든 기술을 공개하고 있다는 것.[2]
기술문서
외형상으로는 선로도 안 보이고 차량도 1량이기 때문에 철도 관련 정보에 넣어야 할지 애매하다. 열차라기보단 캡슐, 내지는 지상을 달리는 날개 없는 항공기(?)에 더 가까운 생김새다.[3] 하지만 정해진 노선대로만 운행 가능하므로 크게 분류하면 엄연히 궤도 운송수단으로 볼 수도 있다. 차량도 1량이라 그렇지 기술적인 면에서 초고속 버전 경전철 혹은 자기부상열차에 가깝다고 할 수 있겠다.[4]
완전히 밀폐된 터널(튜브)을 고가로 건설하고 그 안을 낮은 기압 상태로 만든 뒤 1량짜리 열차를 쏘아 날린다는 개념. 열차는 튜브 외부에 설치한 리니어 모터로 가속한다. 캘리포니아 고속열차 사업이 비싸고 느리기만 하다면서 일론 머스크가 화나서 진행하고 있는 프로젝트이다.[5]
컨셉아트를 보면 열차에 팬이 달려 있는데 이 팬의 역할은 열차를 공중에 띄우는 역할을 한다. 즉 공기 베어링을 형성하는 데 쓴다. 추진 자체는 외부 리니어 모터로 하므로 많은 전력은 필요가 없어 자체 내장된 배터리를 사용한다.[6]
열차 추진에 사용하는 외부 리니어 모터는 튜브 지붕에 설치된 태양광 패널로 충전(태양광 발전)하며 따라서 하이퍼루프를 운영하는 유지비 중 전기료 부담은 적을 것이라고 주장한다.
또한, 튜브트레인과 다른 점은 튜브 안이 그냥 낮은 기압 정도일 뿐 진공/아진공상태는 아니라는 점. 그러므로 해당 튜브는 아진공을 버틸 뿐 아니라 튜브 안에 존재하는 기체로 인한 소닉붐을 버틸 수 있어야 한다.
2. 특징
- 낮은 기압의 관(튜브)을 사용한다.
- 열차는 튜브 안에서 공기 베어링을 형성해 띄운다.(MIT버젼의 하이퍼루프는 자기부상방식 중 인덕트랙 방식을 이용하여 열차가 일단 천천히 움직이면, 공중으로 뜨게 한다고 한다.)
- 열차의 가/감속은 튜브 외부에 설치된 리니어 모터(일종의 코일건)로 한다.
- 리니어 모터의 충전은 태양광 패널로 한다.
- 빠른 속도가 지속된다.
3. 고속철도와의 비교
철차륜 고속철도가 빠르게 달리지 못하는 가장 큰 원인은 공기저항과 차륜-궤도 간의 마찰저항이 있다. 현대의 차륜식 고속열차는 이를 극복하기 위해 공기역학적으로 차량 선두부를 설계하고 동력분산식 추진방식을 도입하는 등의 노력을 하고 있지만, 현실적인 문제로 600 km/h를 넘는 고속열차는 존재하지 않는다.[7]
고속형 자기부상열차는 궤도와 차륜 간의 마찰이 존재하지 않기에 일반적인 철차륜 고속철도보다 빠른 속도를 달성하는 것은 가능하나, 공기 저항의 문제와 천문학적인 건설비의 문제가 있어 많은 곳에서 도입하기 어렵다.[8]
튜브트레인은 자기부상열차의 가장 큰 적인 공기저항을 아예 없애버리자는 컨셉으로 개발되었으나 진공 터널의 유지를 위한 기술력과 안정성, 유지비가 문제가 되어 개념적인 수준에만 그치고 있다.
일론 머스크의 하이퍼루프는 위의 세 가지 문제점을 적절히 타협한 형태이다.
- 공기저항의 문제→공기를 적당히 제거하자.
