비행기보다 빠른 이동수단이 되기를 꿈꾸는 하이퍼루프(Hyperloop)는 최근 제안된 가장 흥미로운 기술 중 하나이다. 하이퍼루프는 도시와 도시 사이 수백 마일을 연결하는 통로를 초음속에 가까운 속도로 이동하는 캡슐 형태의 이동수단이다. 그들의 계획대로라면 자동차로 7시간, 비행기로 56분 소요되는(게이트에서 게이트까지는 약 1시간 20분) 로스앤젤레스에서 샌프란시스코 구간을 30분 만에 갈 수 있게 된다.


© Illustration by HTT_JumpStartFund_Omegabyte

이 기술제안이 흥미로운 것은 빠른 속도뿐만 아니라, 태양 전지판에서 얻은 에너지로 자급자족할 수 있을 만큼 운행에는 많은 에너지가 들지 않는다는 점에서 경제적이고 친환경적이다. 또, 밀폐된 튜브 통로를 통해 이동하기 때문에 날씨와 상관없이 운행할 수 있고, 지진 등의 자연재해로부터 안전하다. 건설비용에 대해서는 논란이 있지만, 고속철도 건설보다 저렴한 건설비용에 저렴한 운행비용으로 이용자의 부담을 덜 수 있을 것으로 보인다.

기술적인 부분을 들여다보면, 이것은 튜브 안의 공기압을 거의 진공 수준으로 낮춰서 포드(Pod) 안의 승객을 먼 거리까지 이동시키는 원리이다. 포드 정면의 거대한 공기 흡입구가 공기를 끌어와 그것을 포드 아래로 밀어내면 공기쿠션이 만들어져 포드는 바닥에서 살짝 뜨게 된다. 바닥에서 살짝 떠오르기 때문에 바퀴로 생기는 마찰의 저항이 없어서 손실되는 에너지가 거의 없으므로 적은 에너지로 운행할 수 있다.




©SpaceX_2013년 8월에 공개한 오픈소스에 실린 이미지

이것은 멋진 아이디어이기는 하지만 많은 사람의 머릿속에 당장 이것을 실현하기 어려운 이유를 열거하게 하기도 한다. 그런데 흥미로운 점은 관련 업계의 유능한 연구자들이 하이퍼루프를 현실로 만들기 위해 노력하고 있다는 것이다. 그것은 이 아이디어가 허무맹랑한 이야기는 아니라는 방증이기도 하다. 또 하나, 이 아이디어에 설득력을 실어주는 것은 이것을 제안한 사람이 모두가 불가능할 것이라고 했던 것을 가능으로 만든 사람, 일론 머스크(Elon Musk)이다. 그는 온라인 결제 서비스회사 페이팔(Paypal), 전기 자동차 회사 테슬라(Tesla), 민간 우주 항공회사 스페이스엑스(SpaceX) 등의 창업자로 실리콘밸리뿐만 아니라 전 세계가 주목하는 인물이다. 그는 하이퍼루프가 사람들을 한 도시에 살면서 다른 도시로 출근하게 해줄 것이라며, 그것은 그들에게 더 많은 자유를 줄 것이라고 주장한다. 그는 시간당 760마일(약 1,223Km)을 달리는 하이퍼루프가 지구에서 가장 빠른 고속 열차보다 3배 빠른 속도와 캘리포니아의 훨씬 느린 고속철도보다 수백억 달러 적은 비용으로 2029년 즈음에는 완공될 것으로 기대한다고 밝힌다.

일론 머스크는 그의 하이퍼루프 시스템을 만드는데 특정 회사를 지지하거나 자신만의 독자적인 시스템을 만들지도 않을 것이라고 한다. 그는 누구나 관심과 능력이 있는 단체가 그 아이디어를 발전시키기를 바라며 오픈소스 프로젝트로 이를 진행하고 있다. 2013년 8월 그가 하이퍼루프에 대한 자신의 제안을 담은 자료(http://www.spacex.com/sites/spacex/files/hyperloop_alpha.pdf)를 공개했을 때 이를 향한 열렬한 지지와 회의적인 시선이 대조적이었다.




©SpaceX

지난 1월 29, 30일 Texas A&M 대학교에서 있었던 디자인 위크엔드(Texas A&M Design Weekend)에는 미국 27개 주, 인도, 중국, 남아프리카 그리고 독일 등 20여 개국에서 천여 명의 학생들이 모였다. 각 팀은 자신의 포드를 공중에 뜨게 할 다양한 방법과 자신만의 하이퍼루프 포드 디자인을 선보였다.

하이퍼루프는 스페이스엑스와 따로 떼어 말할 수 없다. 비록 회사가 하이퍼루프를 짓고 있거나 단일 조직으로 일하고 있지는 않지만, 그들은 프로토타입 시스템의 개발을 이끄는 것을 돕고 있다. 스페이스엑스 하이퍼루프 대회(SpaceX Hyperloop Pod Competition)도 그러한 도움의 일환이다.


MIT Hyperloop team_Photo courtesy of Nargis Sakhibova

지난여름 시작된 이번 공모에서 매사추세츠 공과대학(MIT)팀이 종합부문 1위를 차지하였다. MIT 연구팀이 디자인한 포드는 550파운드(약 250kg) 무게로 알루미늄, 탄소섬유, 폴리카보네이트를 소재로 사용했다. 또 포드를 띄우기 위해 20개의 네오디뮴 자석을 사용한 자기부상시스템을 채용했다.


