KOTI 한국교통연구원

 “진공자기부상열차(真空磁悬浮列车)는 과학연구에 신선한 바람을 불어넣을 것입니다, 만약에 관련 연구기관이 기타 경로로 자금을 얻어내 연구를 진행한다면, 그것 또한 관심가질 만 할 것입니다.”

 만약에 어떤 사람이 당신에게 “현재 어떠한 대중교통이 제일 빠른가요?”라고 묻는다면, 많은 사람들은 “민항여객기겠지요.”라고 대답할 것이다.

 하지만, 멀지 않은 미래에, 민항여객기를 대신할 신형교통이 곧 세상에 나온다. 그 운반체는 우리가 익숙한 레일열차이지만, 지면에서 운행할 필요가 없으며, 시속 1000km, 심지어 2000km에 달한다. 승객들은 “빛과같은 속도”를 체험할 수 있다. 이것은 민항여객기의 10분의 1정도밖에 동력을 소모하지 않으며, 그러나 소음이나 폐기오염 및 사고율이 현저하게 적다.

■베이징에서 광저우까지 현재 비행기를 타고 가는 것보다 1시간 일찍 도달

 이러한 신형 교통운송기구는 자기부상열차라고 한다. 만약에 승객이 이 운송수단에 탄다면, 베이징에서 광저우까지 2300km의 여정을, 현재 여객기를 타고 가는 것보다 1시간 빨리 도착할 수 있게 된다.

 2001년, 당시 중국외운장항집단(中国外运长航集团) 연구원 张耀平은, 중국경제가 빠르게 발전하면서, 물류운송능력의 발전속도가 뒤처지기 시작했다. 그 당시 많은 전문가들이 지적하길, 문제를 해결하기 위한 관건은 빠르고, 안전한 교통시설을 더 많인 설비하는 방법밖에 없다고 하였다.

 张耀平은 여분의 시간을 이용하여 인터넷상으로 빠른 교통수단데 관한 자료를 찾아보았다. 우연한 기회로, 그는 미국 RAND통계회사와 메사추세츠 공과대학의 전문가로부터 자기부상열차에 대한 생각을 듣게 되었고, 미국 플로리다 기계공학과정의 Daryl Oster는 심지어 张耀平와 담론을 나누었다. 1999년 미국은 자기부상운송(ETT)관련 특허권을 신청하였다.

  이 이후로, 2007년, 열차 프로젝트가 중국자연과학자금항목으로 채택되면서, 张耀平은 노력 끝에 중국관청 그리고 학계의 지지를 받게 되었다.

 ■진공자기부상열차는 북경에서 워싱턴까지 2시간교통권을 형성할 수 있다

  张耀平은 자기부상열차의 외형은 국내용, 우리가 평소에 사용하는 열차와 비슷합니다. 하지만 체적은 일반열차, 최속열차, 심지어 일반 지하철과 약간 다릅니다. 열창운행의 공명방법에 대해 묻는다면, 전문가들은 내부에는 강관을, 외부에는 철근에 콘크리트를 더하는 구조로 건설하고 있으며, 이는 주로 강관용량을 줄이고, 재료를 절약하기 위해서입니다.

 진공 파이프라인이기 때문에, 어떠한 파이프라인의 입구나 출구도 두 역할을 다 하며, 운행시에 업무원은 먼저 외부를 열면, 열차가 플랫폼 양문 간 사이공간으로 진입합고, 외부 문을 닫은 후에, 진공펌프로 공기를 빨아들인다. 이때, 업무원은 다시 내무 문을 열면, 열차는 다시 진공상태가 되어서 더욱 빠른 속도로 운행할 수 있게 된다. 파이프를 뺄 때에는, 반대의 순서로 진행하면 되는데, 먼저 내부의 문을 열고, 열차가 나간 후에, 내부층 문을 닫고, 외부층 문을 다시 연다. 이러한 과정은 우주비행원이 우주에서 우주선 제조 방식을 참조한 것이다.

 파이프라인 입구에서 펌프장이 필요하다는 것 외에는, 진공 파이프라인내부에는 각각 2km 혹은 3km의 양수펌프장을 설치하여, 진공펌프를 통해 파이프 내의 공기를 빼낸다.