- 진공 유지에는 많은 비용이 든다.→완전한 진공이 어렵다면 공기가 희박한 수준으로 타협하자.
- 자기부상열차는 전기를 많이 소모한다.→튜브 안에 공기가 조금 있으니까 그걸로 띄우면 된다.
4. 장점
계획대로 실현됐을 때를 가정하므로 연구가 진행될 때마다 아래의 장점은 바뀔 수 있다.
4.1. 빠른 속력
'''엄청나게 빠르다.''' 속도 및 에너지 감소의 주된 원인인 공기저항이 거의 없다보니 엄청 빠르다. 목표로 하는 속력은 약 1200km/h인데, 이는 표준속도를 감안하여도 서울에서 부산 간을 약 20분 내에 주파할 수 있는 속력이다. 또한 중간 정차 없이 목적지에 바로 간다는 점이 장점이다.
4.2. 구배 등판 능력
부상 형태의 열차가 차륜식 열차에 비해 갖는 장점으로, 충분한 수의 재가속 코일만 깔아주기만 하면 이론적으로 90도 수직으로도 갈 수 있다.
5. 예상되는 문제점
5.1. 열차의 분기 제어 문제
공기 베어링을 형성해 날아가는 특성상 열차의 주위에 항상 일정한 두께의 공기막이 형성돼야 하므로 열차의 분기를 제어하기 위해서는 아진공 상태를 유지하면서도 튜브 자체를 끊고 잇는 고난도의 기술을 사용하거나 기존 공기수송에서 사용하는 것처럼 유체의 흐름을 조절하여 다른 튜브로 열차를 쏘아 주어야 한다. 기존 방식의 분기 제어 도입은 불가능하며, 아예 분기를 만들지 않는 것은 불가능하기에 분기 처리 방식이 거대한 문제점 중 하나이다.
5.2. 시각표 편성 문제
열차라고 부르기 애매한 1량의 짧은 차량을 사용하며 탑승 가능한 승객 수도 적기에 다른 교통수단과 동일한 수송력을 확보하기 위해서는 차량의 편성수를 늘려야 하는데, 하이퍼루프의 경우 그 속력이 1200km/h(333.3m/s)로 극단적으로 빠르기 때문에 차량 간격을 유지하는 데 많은 어려움이 예상된다.[9] 이에 그치지 않고 앞차에 사고가 발생할 확률도 고려해야 한다.[10] 만약 앞차가 예고없이 서 버리는 사고라도 난다면 후속 차량들의 종착역은 얄짤없이 요단강 건너편으로 바뀌어 버리는데, 이를 고려하여 차간 간격을 벌리면 상술한 대로 수송력 문제가 발생하는 것.
5.3. 빠른 속도로 인한 안전 문제
사고나 테러, 관리불량, 자연적인 요소로 인해 구조물의 일부가 파손되거나 붕괴한 경우. 아예 구간이 무너져 버린 경우라면 쉽게 알 수 있으니 그나마 다행이지만 만약 튜브의 일부가 우그러들거나 부속품 등이 튜브 내부에 떨어지는 등 튜브의 파손을 쉽게 알아챌 수 없는 경우 초고속으로 운행하는 열차가 그것에 부딪혀 대형 참사로 번질 수가 있다. 자기부상열차는 작은 돌멩이 정도는 씹고 지나갈 수 있지만 얇은 공기막 위를 날아다니는 열차에게는 작은 이물질 하나의 존재도 열차를 통째로 부수어버리는 큰 문제를 일으킬 수 있다.
5.4. 감속, 급정차 문제
바로 위에 언급한 시각표 편성, 안전과 직결되는 문제이다. 세계 최초의 고속철도인 신칸센도 고속으로 달리는 열차를 비상시에 효과적으로, 효율적으로 급정차시키는 방법을 찾지 못해 급정차를 할 일이 없도록 아예 새로운(新/신) 간선(幹線/칸센)을 깔았다. 물론 하이퍼루프도 전용의 튜브를 사용하는 것이긴 하지만 신칸센과는 달리 하이퍼루프는 속도가 1200km/h가 넘기에 만일의 사태가 터졌을 때 급정차하여 사고를 회피하는 것이 신칸센 같은 고속철도보다 훨씬 더 어려울 것이다.
