서울~부산 20분만에 가능? 하이퍼튜브 핵심 '초전도 전자석' 개발

이영민 | 입력 : 2022-06-16

 


 


[뉴스줌=이영민기자] 산업혁명, 증기기관차의 발명을 시작으로 철도 교통이 발전하면서 현재 서울에서 부산까지 기차로는 약 5시간 30분, KTX로는 2시간 30분이 걸리는 시대에 살고 있다. 하지만, 멀지않은 가까운 미래에는 초전도 전자석의 개발로 서울에서 부산까지 20분만에 주행이 가능한 시대를 앞두고 있다. 초전도전자석의 개발은 비단 서울 -부산 뿐 아니라 전 세계를 더욱 가깝게 만들어줄 것이며, 기존에 불가능하다고 생각했던 많은 것들을 가능하게 할 것으로 보인다. 이렇게 철도기술은 끊임없이 진화, 발전하고 있으며, 국내에서도 최고 속도 시속 1,200km를 목표로 하는 고속 교통 시스템 하이퍼튜브 차량에 대한 연구 개발이 한창이다.




하이퍼튜브 차량의 핵심 기술 '초전도 전자석



하이퍼튜브는 자기부상열차가 진공과 가까운 상태의 튜브를 달리는 초고속 자기부상열차로 차세대 교통수단으로 손꼽힌다. 하이퍼튜브가 빠른 속력을 낼 수 있는 기술의 핵심은 바로 초전도 자석이다. 초전도 자석은 작은 전력으로 강한 힘을 방출한다. 때문에 하이퍼튜브의 엔진 뿐 아니라 슈퍼컴퓨터, 발전기 등 초고속 활동이 필요한 다양한 곳에 활용되고 있다.



하지만 초전도 전자석은 영하 270도 내외의 아주 낮은 온도에서 나타나기 때문에, 이를 구현하기 위해서는 부피가 큰 냉각 시스템을 필수로 설치해야 한다. 실제로 일본에서 개발중인 자기부상열차는 시속 603km로 현재까지 최고 속도를 기록해왔지만, 초전도체의 온도를 유지하는 액체 헬륨 냉각 시스템을 항상 차량에 탑재하고 운영중이다.




 



이에 한국철도기술연구원 (이하 철도연)은 냉동기 없이 장시간 냉각을 유지하는 초전도 전자석을 개발, 시운전까지 성공적으로 마쳐 많은 관심을 받고 있다. 철도연이 개발한 초전도 전자석은 영하 210도의 고체 질소가 갖는 열용량을 이용하였으며, 해당 고체 질소가 기존에 냉각 시스템을 대신하는 일종의 냉각 배터리와 같은 역할을 한다. 철도연의 기술을 활용해 기존의 무거운 냉각 시스템을 대신한다면 차량 경량화를 이루는 동시에 그에 필요했던 전력의 90%를 줄일 수 있다.




미래 초고속 교통 시장을 선도할 차별화된 개발


 



현재 초고속 철도 개발 경쟁은 미국, 중국, 일본 등 전 세계적으로 가속화되고 있다. 철도연이 개발한 이번 초전도 전자석 시작품은 세계 최초로 개발해 시운전까지 마친 상태이며 냉동기 없이 4시간까지 운행이 가능하다. 또한, 향후 최대 6시간 이상 운전이 가능하도록 성능 개선을 지속적으로 이어갈 예정이며, 초전도 전자석을 이용한 하이퍼튜브의 자기부상 및 추진 기술 연구개발을 위한 단거리 테스트베드도 구축할 계획이다.



서울 ~ 부산 간 하이퍼튜브 운행 시간이 20분, 정거장에 정차하는 시간까지 고려하여 최대 1시간이라 해도 냉동기 없이 차량에 장착된 전자석만으로 초고속 주행이 충분히 실현 가능하며, 초전도 전자석은 6시간마다 급속 재냉각하거나 교체하는 방식으로 보다 효율적일 것이라는 전망이다. 철도연은 과학기술정보통신부 빅사업으로 지난 2016년부터 하이퍼튜브 핵심 기술을 개발하고 있으며, 창원대학교가 위탁연구기관으로 참여하고 있다. 차별화된 원천기술 개발과 기술 혁신으로 미래 초고속 교통 시장을 선도하여 새로운 네트워크를 구현할 수 있기를 기대해본다.




 


 


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