 张耀平가 설명하길, 진공자기부상열차는 비행기를 이용하는 것보다 더 안정적이라고 한다. 비록 진공환경에서 운행하지만, 차량내에는 어떠한 영향도 주지 않으며, 완전 밀폐된 차량안은 일반 열차환경과 같으며, 승객은 편안함을 느낄 것이다. 열차의 속도는 비행기의 가속도정도가 될 것이며, 비행기의 가속도는 일반적으로 0.5~0.6G이며, 매초,분 가속도는 5m정도일 것이다. 이 가속도는 일반인에게 어떠한 문제도 되지 않을 것이다. 그리고 열차가 어느정도 속도에 도달한 후에는 등속운행을 하기 때문에, 승객들은 더 이상 어떠한 속도도 느끼지 않을 것이며, 비행원이 우주 중에서 운행하는 그러한 평온을 느낄 것이다.

■진공자기부상열차는 경제성과 안정성이 충분히 보장되지 않았다.

 그러나, 진공자기부상열차가 가지는 선진적인 관점에도 불구하고, 많은 사람들은 의심을 가진다.

 “저 자신은 진공자기부상 프로젝트의 강경한 반대자입니다. 경제성과 안정성이 충분히 보장되지 않았는데, 저는 계속해서 자기부상 프로젝트가 철저하게 검사되어야 한다고 생각합니다.” 중국공정원 위원, 터널 및 지하 터널 전문가 王梦恕는, “0%의 저항력”과 일반적인 자기부상열차의 개념이 결합하여 열차를 진공의 환경에 놓음으로서 열차 운행속도를 높이겠다는 생각은 이상입니다. 비록 현재 설계 및 제조공정의 모형이 성공적이라고 해도, 실제 운영은 실행하기 어렵다. 이는, 열차가 요구하는 고밀폐 황경은 근본적으로 제어가 불가능하기 때문이며, 안전하게 보호하기도 어려우기 때문이며, 기술조건이 이러한 상태까지 도달하기 위해서는 거대한 자금이 필요할 것입니다.“

  일례로, 진공상태에서 운행하게 되면, 그 운행열차 동력이 이끄는 시스템은 큰 문제가 될 것이다. “현재열차운행의 원동력은 설비가 일반적으로 전기운행방식에서 오는데, 그러나 이러한 전기운행은 진공자기부상열차상에서는 정상적으로 작동하기 어렵습니다. 한 연구는, 해발 4000m이상에서 철로열차는 전기운행방식을 채용하지 않으며, 기술상으로 낙후된 내부연료 방식을 사용합니다. 만약 진공상태에서라면, 발생하는 문제점으로 인해 더욱 엄격한 방식으로 바꾸어야 할 것이며, 이 문제를 해결하는 것 또한 하나의 기술전략이 필요할 것입니다.”

 王梦恕은, 고속열차의 교통방식에 대해서, 원료의 저항정도는 특히나 중요한데, 만약 이러한 문제에 신경쓰지 않는다면, 운송수단이 운행된 지 오랜 기간이 지나서 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 현재, 비행기나 열차고속철도는 고도의 운행방식을 사용하고 있지 않은데, 이는 주로 재료의 순응성을 고려하였기 때문이다. 만약 진공자기부상열차가 2000km의에 달하는 이론 속도를 생각한다면, 사용 재료 또한 새로운 돌파와 창조의 과정이 필요할 것 이다. 현재, 우리 열차가 사용하는 일반재료는 이러한 열차의 수요를 절대 만족시키지 못할 것이라고 말한다.


 “현재 사용하고 있는 모든 교통수단에는 안정성과 신뢰성이 중요한 평가지표이다. 현재 비행기는 실험과정에 있지만, 공명자기부상열차는 성분과 조건의 제약 때문에 이러한 실험을 도입하지 못하고 있다. 이로 인해 안정성 및 신뢰성에 여러 장애를 직면하고 있으며, 소형모델 실험은 근본적으로 신뢰하지 못한다.” 王梦恕는 말한다.

 절강성교통과학연구소 부총장, 연구원 许云飞은, 현재 자기부상열차교통선의 투자는 평균 3억원 이상으로, 매 km당 가격이 1억 원을 넘는 고속열차이다. 진공자기부상열차의 투자 수요는 배등할 것이다. 그러나, 王梦恕은, 진공자기부상열차는 반드시 새로운 과학연구의 길을 열 것이며, 만약에 관련기구가 다른 방법으로 자금투자를 가능케한다면, 그것 또한 주목할 만 하다고 말한다.

