1000km/h의 속도로 튜브를 통과하여 질주 - 진공 상태에서의 초고속 열차 이동

1000km/h의 속도로 튜브를 통과하여 질주 - 진공 상태에서의 초고속 열차 이동

지구에서의 음속 이동 - 이를 위한 유일한 경제적 방법은 진공관을 사용하는 것입니다. 네덜란드의 델프트(Delft) 등과 같이 하이퍼루프 개념을 실현하는 작업이 현재 진행 중이며, 여기에는 Busch의 진공 펌프가 사용되고 있습니다.
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미래의 운송수단을 구축하기 위한 가장 에너지 효율적이고 친환경적인 방식이 무엇일까요? 최근 운송수단은 사용률이 증가함에 따라서 한계에 도달했거나 환경에 대한 부담이 증가하고 있습니다. SpaceX의 창업자 일론 머스크(Elon Musk)는 이러한 문제를 해결하기 위한 완전히 새로운 방법인 "하이퍼루프"를 제안했습니다. 하이퍼루프에서는 전자기 구동 열차가 공기 저항이 거의 없는 진공관을 통해 음속으로 이동합니다.

공기 중 부유

머스크는 이러한 아이디어를 실현하기 위해 세계 최고의 기술 인재를 활용하고 있습니다. 그는 주로 대학생 및 학생 단체로 구성된 지원자들이 이러한 개념에 관한 기술 솔루션을 개발할 수 있는 경진대회를 개최했습니다. 그 중 한 그룹은 네덜란드 델프트(Delft) 공과대학교의 학생 그룹이었습니다. 2017년 이 그룹의 아이디어가 1차 SpaceX 하이퍼루프 경진대회에서 우승을 차지했습니다. 그 후 이 그룹은 델프트 소재 스타트업 기업인 하르트(Hardt)로 발전하게 되었습니다.

하이퍼루프 아이디어의 핵심은 진공관과 함께 마찰이 없는 전자기 모션입니다. 이러한 원리는 원래 독일에서 개발되고 현재 중국에서 활용되고 있는 자기부상열차에서 이미 활용되고 있습니다. 그러나 Delft의 젊은 엔지니어들은 그러한 개념을 크게 업데이트했습니다. 그들의 차량인 "포드(Pod)"는 레일 위 자기장에서 부유하지 않습니다. 대신, 레일이 상단에 위치하고 포드가 그 아래에 매달려 있으며, 여기에는영구 자석이 장착되어 있습니다. 동시에, 전자석이 영구 자석에 대응하여, 레일과 차량 현가장치 사이에 작은 간격을 형성합니다. 레일의 코일은 에너지를 공급하고 포드를 이동하는 기능을 담당합니다.

성공적인 테스트

현재까지 직경이 3m이고 길이가 30m인 진공관 테스트에서 이러한 환경은 성공을 거두고 있습니다. 배기를 위해서 Busch의 진공 시스템이 사용되었습니다. Busch 진공 시스템은 약 40분 만에 130입방 미터 크기의 공간을 1밀리바의 진공 수준으로 배기합니다. 이는 99.9%의 진공에 해당하는 수치입니다. 이러한 환경에서의 시험은 이 기술이 이론상으로 효과가 있음을 입증했습니다.

그런데 포드의 내부는 비행기와 유사하게 객실에 압력이 가해집니다. 진공관에는 호흡을 위한 산소가 없으므로, 하르트는 항공우주 산업에서 사용되는 기술을 도입하여 승객이 호흡할 수 있는 공기를 공급합니다. 3km 길이의 테스트 트랙이 이르면 올해 구축되어 포드를 고속에서 시험할 예정입니다. 훨씬 더 복잡해질 이러한 트랙에서의 진공 공급은 Busch가 담당할 예정입니다.

시간당 30km를 주행하는 사이클 선수는 15km/h의 속도로 주행하는 선수보다 4배 더 많이 페달을 밟아야 합니다. 그러므로 공기 저항은 속도의 제곱에 비례합니다. 그러므로 이러한 이유로 예를 들어 1000마력의 슈퍼 스포츠카는 일반적인 패밀리 세단의 최고 속도보다 두 배 이상의 속도에 도달할 수 없습니다. 고속에서 발생하는 매우 높은 수준의 공기 저항은 차량과 공기 중 기체 분자의 충돌 및 "기체 분자를 밀어내는 데"에 필요한 힘에 비하면 아무 것도 아닙니다. 진공 상태에서는 이러한 변위가 필요하지 않으며 저항이 없습니다. 그리고 전자기 부유 차량에서는 굴러가는 저항이 발생하지 않으므로 진공관에서의 거의 모든 주행력이 속도로 전환됩니다.


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