5.5. 승객의 피로 및 응급상황 대비 문제
열차의 특성상 창문이 없으므로 탑승객들이 여행 내내 폐소공포증을 호소할 수 있으며 비상정차를 한다고 해도 열차에서 내릴 수가 없으므로 어쨌든 역까지는 가야 한다. 아니면 튜브를 철거해서 열차를 끄집어내야 하는데 그 사이에 승객의 상태가 돌이킬 수 없을 정도로 악화될 수도 있다. 그러나 버스나 기차에 비해 안전하다는 반론도 있다. 버스나 기차에서 건강상의 응급상황이 발생했을 때를 생각하면, 오히려 미리 도착역에 응급차를 부르고 내리자마자 처치한다면 버스나 기차에 비해 훨씬 더 신속한 처치가 가능할 것이다. (주행시간 15분인 점을 감안했을 때)
또한 기존 열차에는 화장실이 존재하는데 상당수의 하이퍼루프 열차는 공간 문제로 화장실과 이동통로 등이 생략되어 있는 경우가 많아서 생리현상을 해결하기가 애매하다는 문제점이 있다. 그러나 워낙 짧은 시간 주행하기 때문에 이러한 것은 큰 문제가 되지 않을 것 같다. 예를 들어 고속버스를 탄다고 해도 최소 1시간 이상은 생리현상을 해결하지 못 하지만 많은 사람들이 이용하고 있기 때문이다.
5.6. 경제성 문제
엘론 머스크의 하이퍼루프 프로젝트에 따르면 샌프란시스코에서 로스엔젤레스까지 왕복 60달러만 내면 이용 가능할 것이라고 한다. 고속철도 요금이 89달러, 비행기 편도 요금이 125달러인 것에 비하면 저렴하다.
일론 머스크는 아이디어 문서에서 태양광으로 모든 에너지를 충당할 수 있다고 밝혔다. 진공튜브 상단을 태양광 패널로 덮으면 수백 km에 이르는 대규모 태양광 발전소가 만들어진다는 설명이다. 여기서 생산된 에너지를 판매함으로써 하이퍼루프의 경제성도 확보할 수 있다. 심지어 태양광 전력 생산량이 늘어나면 승객들에게 무료로 제공하는 것도 가능하다는 구상이었다.
하지만 '''2020년 기준'''으로 태양광 발전의 효율과 이가 가지는 근본적인 문제를 감안하고, 철도를 비롯한 교통수단에 투입되는 전력량을 고려하면 현실성이 상당히 떨어진다. 근본적으로 태양광 발전은 교통수단을 운용하는데 필요한 전기를 공급하기에 출력이 택도 없이 부족하며, 태양이 져버리는 일몰시간 이후에는 발전이 불가능하기에 열차를 운영할 수 없다. 밤에도 해당 출력을 감당할 수 있는 대규모의 ESS는 현존하지 않으며, 설령 가능하다 하더라도 천문학적인 비용이 들어간다.
여기에 수십, 수백 km에 달하는 구간에 태양광 패널을 설치, 유지하는데 드는 비용을 감안해야 한다.
또한 하이퍼루프 튜브는 진공을 유지해야 하며 꾸준한 유지/보수를 전제로 한다. 각종 건축물은 지반침하 등 여러 요인으로 인한 균열이 생겨서 끊임없는 보수를 필요로 한다. 즉, 진공을 유지하는 튜브는 일반적인 건축물에서 용인되는 균열조차도 생겨서는 안 되는 것이다. 하다 못해 일반 건축물도 균열이 아예 발생하지 않을 수는 없는데, 이에 대한 대비책도 있어야 한다. 이런 요구사항을 갖는 대형 건축물이 될 것이므로 유지비용이 얼마나 될지 산정하기 어렵다.
