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강 재 윤

한국건설기술연구원 

구조연구본부

연구위원

(jykang@kict.re.kr) 






1. 하이퍼루프 기술 개요 


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하이퍼루프는 기존 교통수단의 속도, 에너지 효율, 환경 부담이라는 한계를 동시에 극복하기 위한 차세대 초고속 교통 시스템으로서, 미국의 기업가 일론 머스크(Elon Musk)가 2013년에 공개한 기술 백서 「Hyperloop Alpha(Musk, 2013)」를 통해 본격적으로 알려졌다. 머스크는 당시 항공기보다 빠르고, 고속철도보다 에너지 효율적이며, 자동차보다 안전한 ‘제5의 교통수단’의 필요성을 주장하였고, 도시 간 이동 수요가 급증하는 상황에서 기존 철도나 항공 인프라는 비용과 환경 측면에서 분명한 한계가 있다는 문제의식이 하이퍼루프 개념의 출발점이 되었다.


하이퍼루프는 시속 약 1,200km의 음속에 가까운 초고속 주행을 구현하기 위해 튜브 형태의 폐단면 구조 내부를 1/1000 기압의 아진공(near-vacuum) 상태로 만들어 공기 저항을 낮추는 것이 기술적 핵심 전제이다. 일반적인 대기 환경에서는 속도가 증가할수록 공기 저항이 속도의 제곱에 비례하여 증가하고, 추진 에너지 소비는 속도의 세제곱에 비례하여 기하급수적으로 증가하지만, 하이퍼루프는 내부 압력을 극단적으로 낮춘 진공 환경에서 공기 저항을 대기압 조건의 0.1% 수준으로 낮춤으로써 공기 저항을 돌파하는 데에 소비되던 에너지가 온전히 추진력에 투입됨으로써 에너지 효율이 대폭 향상된다.


따라서 하이퍼루프 기술의 실현 가능성은 차량 기술뿐만 아니라, 튜브 구조물 내부를 안정적으로 아진공(near-vacuum) 상태로 유지·제어할 수 있는 인프라 기술에 크게 좌우된다. 수백 킬로미터에 이르는 대규모 튜브 구간에서 기밀성을 확보하고, 압력 변동을 정밀하게 관리하며, 외부 환경 변화와 구조 변형에도 아진공 상태를 지속적으로 유지하기 위해서는 고내구·고정밀의 튜브 구조체, 진공 유지 설비, 그리고 통합 제어 기술이 핵심적인 요소로 작용한다.




2. 해외 하이퍼루프 기술 개발 및 인프라 구축 동향 


하이퍼루프 기술이 개념 검증 단계를 넘어 실증 단계로 진입하면서, 주요 국가들은 시험선 인프라 구축을 통해 아진공 튜브, 차량, 제어 기술의 현실성을 검증하고 있다. 특히 최근 들어 네덜란드, 중국, 독일 등은 각기 다른 기술 전략과 인프라 접근 방식을 통해 하이퍼루프 상용화를 준비하고 있다.



■ 네덜란드: 공용 테스트베드를 통한 유럽형 검증 모델 구축


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네덜란드는 2024년 3월, 흐로닝언주 페인담(Veendam)에 European Hyperloop Center(EHC)를 구축하여 유럽 내 하이퍼루프 실증의 중심지로 부상했다. 이 시험선은 총연장 420m 규모의 강재 튜브로 구성되었으며, 자기부상, 추진, 안정화, 분기(차선 전환) 시스템 등 상용 노선에 필수적인 핵심 기능 검증을 목표로 한다.


튜브는 지름 2.5m, 두께 21mm의 강재 세그먼트 34개를 연결한 구조로, 내부 목표 진공도는 0.001기압(100Pa) 수준이다. 네덜란드 사례의 특징은 특정 기업 중심이 아닌, 다수 개발 주체가 활용 가능한 공용 테스트베드라는 점으로, 향후 기술 표준화와 인증 체계 구축을 염두에 둔 전략으로 평가된다.



■ 중국: 대형 저진공 시험선을 통한 통합 실증 


중국은 하이퍼루프 기술을 국가 전략 기술로 간주하고, 정부·국영 연구기관 주도의 대규모 시험선 구축을 추진하고 있다. 2023년 7월, 산시성 다퉁시 양가오현에 총연장 2km의 하이퍼루프 튜브 시험선을 구축하였으며, 이는 현재 공개된 시험선 중 가장 긴 규모에 해당한다. 


중국 시험선은 지름 6m의 대형 강재 튜브를 적용했으며, 비진공 상태 시험에서 시속 623km를 기록해 기존 자기부상 최고 속도를 경신했다. 이후 저진공 환경에서도 추가 시험이 진행되었고, 향후 60km급 2단계 시험선 확장과 시속 1,000km급 주행 시험이 계획되어 있다. 이러한 접근은 단순 개념 검증을 넘어, 튜브 구조 정밀 시공, 진공 환경 유지, 초고속 주행 안정성까지 포함한 시스템 단위 실증에 초점을 둔 것이 특징이다.



■ 독일: 콘크리트 튜브 기반 인프라 기술 검증


독일은 하이퍼루프 인프라 측면에서 차별화된 접근을 시도하고 있다. 2023년 7월, 뮌헨공과대학(TUM)은 캠퍼스 내에 길이 24m의 콘크리트 튜브 테스트베드를 구축하고, 내부를 0.01기압까지 감압한 상태에서 차량 부상 시험을 수행했다.


