■ 건설, 침체 극복할 도전과 혁신의 길 - 운송혁신 5세대 교통수단 개발 경쟁
4차 산업혁명에 부합하는 차세대 교통수단은 어떠한 특성을 가지고 있어야 할까? 또한 선박·철도·도로·항공을 잇는 5세대 신교통수단은 무엇일까? 서울에서 부산까지 16분 만에 주파할 수 있는 꿈의 열차 ‘하이퍼루프(Hyperloop)’ 시대가 다가옴에 따라 건설업계의 새로운 먹거리가 될 수 있을지 기대감이 높다. 하이퍼루프는 건설 분야의 새로운 도전이다. /편집자 주
교통학자들은 더 안전하고, 빠르고, 저렴하고, 편리하고, 날씨에 둔감하며 지속가능한 자체 동력을 공급하고, 재난에 강인해야 5세대 교통수단으로의 자격이라고 말하고 있다. 하이퍼루프는 이같은 장점을 모두 갖춘 교통 대안으로 주목받고 있으며 세계 각국에서 관련 기술 개발 및 상용화에 막대한 돈을 쏟아 붓고 있다.
◇기밀유지 가능한 안전한 인프라 건설기술 필수=하이퍼루프 시스템은 공기저항을 획기적으로 줄일 수 있는 튜브시스템, 캡슐을 선로 위에 띄우는 초전도 자기부상방식, 시속 1000km 이상의 속도를 내도록 하는 선형동기전동기 추진 방식등의 핵심 기술이 필요하다.
이 중 전반적으로 시스템이 잘 작동하기 위해서는 튜브의 기밀을 유지하도록 하는 인프라 기술이 필수적이다. 튜브와 튜브가 완벽하게 연결돼 진공이 되도록 하는 것이 핵심이며 고속으로 운행되는 캡슐의 안전성을 높이기 위해서 한치의 오차도 없는 시공이 이뤄져야 한다. 또한 내진설계 등이 동반돼야 한다.
◇우리나라 기술은 어떤 수준인가?=국내에서는 정부출연연구기관을 중심으로 △인프라 △차량 △운행/통신 △운영/안전 분야에 대한 연구가 이뤄지고 있다. 인프라 분야 연구는 한국철도기술연구원, 한국건설기술연구원, 한국전기연구원이 협력해 한국형 초고속 튜브트레인(Hyper Tube eXpress, HTX) 개발을 진행하고 있다. HTX는 전반적으로 미국의 하이퍼루프와 비슷하지만 차량의 부상방식과 추진방식은 전혀 다른 것이 특징이다.
우선 캡슐형 자동차가 이동하는 통로인 ‘튜브’에 관한 기술연구가 이뤄지고 있다. 철기연은 지난 2009년부터 기관 고유사업으로 ‘초고속 튜브철도 핵심기술연구’를 진행했다. 지난 2010년 철기연은 고강도 콘크리트 튜브를 제작해 기밀유지 성능을 테스트했는데, 당시 기술로는 튜브 내부를 진공으로 유지하는데 한계가 있다는 연구결과를 도출한 후 철제 튜브 연구에 주력했다.
그 결과 최근 하이퍼루프의 핵심장치인 아진공(진공에 가까운 상태) 튜브를 만들었다. 이 구조물은 튜브 내부를 1/1000기압 이하로 낮춰 캡슐의 공기저항을 최소화하며 탁월한 기밀유지 성능으로 캡슐의 안전 운행을 돕는다. 철기연은 “지금 바로 상용화해도 문제 없을 정도로 아진공 튜브의 기밀성이 뛰어나다”고 평가하고 있다.
건기연은 철제 튜브가 아닌 콘크리트 튜브에 관한 연구를 진행하고 있다. 기존에 건기연이 가지고 있는 고강도 콘크리트 관련 기술을 발전시켜 기밀성이 뛰어난 콘크리트를 만들어 낸다는 계획이다. 튜브 내부를 특수물질로 코팅하거나 콘크리트 내부에 섬유를 넣는 다양한 방법들이 고려되고 있다.
이관섭 철기연 신교통혁신연구소장은 “현재 개발된 아진공 튜브는 미국의 하이퍼루프 제조사인 버진 하이퍼루프 원(Virgin Hyperloop One)보다도 우수한 수준”이라면서 “기밀성을 갖춘 콘크리트 튜브가 만들어진다면 건설비용을 획기적으로 줄일 수 있다”고 말했다.
◇해외는?=대표적으로 미국의 VHO 사는 2014년 창립 이후 3600억원을 민간 펀드를 통해 확보했다. 300여명의 전문기술자가 기술개발을 진행 중이며 지난 2017년 500m 길이의 진공 튜브에서 시속 300km 수준으로 추진 실험을 실시한 바 있다. 미국의 HTT(Hyperloop Transportation Technology)사도 1200억원의 민간펀드를 통해 사업을 진행중이다. HTT는 프랑스 툴루즈에서 1km 길이의 추진 실험을 계획중이며, 2020년 아랍에미레이트 두바이 알 가디어 지역과 알막툼 국제공항 간 10km길이를 하이퍼루프 시스템으로 연결한다는 계약을 최근 체결했다.
또한 중국에서는 시속 4000km대의 아진공 튜브트레인을 개발 중이고 이밖에도 독일, 일본, 유럽국가 등 10여 개 나라에서 초고속 진공튜브 자기부상 열차개발에 열을 올리고 있다.
◇활용방안은 어떻게 되나?=우선 국내에서는 전국 주요도시 간 신설노선에 적용할 수 있다. 서울-부산을 잇는 경부선이 대표적이다. 또한 목포와 제주, 한국과 중국·일본을 잇는 해저터널 노선에도 적용 가능하며 남북을 잇는 경우 한반도를 1시간 생활권으로 연결할 수 있다. 관련 기술을 선점할 경우 100개국의 2600여개의 노선 건설사업에 참여할 수 있을 것으로 예상되고 있다.