또한 미국 캘리포니아나 네바다주와 달리 우리나라는 일사량이 부족해 태양광에만 의존하는 방식을 도입하기 어렵다. 따라서 신재생 에너지를 포함한 다양한 전력 공급 방식을 고려하지 않을 수 없다.
6. 개발 현황
6.1. Virgin Hyperloop One
한창 실험 중에 있다. Hyperloop one[11]이라는 기업이 투자금을 받아서 트랙과 실험장치들을 만들고 있는데, 아직은 튜브 밖에서 '하이퍼 루프의 추진이 가능한가?'에 대해 주행 실험을 한 것이고, 얼마 후에 튜브 내부의 가속도 실험과 그 이후에는 실증 프로토타입을 만들어서 실험할 것으로 보고 있다. 약 36초부터 실험 장면이 나온다. Hyperloop one이 구상하고 있는 최종 주행 차체는 다행히 기존의 구상들처럼 좌식으로 가야 할 정도로 작지는 않고, 좀 큼지막해서 40피트짜리 컨테이너 1량을 옮길 정도의 크기는 된다고 한다.링크 즉, 화물철도 같은 것이 가능하다는 것이다. 자세한 것은 유튜브 동영상 참고
2017년 10월 13일, 버진 그룹이 하이퍼루프 원을 인수하여 회사 이름이 버진 하이퍼루프 원으로 바뀌었다. #
가상 애니메이션
[12]
실제 실험
주행 실험에 따르면 약 1.1초 만에 시속 187km(116마일)에 도달했다고 한다. 이 실험은 하이퍼루프의 구동 방식을 연구하는 가장 기본적인 실험이다. 중력가속도 극복 등의 여러 추가적인 문제들은 앞으로 시험 차량을 레일 위에 올려놓고 굴리면서 해결해 나갈 예정이다.
러시아 교통부에서 이 회사에 러시아 극동지역의 하이퍼루프 건설제안을 했다고 한다. http://russiafocus.co.kr/news/2016/06/20/reo-gyotongbu-haipeorupeu-weone-reo-geugdong-cogosog-yeolca-geonseol-jean_604573
아부다비-두바이 간 운행 예정인 하이퍼루프 원 상상도
8월 2일 발표에 따르면, 7월 30일 일요일에 네바다 사막의 시험 트랙에서 실시된 2단계 주행 시험에 성공했다고 한다.
1단계 주행 시험에서 하이퍼루프의 실현 가능성을 재확인한 뒤 진행된 이번 2단계 주행 시험에서는 프로토타입 열차가 아닌 사람이 들어갈 수 있는 실제 크기의 테스트 열차로 약 0.45km의 시험주행 거리를 역대 최고 속도인 '''309km/h'''로 주파하는 데 성공했다고 한다. 이번 실험 성공을 통해 하이퍼루프는 현실적인 레벨의 상용화에 한 단계 가까워졌다. Fortune 기사
2단계 주행 실험 영상
3단계
유럽에서는 네덜란드가 최초로 시험운행 선로를 구축한다. 일론 머스크 주관 하이퍼루프 기술공모전에서 우승한 델프트 공대 소속 TU Delft 팀원들이 창업한 Hardt라는 회사가 건설에 참여한다. 특이하게 선로 위에서 달리는 흔한 방식이 아니고 터널 천장에 매달려 달리는 모양새다.