이 시험선은 지름 4m, 두께 약 25cm의 콘크리트 세그먼트 구조로, 강재 튜브 중심이었던 기존 하이퍼루프 실증과 달리 장거리 상용 노선에 적합한 콘크리트 재료 기술을 검증하는 데 목적이 있다. 독일 사례는 하이퍼루프 기술 경쟁이 차량뿐 아니라, 튜브 구조·시공 기술로 확장되고 있음을 보여주는 대표적인 사례로 평가된다.


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3. 국내 하이퍼루프 기술 개발 현황 


현재 국내 초고속 교통 기술은 자기부상, 추진·제어 기술 등 차량 분야에서 일정 수준의 기술 기반을 확보하고 있으나, 글로벌 선도국과 비교할 때 추격형 기술 구조에 머물러 있는 것이 현실이다. 해외 사례에서 확인되듯, 차량 기술은 이미 다수 국가와 기업이 경쟁하고 있는 영역으로, 단기간 내 차별화된 우위를 확보하기에는 진입 장벽이 높다. 반면, 하이퍼루프 상용화를 위해 필수적인 튜브 구조·시공·유지관리 기술은 아직 국제적으로 표준이 확립되지 않은 분야로, 기술 선점 가능성이 상대적으로 높다. 이는 국내 기술 전략이 차량 중심에서 인프라 중심으로 확장될 필요성을 시사한다. 


국내 하이퍼튜브 추진·부상 기술 개발은 한국철도기술연구원(철도연)이 주도하고 있다. 철도연은 하이퍼튜브 차량이 안정적으로 부상하고 초고속으로 주행하기 위한 핵심 차량 기술 전반을 다루고 있으며, 초전도 전자석을 활용한 유도반발식 자기부상 기술과 선형 전동기 기반의 초고속 선형 추진 제어 기술을 개발하고 있다. 


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하이퍼튜브 기술의 또 다른 축인 진공 인프라 기술은 한국건설기술연구원(건설연)이 개발하고 있으며, 하이퍼튜브 시스템 성립의 전제 조건인 ‘안정적인 진공 상태를 유지할 수 있는 튜브 구조 시스템’을 구현하는 인프라 기술 개발에 집중하고 있다. 주목할 점은 건설연이 초기 단계부터 강재가 아닌 콘크리트 기반 튜브를 핵심 기술로 설정했다는 점이다. 건설연이 개발 중인 초고밀도 ‘슈퍼 콘크리트’는 일반 콘크리트 대비 강도가 약 5배에 달하면서도 공극률을 기존 대비 10분의 1 수준으로 낮춰, 진공 환경 유지에 필요한 기밀성 확보에 유리한 재료 특성을 갖는다. 이러한 재료 기술을 바탕으로 건설연은 2023년 경기 연천 SOC 실증연구센터에서 직경 4m, 길이 10m 규모의 대형 콘크리트 진공 튜브를 제작하고, 1/1000 기압의 진공 상태 유지 실증에 성공했다. 이는 콘크리트 구조체가 하이퍼튜브 인프라로서 충분한 기술적 가능성을 갖고 있음을 실물 규모에서 입증한 사례다. 




4. 맺음말 


해외 주요 국가들이 하이퍼루프 시험선 구축을 통해 기술 실증 단계에 진입한 가운데, 국내에서도 하이퍼루프 기술 경쟁에 대한 전략적 재정립이 요구되고 있다. 특히 최근 해외 실증 사례들은 하이퍼루프 기술 경쟁이 더 이상 차량 성능에만 국한되지 않고, 아진공 환경을 구현·유지하는 인프라 기술이 하이퍼루프 상용화의 핵심 변수로 부상하고 있음을 보여주며,장거리 상용화를 고려할 경우 콘크리트 기반 튜브 기술의 중요성도 점차 부각되고 있다. 


하이퍼루프는 단순히 ‘빠른 교통 수단’이 아니라, 교통 인프라의 구조 자체를 바꾸는 혁신적 미래 기술로 평가된다. 철도·항공·자동차의 장점을 결합하면서도 각 수단의 단점을 보완하는 새로운 패러다임의 이동 수단이라는 점에서 의미가 있으며, 미래 교통체계는 하이퍼루프, KTX, GTX, UAM, 자율주행차량 등 속도별 교통 모드가 유기적, 계층적으로 연결되어 지역 간 경제·사회적 연계가 한층 강화될 것으로 전망된다. 





참고문헌

1. Musk E (2013), Hyperloop Alpha

2. https://www.hardt.global/press/hardt-hyperloop-awarded-15-million-euros-brussels-first-hyperloop-investment 

3. https://www.hyperloopcenter.eu/test-center

4. https://www.scmp.com/news/china/science/article/3250723/china-track-ultra-high-speed-trains-hyperloop-test-setting-record 

5. https://www.iflscience.com/chinas-hyperloop-breaks-own-speed-record-hitting-over-623-kilometers-per-hour-72860

6. https://youtu.be/5WAez2n2lSU?si=l1irV8mbdeJkd0i3

7. https://hyperloop-belarus.com/construction-to-start-on-test-line-for-1000-km-h-maglev-train-in-north-china/

8. https://newatlas.com/transport/china-vacuum-maglev/

9. https://www.scmp.com/news/china/science/article/3250723/china-track-ultra-high-speed-trains-hyperloop-test-setting-record

10. TUM HYPERLOOP Information Sheet, https://tumhyperloop.com/press-files/THL-Information-Sheet.pdf


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