정부는 2025년 하이퍼루프 개발 사업에 착수해 2040년 도입을 목표로 하고 있다.
꿈의 이동수단 하이퍼루프는 전국을 일일생활권을 넘어 일일출퇴근권으로 만들 수 있는 혁명적인 교통기술로 여겨진다.
하이퍼루프 개발을 미래 핵심 기술로 개발하기 위해 지난 6월 로드맵을 수립했다. 오는 10월 예비타당성조사(예타)에 통과하면 3단계에 걸쳐 규모를 확장해 가며 관련 기술을 개발한다는 계획이다.
시속 1200㎞로 달리는 열차… 세계는 기술개발 경쟁 중
하이퍼루프는 공기저항이 없는 아진(0.001~0.01기압) 튜브 내에서 자기력으로 열차를 부상시켜 시속 1200㎞의 속도를 내는 신(新) 교통수단이다. 많은 사람들이 비행기를 뛰어넘을 차세대 교통수단으로 하이퍼루프를 손꼽고 있다.
하이퍼루프는 ‘극초음속(hypersonic speed)’과 ‘루프(loop)’의 합성어로, 진공 상태의 튜브 속을 음속에 버금가는 시속 1,200㎞로 이동하는 초고속 캡슐차량이라고 할 수 있다. 하이퍼루프의 각 부분별 명칭은 레일은 ‘트랙’(Track), 터널은 ‘튜브’(Tube), 차량은 ‘포드’(Pod)라고 불린다.
보잉787기가 지표면 대비 30~40% 공기압에서 900㎞/h 넘는 속도를 낼 수 있다면, 공기압이 1,000분의 1 기압, 즉 0.1% 이하인 진공 상태인 하이퍼루프 안에서는 이론적으로 음속에 가까운 속도를 낼 수 있는 것이다.
열차 바닥과 레일에 자석이 달려있어, 서로 같은 극은 밀고, 다른 극은 당기며 앞으로 나가는 자기 부상열차가 진공상태의 터널에서 미사일처럼 발사돼 빠르게 이동하는 게 하이퍼루프의 구동 원리다.
영화 ‘토탈리콜’ 주인공들이 탄 초대형 진공 엘리베이터... 꿈이 현실로
2012년 원작을 리메이크한 영화 ‘토털리콜’에선 주인공들이 초대형 진공 엘리베이터를 타고 지구 중심부를 통과해 이동하는 장면이 나온다. 이들은 이 엘리베이터를 이용해 17분 만에 호주에서 영국으로 이동한다.
2013년 일론 머스크 테슬라 모터스 최고경영자(CEO)는 영화에 나왔던 초대형 진공 엘리베이터와 유사한 형태의 초고속 진공튜브 캡슐열차 ‘하이퍼루프’(Hyperloop) 디자인 스케치를 공개했다. 머스크 CEO는 “저압 상태의 튜브 안에 들어 있는 열차는 가압과 공기역학적 양력이 작용하는 공기쿠션으로 움직이게 된다”라고 개념을 설명했다. 이어 머스크 CEO는 하이퍼루프가 비행기와 기차, 자동차, 배에 이어 제5의 주요한 교통수단이 될 것으로 자신했다.
당시 일부 비평가들은 머스크의 아이디어를 공상과학으로 치부하면서 회의적인 반응을 보였다. 하지만 이 아이디어는 언론의 집중조명을 받았고, 많은 업체들이 음속(1,224㎞/h)에 근접한 시속 1,200㎞의 하이퍼루프 개발하기 시작했다.
2016년 5월 미국 라스베이거스 인근 네바다 사막 한 가운데 설치된 1㎞ 구간을 달리는 추진체 공개 테스트를 성공적으로 통과했고, 미국의 버진하이퍼루프원(VHO)이 최초로 유인 시험주행을 성공적으로 마쳤다. 물론 아직 테스트 단계라 터널의 거리는 500m에 불과했고, 속도는 음속의 15% 수준인 172㎞/h에 머물렀지만, 사람을 태우고 진공 튜브를 달리는 이동수단이 더 이상 공상과학이 아니란 사실은 증명된 셈이다.