2018년 2월, 인도에 시험 트랙을 건설하기로 했다. 기사
두바이에서 여객실의 원형을 공개했다. 기사(영문)
2020년 11월에 첫 유인 주행시험에 성공했다.# ##
6.2. HTT[13]
자기 부상 방식을 보여주는 비디오
밑의 동영상에서는 공기를 이용해서 띄우는 것이 아니라 자기부상열차의 인덕트랙(inductrack) 방식을 이용해서 공중 부양(호버링) 시키는 것을 의미하는 듯하다.
http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-3581587/Watch-magnets-help-Elon-Musk-s-Hyperloop-glide-760mph-Video-reveals-pods-floating-air-gain-speed.html
2018년 10월에 실물 모형을 스페인에서 공개했다.#
6.3. Skytran(+NASA)
6.4. 스페이스X(+MIT)
MIT 방식이 스페이스 X 주최 하이퍼루프 POD(탑승차체) 디자인 공모전에서 채택되었고, 곧 MIT 팀과 탑승차체 관련 기술적 협력을 하며 자체적으로 테스트 트랙을 만든다고 한다.
2019년에 '하이퍼루프(Hyperloop) 포드 콘테스트'에서 독일 뮌헨공대(TUM) 팀이 시속 288마일(463㎞)의 속도를 구현해 우승했다.# 다만 해당 Pod는 추력모듈의 탈선으로 인해 육안으로 확인가능한 파손을 입고 비상정지를 수행했다. 기사링크. 컨테스트 이미지 포함
6.5. 한국
유니스트에서 하이퍼루프를 연구하고 있다는 내용이 언론 등을 통해 전해졌다. 최고 시속 1,200km로 서울과 부산을 16분에 잇는 것을 목표로 한다.
과학기술정보통신부의 Big사업으로 지난 2016년부터 하이퍼루프 기술을 개발하고 있다. 2017년 1월 17일. 6개 국내 공공연구기관들이 손잡고 이르면 2026년 시험운행 개시를 잠정 목표로 한국형 하이퍼루프 공동개발을 본격화한다.
2017년 10월 26일 자체 제작한 하이퍼루프 모형을 공개했다. #
현재 한국철도기술연구원의 주도로 진공 터널과 자기부상열차의 조합으로 시속 1,000 ~ 1,200km/h 까지 주행가능한 일명 '''하이퍼튜브'''에 대한 개발이 진행 중에 있다.##
2020년 11월 11일, 한국철도기술연구원은 독자 개발한 축소형 튜브 공력시험장치에서 하이퍼튜브 속도시험을 통해 진공상태에 가까운 0.001 기압에서 시속 1,019km의 속도를 달성했다고 밝혔다.# 철도연이 이번에 개발한 시험장치는 지금까지 해외의 에어건 형식 튜브 공력시험장치를 가동했던 일본과 중국의 시속 600km, 1기압이 최고 수준이였던 것을 0.001기압의 튜브 시험장치를 시연함으로써 하이퍼루프의 초고속 주행을 최초로 과학적으로 규명했다는 데에 의의가 있다. 1/17크기의 축소 모형이며 에어건 형식 튜브 공력시험장치이며, 100 ~ 1,000km/h 이상의 시험체 속도를 갖고 있으며 튜브 내 압력 0.1 ~ 0.001 기압 이하의 성능을 지니고 있다.
6.6. 일본
JR 도카이가 리니어 신칸센을 착수함에 따라 JR 히가시니혼도 JR 총연과 협력으로 신칸센 대체수단으로서 도호쿠-홋카이도 지역에 설치를 제안함에 따라 연구에 착수할 거라는 이야기가 나왔다. 아직 제안 단계이므로 실제 착공 될지 여부는 아직 불분명하다.
7. 대중매체에서
아직 상용화는 커녕 개발도 완성된 기술이 아니어서 하이퍼루프를 다룬 매체는 많지 않다.
게임 새티스팩토리에서 기술 연구시 하이퍼루프를 모방한듯 한 하이퍼튜브라는 구조물을 건설할 수 있다. 기본적인 원리와 구조는 현재 구상되고 있는 하이퍼루프와 유사하나 다소 차이가 있는데, 게임내 하이퍼튜브는 사람만 탑승할 수 있으며 내부에 별도의 캡슐형태의 열차가 있는 것이 아니라 사람이 직점 몸으로 탑승해서 에어튜브 안을 통과한다.