  许云飞는 또한, 진공자기부상열차 항목처럼 이론상으로 관련연구에서 어떠한 문제가 나타나지 않더라도, 현재 실제교통에 적용하기에는 지나치게 앞서있다고 한다. “교통에 관해 말하자면, 속도가 빠를수록 안정성은 낮아지며, 위험도는 더욱 높아진다, 현재육상교통에서, 주로 시속 300km의 열차를 주로 개발했는데, 이는 현대 사회경제개발에 비교적 합리적인 속도인 것이다.”

■10년후엔 자기부상열차 탑승 가능

 진공자기부상열차의 안정성과 건설비용에 대해서 张耀平는 이는 자기부상열차의 공사기준의 문제라고 대답한다. 개방적 환경하에서, 진공자기부상열차의 시속은 최고 400km~500km에 달할 것인데, 그 효과는 아직 가시화되지 않았다. 게다가 진공 파이프 사용 시에야, 진공자기부상열차의 가격과 표과는 비로소 드러날 것이다.

 안전방면에서, 진공자기부상열차의 우세는 아직 말하기 이르지만, 주로 진동을 없애는 데 초점을 두고 있다. 기계공학 전문가가 밝히길, 기계 본체의 문제와 외부환경에 의한 돌발상황을 제외하면, 현재 모든 운송기구에서 생겨나는 문제나 안전사고는 거의 진동에서 비롯된다. 일례로 철로가 평평하지 않거나, 비행시 기류로 인한 흔들림이 있다. 만약에 진동이 없으면, 기계오류는 일어나지 않을 것이다. 모든 우주선에서 발생하는 사고도 대기층에 진입하면서 발생하는것이다. 우주선이 우주상에서 운행할 때에는, 어떠한 진동도 발생하지 않아서, 어떠한 기계장애도 발생하지 않는다. 이것은 한마디로 진공자기부상열차는 어떠한 교통수단에 비해서 안정성이 뛰어나다고 할 수 있는 것이다.

 건설성분은 사람들에게 익숙하지 않는 구성성분을 이용해 설계할 것이다. 진공 파이프의 진공부상열차의 성분은 매우 낮다.  현대 고속철도의 70%이상이 건설 교량과 터널로 구성되어 있다. 실제공사중 교량과 터널 직경 절단면이 넓기 때문에, 실제 성분은 기하급수적으로 증가할 것이다.

 고속철도와 철도건설의 일반적인 상황하에서는 건설하는 터널이 통상적으로 크기 때문에 열차의 체면적은 터널과 적게 비례하는데, 이는 주로 공기저항을 줄이기 위해서이다. 만약에 열차의 단면적이 교량 대부분의 면적을 차지한다면, 열차가 받는 공기저항은 열차의 이동을 방해할 것이다. 반면에 진공자기부상열차는 어떠한 공기저항도 받지 않기 때문에, 파이프의 직경은 작아질 수 있는 것이다. 현재 미국인은 2m의 파이프 면적을 사용하여 성분을 고려하고, 계산에 근거하여, 진공 파이프 자기부상열차의 성분의 성분을 통해 철도의 건설비용을 낮출 수 있다.

 단면적 설계가 작으면, 동력을 대대적으로 낮출 수 있는걸까? 张耀平는 이는 교통설게계획 부문이 지속적으로 관심을 가져온 문제라고 하면서, 열차가 운송능력을 높이기 위해서는 설계시 더 큰 차체를 필요로 하는데, 현재와서는 작은 차체도 같은 양을 해낼 수 있다. 이는 주로 자동제어기술을 이용하기 때문인데, 새로운 계산기술을 이용하면, 차체간 간격을 줄이고, 차체에 관계없이 동력을 높일 수 있다고 한다.

 张耀平은 ,진공부상열차 관해서 현재 이론연구가들이 결론을 내리기를, 그들이 진행하는 것은 150m길이의 실험선을 건설는 것이다. 1년이면, 200m의 실험 선을 건설할 것이다. 현재 건설속도에 따르면, 3년이면 완성할 수 있으며, 5년안에 1000km이상의 선 또한 문제가 되지 않을 것이다. 아마도 10년 안에는, 시속 1000km이상의 선 또한 문제없을 것이다.