미국은 2017년 무인 시험에서 시속 387㎞를 달성한 데 이어 2020년에는 시속 172㎞의 유인 시험에도 성공했다. 유럽연합(EU)도 2.5㎞ 길이의 시험선 건설에 한창이다. 일본은 공기와 마찰이 있는 상태로 운영돼 하이퍼루프와는 다소 거리가 있지만 도쿄~나고야 구간에 2027년 개통을 목표로 한 시속 500㎞급 자기 부상열차 노선을 짓고 있다.
하이퍼루프 기술은 미국과 유럽 뿐만 아니라 중국, 캐나다, 아랍에미리트공화국(UAE), 인도 등에서도 정부 주도로 활발히 추진되고 있다. 한국도 한국철도기술연구원이 2020년 하이퍼루프를 17분의 1로 축소한 모형 시험을 통해 시속 1019㎞ 주행에 성공했다.
시속 1,200㎞의 하이퍼루프가 상용화되면, 570㎞의 로스앤젤레스와 샌프란시스코 구간을 30분 만에 이동할 수 있다. 872㎞인 호주 시드니와 멜버른 구간은 50분이 소요되는데, 이 정도 거리면 기차로 11시간, 승용차로 9~10시간, 비행기로 1시간 30분이 걸린다. 우리나라 서울에서 부산까지 거리는 20분 만에 주파할 수 있다.
빠르고 친환경에 비용도 저렴... 안전성 확보 해결
하이퍼루프의 장점은 빠른 속도뿐만이 아니다. 진공 튜브 안에서 이동하기 때문에 소음이 없고, 안개나 태풍 같은 날씨에 대한 제약도 없다. 동력을 태양열에너지를 사용하다 보니 당연히 이산화탄소(CO₂) 발생도 없다. 또 1명이 1㎞이동하는 데 소비되는 에너지는 항공 대비 8%, 고속철도 대비 35% 수준이다.
인프라 구축 비용도 KTX에 비해 저렴하다. 동일 노선, 동일 수송량 기준으로 KTX 건설비의 53%, 운영비의 47%가 들 것으로 보고 있다.
하이퍼루프의 상용화를 위해선 해결해야 할 과제는 안정성에 대한 의문점이다. 어떻게 하면 수백㎞가 넘는 튜브를 진공에 가까운 상태로 계속 유지하고, 고속으로 달리는 열차의 안정성도 확보하느냐가 문제다. 하이퍼루프의 트랙을 구성하는 튜브는 자체의 하중을 견뎌야 하는 것은 물론, 열차인 포드의 하중과 고속 주행에 따른 충격 및 열팽창을 견뎌야 한다. 이런 환경을 이기지 못해 자칫 튜브가 변형되거나 균열이라도 발생하면 대형 사고가 발생할 수도 있다. 이 밖에도 차량 부양기술, 가속기술, 정지기술, 에너지 효율화 기술, 승객들이 불편함을 느끼지 않도록 하는 기술 등도 해결해야 한다.
전문가들은 이 같은 문제를 해결하는 데는 그리 오랜 시간이 걸리지는 않을 것으로 보고 있다. 내부가 진공상태인 튜브 속을 음속의 속도로 달리는 열차를 타고 20분만에 서울과 부산을 오가는 모습을. 머스크 CEO의 무모해 보였던 상상이 이르면 10년 후 현실이 될 수도 있다.
글로벌 시장 선점하려면…3단계 로드맵 수립
하이퍼루프 핵심기술 확보를 통한 글로벌 시장의 선점이다. KTX는 세계 4번째 고속철도 개발이었음에도 불구하고 선도 기술이 장벽으로 작용해 수출에 곤란을 겪었기 때문이다.
정부는 1차로 2025년 전북 새만금 등 테스트베드에 짧은 구간 시험 등을 진행할 계획이다. 이후 2차 단계에선 12㎞의 본시험선로를 건설하는 1조 원 규모의 사업을 진행해 관련 기술을 확보하겠다는 계획이다.
3단계에 이르면 새로운 부지를 선정해 노선을 새로 건설하겠다는 방침이다. 정부는 하이퍼루프의 대략적인 도입 시점을 2040년으로 보고 있다.