8. 같이보기
[1] Hyperloop Transportation Technologies[2] 하이퍼루프 기술개발은 일론 머스크의 주관하에 세계 여러 나라의 기업, 대학 등의 연구기관이 참가하여 아이디어 경쟁을 하는 공모전 형식이기 때문에 캡슐(주행체)의 디자인이 상당히 천차만별이다. 구글에서 쉽게 찾아볼 수 있다.[3] 이에 따라 붙은 이명이 바로 '''캡슐 트레인'''이다. 이러한 1량짜리 캡슐 덕분에 투입비용이 기존 철도보다 적을 것이라고 한다. 다만 변수가 있을 수는 있다.[4] 참고로 객차 량 수는 철도이고 아니고 따지는 기준이 아니다. 용인 경전철도 1량으로 다니지만 철도니까.[5] 미국의 고속철도 사업의 경우, 계획이 다 세워져도 그 진행이 지지부진하고, 화물 철도에 집중되어 운영되는 특성상 여객철도의 우선도가 대단히 낮아 근시일 내의 완공을 담보할 수 없고, 설사 완공이 되었다 하더라도 기존선과의 공유 문제로 인해 운영에 다양한 애로사항이 꽃필 우려가 매우 높다. 이러한 문제에 대한 자세한 내용은 아셀라 익스프레스 문서 참고.[6] 사실 일정 속도 이상으로 비행하는 물체는 그 앞쪽에서 어마어마한 기세로 공기가 알아서 밀려오므로 팬이 필요가 없다. 속도가 느릴 때만 사용하는 걸로 추정된다.[7] 자세한 사항은 TGV/최고속도 실험참고.[8] 2020년 기준 고속형 자기부상열차를 자체적으로 제작할 수 있는 국가는 독일, 일본정도밖에는 없으며, 그마저도 양국 다 아직 시험노선으로, 영업운영에 들어가지 못한 상태이다.[9] 단편적으로 말해 최고속력일 때 현존하는 열차 자동제어장치의 최소 시격인 1분 30초에 맞추어 차간거리를 유지하면, 차량 간 거리는 무려 30km가 되어야 한다. 약 420km인 서울-부산 구간의 예를 들면 해당 구간에는 아무리 많아도 14편성 이상의 차량이 들어갈 수 없다! 한 차량 수송인원이 많아야 40명 언저리임을 감안할 때 수송력은 택도 없이 부족한 것.[10] 현존하는 고속철도 역시 해당 선구를 주행하는 차량의 최고속도에서의 감속 능력을 감안하여 폐색을 구성하는데, 이것이 상기한 사고확률에 대한 고려이다.[11] 기존의 Hyperloop transportation에서 최근에 Hyperloop one으로 개명했다.[12] 동영상에 나온 모양새로 보아 아무래도 기존의 철도와 일론 머스크의 하이퍼루프 구상안을 어느 정도 절충한 버젼인 것으로 보인다. 화물이나 많은 사람을 수송할 수 있을 정도로 큰 '크기'와 (분기 제어를 포함한) 기존의 철도기술을 활용할 수 있고, 기본 한 량에서 상황에 따라 여러 량을 묶어서 운송할 수 있는 '효율성'을 확보하고 대신 원래 구상처럼 아예 레일이 없는 시스템은 포기한 것으로 보인다. 자세히 보면 레일과 차체의 접촉부가 거의 닿아 있는 형태인데 이 경우 곡선부에서는 어떻게 처리하느냐가 관건이 될 것으로 보인다. 다만, 하이퍼루프의 특성상 계속 직선으로 운행한다는 걸 염두해 둔 것으로 보이기도 한다. 튜브에 들어갈 때는 레일이 없는데 생략한 건지 의도적인 건지...[13] Hyperloop Transportation Technologies