하이퍼루프란?

Hyperloop은 Elon Musk가 제안한 개념적 운송 방식으로, 상대적으로 작은 포드가 부분적으로 공기가 제거된 밀폐된 튜브를 통해 이동하는 것을 볼 수 있습니다. 감압 환경에서 여행하면 야외에서보다 훨씬 더 쉽게 음속에 가까운 속도를 달성하고 유지할 수 있으므로 에너지 효율적이고 장거리 운송이 가능합니다.

현대 고속 운송의 문제

비행기 및 고속철도와 같은 현대의 고속 운송 플랫폼은 주로 공기 저항과 항력에 의해 속도가 제한됩니다. 이동 속도가 빠를수록 주어진 시간 내에 더 많은 공기가 유입됩니다. 이 여분의 공기에 부딪치면 속도를 늦추려는 저항력이 작용합니다. 추가 저항에 맞서기 위해 속도를 더욱 높이기 위해 점점 더 많은 전력을 사용해야 하며, 이는 연료 연소 증가와 그에 따른 배기 가스 증가로 이어집니다.

공기 저항을 최소화하는 주요 방법은 공기가 물체 위로 부드럽게 흐를 수 있도록 고도로 공기 역학적 모양을 설계하는 것입니다. 고속 공기의 원활한 흐름으로 공기 저항 및 항력 효과를 최소화합니다. 비행기는 공기의 압력이 감소한 고도에서 비행함으로써 직면하는 공기 저항을 더욱 최소화합니다.

하이퍼루프 작동 방식

Hyperloop은 대부분의 공기를 빨아들인 밀봉된 튜브에서 작동하도록 설계되었습니다. 하이퍼루프 튜브가 작동할 제안된 압력은 1밀리바입니다. 1밀리바의 기압은 해발 기압의 1000분의 1, 고도 48km의 기압에 해당합니다.

참고: 비교를 위해 747의 최고 표준 순항 고도는 12.5km이며 기압은 179밀리바입니다.

기본 속도 제한 요소를 줄인 후 다음 문제는 지면과의 마찰입니다. 대부분의 지상 차량은 마찰을 생성하고 마모로 고통받는 바퀴를 사용합니다. 이에 대한 주요 대안은 자기 부상 또는 자기 부상입니다. 이것은 구현된 열차 시스템에서 잘 작동하지만 비용이 많이 듭니다. Musk가 제안한 대안은 공기 쿠션 위에 떠 있는 포드를 포함하는 에어 캐스터 스키 세트를 사용하는 것입니다. 이 방법은 자기 부상 기술을 사용하는 것보다 훨씬 저렴하면서도 튜브의 공기 압축 문제를 최소화하는 데 도움이 됩니다.

포드가 실제보다 약간 더 넓은 튜브를 따라 이동하기 때문에 공기가 외부로 이동할 공간이 많지 않습니다. 이로 인해 포드가 본질적으로 주사기처럼 작동하여 앞쪽의 공기를 점점 더 압축할 수 있습니다. 포드 전면에 압축기 팬을 포함하면 들어오는 공기를 필요에 따라 에어 캐스터 스키로 리디렉션하고 나머지는 속도를 유지하는 데 도움이 되도록 포드 후면에서 밀어낼 수 있습니다.

자기 부상 열차 또는 레일건에서 볼 수 있는 것과 유사한 선형 유도 전동기가 제안된 가속 및 감속 방법입니다. 최소화된 저항으로 포드는 대부분의 여행에서 기본적으로 활공할 수 있습니다.

전체 하이퍼루프 개념은 엔지니어링 커뮤니티가 제안할 수 있는 모든 개선 사항을 제안하도록 권장하는 아이디어로 오픈 소스되었습니다. 이것은 우수한 최종 제품으로 이어져야 하지만 최종 형태가 되기 전에 현재 개념이 변경될 수 있음을 의미합니다.

하이퍼루프 개념의 문제

하이퍼루프의 주요 문제는 출발지에서 목적지까지 완전히 밀폐된 튜브가 필요하다는 것입니다. 1밀리바의 압력은 하드 진공이 너무 어려운 현실적이고 효과적인 중간 지점으로 간주되지만 이는 여전히 밀폐된 튜브에 의존합니다. 테러 공격이나 지진과 같은 상황에서 튜브가 손상되면 어떻게 되는지에 대한 설명이 거의 없습니다.

튜브의 공기 압력이 낮더라도 하이퍼루프 포드는 여전히 공기 역학을 염두에 두고 설계해야 합니다. 이는 음속에 가까운 속도로 이동할 때 잠재적인 초음속 기류를 피하기 위한 것입니다. 기압이 1밀리바에 불과하더라도 음속은 주요 속도 제한입니다. 사실적으로 초음속으로 여행하려면 튜브를 진공 상태에 두어야 합니다.

포드는 승선과 하선 모두를 위한 표준 압력 환경으로 전환해야 합니다. 이것은 시스템 복잡성과 전송에 필요한 시간을 추가합니다.

일본에서 특별히 설계된 SCMaglev 열차는 하이퍼루프 제안(1220km/h)의 대략 절반인 603km/h의 최고 속도를 시연했습니다. 가압 튜브의 복잡성이 추가되지 않고 열차의 용량을 증가시킬 수 있는 상대적 용이성으로 인해 이것은 하이퍼루프보다 더 실현 가능한 고속 여행 기술일 수 있습니다.