경전철을 위한 공기가 찬 구동부 - 진공 구동부가 있는 철도 차량

경전철을 위한 공기가 찬 구동부 - 진공 구동부가 있는 철도 차량

자전거를 제외한 모든 운송 수단은 운반하는 하중보다 무겁습니다. 그렇지 않다면 적용되는 에너지를 더욱 효율적으로 활용할 수 있을 것입니다. 이것이 바로 진공 펌프로 구동되는 기압식 철도(atmospheric railway)에서 발생하는 상황입니다.
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오늘날에는 소형차라 할지라도 중량이 1톤을 넘습니다. 2인승 차량이라도 차량 자체를 이동시키는데 에너지의 약 90%가 필요합니다. 이 예시에서는 승객을 이동하는 데에 사용되는 동력은 10%를 약간 넘습니다. 탑재하중과 차량 자체 중량의 비율은 차량이 완전히 적재된 경우에도 1:4 이상으로 상승하지 않습니다. 비행기라고 해서 상황은 특별히 더 낫지 않으며, 열차의 경우 더욱 심각합니다.

차내 구동부 제거하기

기존 차량에서 가장 무거운 부품 중 하나는 구동부입니다. 자전거는 탑승자가 구동부 역할을 하기 때문에 효율성이 매우 높습니다. 하지만 모터가 정말 함께 움직여야 할까요? 멀리 떨어진 곳으로 이동하는 도중에 구동부를 설치하여 차량에 에너지를 공급하면 훨씬 효과적일 것입니다. 이것이 바로 지난 세기의 엔지니어들이 가지고 있던 아이디어입니다. 최초의 기압식 철로는 아일랜드와 영국에서 1840년대에 건설되었습니다.

기본 설계는 간단합니다. 파이프를 유연한 밀봉을 갖춘 상단 슬롯에서 레일 사이에 놓는 것입니다. 파이프 내부에는 파이프의 직경을 거의 완전히 채우는 피스톤이 있습니다. 이 피스톤은 객차의 아래쪽에 고정되어 있으며 파이프 슬롯의 밀봉을 통해 객차와 피스톤이 연결됩니다. 진공 펌프로 열차 앞쪽을 진공 상태로 만듭니다. 피스톤이 이 방향으로 당겨지고 차량을 당깁니다. 열차 뒤쪽에서는 압력이 가해진 컴프레셔가 도움이 될 수 있습니다.

두 번째 시도에서 성공

19세기에는 재료와 기술이 파이프 슬롯을 충분히 밀봉하고 진공 펌프를 효율적으로 작동시키는 데 필요한 수준에 도달하지 못했습니다. 현대의 기술 덕분에 이러한 문제는 이제 해결되었습니다. 이러한 기술을 바탕으로 1970년대에 브라질 기술자인 오스카 코에스터(Oskar Coester)는 공기 추진 장치인 Aeromovel을 개발할 수 있었습니다. 이 운송 시스템은 19세기 기압식 철도와 동일한 원리로 작동합니다.

현대식 버전에는 원형 파이프 대신 레일 사이에 직사각형 축이 있고 피스톤 대신 내부에 직사각형 구동부 플레이트가 있습니다. 고정식 펌프의 에너지는 열차 앞쪽을 진공 상태로 만들고 뒤쪽에 압력을 가하는 데 사용됩니다. 1980년 하노버 무역 박람회에서 시험 차량이 운행되었습니다. 현재는 두 대의 Aeromovels이 운행 중입니다. 한 대는 인도네시아 테마파크에 있는 3.2km 길이의 원형 철도이며, 다른 한 대는 브라질 포르토 알레그레 공항에 있는 1,000m 길이의 철도입니다. 또한 추가 설치가 예정되어 있습니다. Aeromovel이 최대한 적재되었을 때 탑재하중과 차량 자체 중량의 비율이 1:1이라는 경이로운 잠재 기록을 달성할 수 있습니다.

증기 기관차를 대신할 초기 모델에 대해서는 설명할 것이 많습니다. 증기 기관차는 차량 자체 용적 톤수에 더해 대량의 석탄을 운반해야 했습니다. 런던(London)-크로이던(Croydon) 간 노선에서는 1845년에 기압식 철도 속도가 시속 160km에 도달했습니다. 증기 기관차는 이로부터 거의 60년이 지난 이후에도 이 기록을 깨지 못했습니다. 그럼에도 불구하고 모든 기압식 열차 운행은 곧 중단되었습니다.

결정적인 약점은 파이프 슬롯의 밀봉이었습니다. 이것은 일반적으로 비누, 대구 간유 및 이와 유사한 물질로 윤활 처리된 황소 가죽으로 이루어져 있었습니다. 그러나 서리가 내리면서 가죽이 딱딱해지고 부서지기 시작했습니다. 또한 사용된 윤활제로 인해 쥐들이 모여 밀봉을 갉아먹었습니다. 진공 펌프의 증기 엔진은 열차를 추적할 수 있는 신호 기술이 없어 비효율적이었으며 일정에 따라 엄격하게 운행되었습니다. 열차가 지연되는 경우 더욱 많은 석탄이 추가적으로 불필요하게 소비되었습니다. 또한 어떤 열차들은 플랫폼에서 정확하게 출발하고 멈추는 데 어려움을 겪었습니다. 이러한 단점과 증기 기관차의 발전으로 인해 이 유망한 기술은 일시적으로 종지부를 찍게 되었습니다.


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