철도연, 하이퍼튜브 시속 1,019km 공력시험 성공
작성자홍보협력팀 등록일2020-11-11 08:02:59
철도연, 하이퍼튜브 시속 1,019km 공력시험 성공
- 세계 최초로 아진공 상태에서 시속 1,019km 공력시험 성공으로 기술경쟁 우위 선점
- 아진공 튜브 내에서 하이퍼튜브 차량의 초고속 주행특성을 세계 최초 과학적 규명
- 기존 고속철도 공기․마찰 저항에 의한 속도한계를 극복하는 교통 신기술 개발
□ 한국철도기술연구원(이하 철도연, 원장 나희승)은 독자 개발한 축소형 튜브 공력시험장치에서 하이퍼튜브 속도시험을 하여 진공상태에 가까운 0.001 기압 수준에서 시속 1,019km의 속도를 달성했다.
ㅇ 철도연은 지난 9월 아진공 상태에서 공력 주행시험을 본격화하면서 시속 714km의 속도를 기록했으며, 이번에는 시속 1,000km 이상을 달성하는 쾌거를 이루었다.
ㅇ 공력시험장치의 가속관 부분에서 급가속 주행마찰에 의한 차량의 주행 장애 문제 등을 해결하여, 1,000km/h 이상의 속도를 돌파했다.
ㅇ 이번 시험의 성공으로 아진공 튜브 내부에서 비행기보다 빠르게 주행하는 하이퍼튜브의 주행특성을 세계 최초로 실험으로 규명함으로써 하이퍼튜브의 기본설계 원천기술을 확보했다.
※ 미국이나 유럽을 다니는 국제선 항공기의 경우 800~1000km/h의 속도로 비행한다.
ㅇ 4차 산업혁명 초연결 시대를 준비하는 초고속 운송 네트워크 도입 필요성이 증가하고 있으며, 이번 시험을 계기로 우리 기술이 더 빠르고 안전하며 경제적인 친환경 초고속 교통신기술 개발 경쟁을 선도하게 됐다.
※ 최근 전 세계적으로 여객기보다 빠르고 음속(1,220km/h)에 가까운 1,000km/h 이상의 속도를 갖는 초고속 육상교통수단 기술개발 경쟁 가속화
□ 하이퍼튜브 공력시험장치는 1/17 규모로 제작됐으며, 하이퍼튜브 차량, 차량을 초고속으로 주행하게 하는 발사부, 아진공 튜브와 제동부 등으로 구성됐다.
ㅇ 철도연이 세계 최초로 개발한 이 장치는 차량속도 100~ 1,000km/h 이상, 튜브 내 압력 0.1 ~ 0.001 기압 이하의 범위에서 필요한 조건으로 다양한 주행시험이 가능하다.
※ 지금까지 해외의 에어건 형식 튜브 공력시험장치는 일본과 중국의 시속 600km, 1기압이 최고 수준이며, 0.001기압의 튜브 시험장치는 전무한 실정임.
※ 지표의 대기압은 1기압이고, 고도 10km에서 약 0.26기압, 고도 50km 이상에서 0.001기압이 된다. 항공기는 공기역학적인 저항을 줄이기 위해 항공기 연료가 가장 적게 드는 경제고도인 10km 고도로 상승을 한 후에 순항비행을 한다.
ㅇ 시속 1,000km 이상 초고속으로 주행하는 하이퍼튜브는 공기저항을 최소화하여 진공상태에 가까운 튜브 속을 달리는 기술이 핵심 중 하나이다. 이를 통해 기존 고속철도의 마찰저항 및 공기저항에 따른 속도한계를 극복할 수 있다.
ㅇ 향후 하이퍼튜브 시스템 설계 시 하이퍼튜브 차량의 크기 및 형상, 아진공 튜브의 크기, 튜브 내부 압력 등을 결정하기 위해, 이와 같은 공력시험장치를 통한 원천기술이 활용될 수 있게 된다.
※ 관련 연구과제
- 과제명: 하이퍼튜브 핵심기술 개발사업
- 연구기간: 2016. 1. 1 ~ 2024. 12. 31 (9년)
- 연구기관(연구책임자) : 철도연(이관섭 신교통혁신연구소장)
□ 철도연은 아진공 초고속 공력시험장치 뿐만 아니라 하이퍼튜브 차량의 엔진에 해당하는 핵심 장치인 초전도전자석과 추진장치, 그리고 차량의 초고속 주행 안정화 장치 등 하이퍼튜브의 핵심기술을 개발하고 있다.
ㅇ 또한, 향후 하이퍼튜브를 구현하기 위한 시제 차량을 개발하고 테스트베드를 이용한 성능 검증을 위해, 하이퍼튜브 실증 연구 사업 등을 기획 중이다.
□ 나희승 철도연 원장은 “하이퍼튜브는 지역통합을 가속화하는 초고속 육상교통 신기술이며, 이를 통해 4차 산업혁명 시대에 초연결 미래사회를 앞당기게 될 것”이라며, “해외와의 차별화된 기술혁신으로 한국판 뉴딜을 위한 친환경 미래 모빌리티, 하이퍼튜브 기술개발에 최선을 다하겠다”고 전했다.
※붙임: 1. 하이퍼튜브 공력시험 모습
참고 1
하이퍼튜브 공력시험 모습
<하이퍼튜브 주행시험을 위한 1/17 축소형 아진공 튜브 공력시험장치>
(a) 캡슐차량 (길이 150mm) (b) 캡슐차량 (길이 300mm)
<고진공 튜브 내부의 캡슐차량 모습>
- 초고속 카메라 촬영(샘플링 23,000hz) -
<캡슐차량의 아진공 튜브 주행(진공도 0.0017기압, 속도 1,019km/h)>
< 철도연이 개발 중인 최고시속 1,200km의 하이퍼튜브 개념도>