선로를 실제로 주행한 세계 최초의 증기기관차는 1804년 영국의 기술자 트레비식이 만든 페니다랜 호였습니다. 이 기차는 승객 70명과 10톤의 화물을 싣고 18㎞의 선로를 시속 9㎞로 달리는 데 성공했습니다. 하지만 기관사가 승차할 자리가 없었을 뿐더러 선로가 무게를 견디지 못하고 파손되는 바람에 정기적으로 운행되지는 못했습니다.

5년 후 트레비식은 시속 19㎞로 달릴 수 있는 증기기관차를 선보였습니다. 그는 이 기차에 ‘캐치미후캔(Catch me who can)’이란 이름을 붙였습니다. ‘누가 나를 잡을 수 있나’라는 재미있는 이름을 붙인 것은, 그만큼 속도에 자신이 있다는 의미였습니다. 하지만 이 역시 선로가 무게를 견디지 못해 탈선하고 말았습니다.

기차의 상업화 시대를 여는 데 성공한 이는 영국의 발명가 조지 스티븐슨이었습니다. 뉴캐슬에 기관차 공장을 설립한 그는 1825년 9월 27일 세계 최초의 여객용 철도를 개통했습니다. 그가 제작한 로커모션 호는 객차 28량과 화차 6량을 싣고 시속 20㎞로 달릴 수 있었습니다. 

우리나라에서 기차가 처음 운행된 것은 1899년 9월 18일입니다. 이 열차는 노량진과 제물포 사이 경인선 구간 33.2㎞를 불과 1시간 40분 만에 주파했습니다. 당시만 해도 서울에서 인천까지 왕복으로 꼬박 하루가 걸리던 먼 길을 단숨에 오가는 모습을 보고 구경꾼들은 모두 놀라움을 금치 못했습니다.

이후 열차의 속도는 눈부시게 개선됐습니다. 1964년 개통한 일본의 신칸센은 세계 최초 고속철도로서, 도쿄-오사카 구간을 시속 270㎞로 달렸습니다. 2004년 4월 개통한 KTX는 서울-부산을 최대 시속 300㎞의 속도로 2시간 30분 만에 주파합니다. 철도는 범선이 주도하던 해양교통시대를 끝내고 육상교통시대를 여는 견인차 역할을 톡톡히 해냈습니다. 

그런데 이제는 서울에서 부산까지 단 16분 만에 도달하는 신개념의 교통수단이 개발되고 있습니다. 시속 1200㎞를 목표로 하는 ‘하이퍼튜브 익스프레스(Hyper Tube eXpress : HTX)가 바로 그 주인공입니다. 비행기가 시속 약 800㎞ 속도로 운항하니 그보다 1.5배나 빠른 셈입니다.

현재 한국건설기술연구원을 포함해 6개 정부출연연(교통연, 기계연, 전기연, 철도연, ETRI)과 2개 대학(한양대, UNIST) 등 8개 기관이 HTX 개발을 위해 공동연구 협약을 체결하고 기술 개발을 진행하고 있습니다. 

HTX의 원조는 사실 하이퍼루프입니다. 때문에 HTX는 ‘한국형’ 하이퍼루프로도 통합니다. 미국 전기차 기업 테슬라의 CEO 일론 머스크가 구상해서 널리 알려진 하이퍼루프는 0.1%라는 거의 진공에 가까운 직경 3m 정도의 튜브 안으로 20~30명의 승객을 태운 캡슐 형태의 열차가 음속(1220㎞)과 비슷한 속도로 달리는 미래 교통수단입니다.

진공 튜브 안의 레일에는 도체판이나 코일을 깔아 자기장을 발생시킴으로써 캡슐형 열차가 1~2㎝ 높이에서 부상해 달리게 됩니다. 튜브 안을 진공으로 만드는 이유는 공기 저항을 줄이기 위해서 인데요. 공기 저항은 속도의 제곱만큼 커지므로 지상에서 초음속을 내기 위해서는 진공에 가까워야 합니다. 

여객기가 상공에서 초음속으로 비행하는 것은 그곳의 공기 밀도가 지상보다 훨씬 낮기 때문입니다. 자기부상 방식의 도입 역시 레일의 마찰을 없애 속도를 최대한 높이기 위해서입니다. 속도면에서 고속철도가 지닌 태생적인 한계점을 뛰어넘기 위해서는 반드시 필요한 요소들인 셈 입니다.

속도 외에도 하이퍼루프는 여러 가지 장점을 지닙니다. 선로 위에 떠서 움직이므로 소음과 진동이 매우 적으며, 운행 간격도 철도보다 훨씬 촘촘하게 배치할 수 있습니다. 하이퍼루브를 본격적으로 개발하고 있는 미국 민간기업 ‘하이퍼루프 트랜스포테이션 테크놀로지(HTT)’는 캡슐형 열차를 매 30초마다 출발시키는 것을 목표로 합니다. 

건설비용 및 운송요금 등의 경제성도 의외로 뛰어납니다. 로스엔젤레스(LA)-라스베이거스 구간의 고속철 건설 비용이 약 127억 달러가 소요되는 데 비해 LA에서 샌프란시스코 구간의 하이퍼루프 건설 비용은 약 75억 달러로 추정됩니다.

운송요금도 고속철은 LA-라스베이거스 왕복에 89달러인데 하이퍼루프의 경우 LA-샌프란시스코 왕복 요금이 약 60달러에 불과합니다. 하이퍼루프는 선로 지붕에 태양열 집광판을 설치해 동력을 얻는 친환경 운송수단이므로 연료비가 거의 들지 않기 때문입니다.

HTT에 의하면 안전 문제도 이상 없습니다. 빠른 속도로 움직이지만 튜브마다 진공상태를 통제함으로써 사고가 발생해도 튜브가 구간마다 분리돼 빠른 공기 주입 및 승객 대피가 가능하다는 것 인데요. 따라서 비행기보다 10배 안전하며 고장률은 1/10밖에 되지 않는다고 합니다. 

지난 7월 말, 또 다른 개발사인 하이퍼루프원은 네바다 사막에서 행해진 하이퍼루프 프로토타입의 시험주행에서 최고 시속 309㎞를 기록했습니다. 지난 5월에 행해진 시험주행의 최고속도 112㎞보다 무려 3배나 빨라졌습니다. 경쟁사인 HTT는 내년에 1.5㎞의 테스트 트랙을 완공하고 3년 내에 세계 최초로 200㎞ 길이의 트랙을 완공할 것이라고 밝혔습니다.

우리나라에서 추진하는 HTX 역시 1년 내에 테스트 베드를 만들 예정입니다. 또한 미국 기업 HTT와 2026년 시험운행을 목표로 한국형 하이퍼루프를 공동 개발하기로 합의했습니다. 이는 HTT가 하이퍼루프 주요 기술에서 한국을 세계 톱 수준으로 평가한 결과이기도 합니다. 

좁은 국토임에도 하이퍼루프의 기술 개발이 필요한 이유는 이 미래형 기술을 우리가 주도할 수도 있기 때문입니다.

한국과학창의재단 사이언스타임즈
이성규 객원기자
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