MIT Hyperloop pod design_Image courtesy of MIT Hyperloop Team

MIT 하이퍼루프팀의 프로젝트 매니저인 존 메이요(John Mayo)는 더 높은 속도에서 더 적은 항력으로 포드가 떠오르기 때문에 더 잘 작동한다며 포드를 띄우기 위해 최소한 시간당 22마일의 속도가 필요하고 스페이스엑스의 1마일 시험 트랙에서 시간당 최고 240마일 속도를 낼 것을 목표로 하고 있다고 밝혔다. 짧은 트랙이 주어진 만큼 MIT의 포드는 실패 없는 유압식 브레이크 시스템을 가지고 있다. 그들은 안전, 실현 가능성 등에 초점을 맞추어 포드를 디자인하였다. 존 메이요 자신도 처음에는 하이퍼루프에 회의적이었지만 충분히 실현 가능한 시스템이라고 확신하며, 화물이 되었든 승객이 되었든 언제 어딘가에서 하이퍼루프가 실현될 것이라고 믿는다고 밝혔다. 진짜 문제는 얼마나 싸게 건설할 수 있느냐와 정부의 허가를 받느냐가 관건이다.

MIT팀을 비롯하여 네덜란드 델프트 공과대학(Delft University of Technology), 위스콘신 대학(University of Wisconsin), 버지니아 공대 등 상위 추가 25개 팀에게는 6개월간 시험용 포드를 제작하고 캘리포니아 호손에 스페이스엑스가 짓고 있는 진공관 트랙에서 시험 운전할 기회가 주어진다.

일론 머스크는 웹사이트를 통해 이 대회를 통해 얻은 지식 또한 오픈 소스가 될 것이라고 알리며, 하이퍼루프 대회가 앞으로 또 열릴 것을 예고했다. MIT 학생들은 다른 팀들과 마찬가지로 포드를 만들고 이동하는데 드는 비용으로 약 십만 달러를 예상하고 모금을 하고 있다. 스페이스엑스 측은 전 세계 유력한 대학의 많은 참가자가 경합을 벌였던 이번 공모전을 통해 하이퍼루프에 관한 관심을 높이고 그들에 대한 회의적 시각을 반박하는 계기를 마련하였다.


다음으로, 기업부문에서 하이퍼루프를 연구하는 회사로는 하이퍼루프 테크놀로지스(이하 HT, Hyperloop Technologies), 하이퍼 트랜스포테이션 테크놀로지스(이하 HTT, Hyper Transportation Technologies) 두 곳이 있다.

2013년 8월 일론 머스크가 하이퍼루프 계획을 발표한 같은 달에 기업가 더크 알본(Dirk Ahlborn)이 공개모집(Crowd sourcing) 및 협업 플랫폼인 점프스타트펀드(JumpStartFund)를 공동 설립했다. 100여 명의 개발자, 엔지니어 그리고 과학자로 구성된 이 팀은 하이퍼루프를 그들의 첫 번째 프로젝트로 결정하였다. 3개월 뒤에 이 팀은 법인이 되고 HTT를 설립했다. 2014년 HTT는 튜브에 대한 타당성 조사 및 초기디자인을 발표했다. 이후 캘리포니아 키 밸리(Quay Valley)에 5마일(약 8km) 시험트랙 건설을 진행 중이다.


HTT_Rendering by HTT_JumpStartFund_Omegabyte 3D

그들은 에너지를 만들어내는 파일론뿐만 아니라 수분을 가둬서 가뭄 문제가 있는 지역에 사용할 수 있는 다른 파일론도 함께 연구해서 하이퍼루프 시스템의 다재다능함을 보여주려고 한다.

또 진공 펌프를 만들기 위해서는 하이퍼루프의 튜브를 일정하게 낮은 압력으로 유지해야 했기 때문에 독일의 전통 있는 진공전문 회사와 협력하였다. 하지만 HTT는 완전히 일론 머스크의 초기 계획을 따르고 있지는 않다. 일론 머스크는 공기쿠션으로 포드를 뜨게 하는 시스템을 제안했지만 HTT는 자기부상 시스템으로 그것을 대체하려고 한다. 기존의 자기부상열차와 차이점은 바람의 저항이나 다른 요소가 없이 진공 감압 밀폐된 튜브에서 훨씬 높은 속도를 낼 수 있다는 점이다. HTT는 2018년까지는 하이퍼루프가 일반에 공개될 수 있을 것으로 예상한다.


© Hyperloop Technologies

하이퍼루프 테크놀로지(이하 HT, Hyperloop Technologies)는 하이퍼루프를 구축하려는 또 다른 그룹이다. 2014년 차고에서 시작한 이 회사는 현재 5만 제곱피트의 시설에 120여 명의 직원을 가진 회사로 성장하였다. 미국의 막강한 네트워크 통신회사인 시스코(CISCO) 임원 출신인 롭 로이드(Rob Lloyd)와 우버(Uber)와 에어비엔비(Airbnb) 투자자인 쉐르빈 피쉐바르(Shervin Pishevar), 엑스 프라이즈 재단(XPrize Foundation)의 CEO 피터 다이아맨디스(Peter Diamandis)가 이끄는 만큼 막강한 실력을 갖춘 회사이다.

하지만 로이드와 그의 회사가 일반에 공개한 하이퍼루프에 대한 계획은 아직 없다. 대신 회사는 네바다 사막에 하이퍼루프 테스트 트랙을 건설하고 있다. 올해 말까지는 HT가 11피트(3.35m) 지름의 튜브 약 2마일(3.2km) 트랙을 완성할 것으로 예상한다.
(다음 링크에서 CNN머니를 통해 공개한 실물 크기의 시험트랙 건설장면을 볼 수 있습니다) http://money.cnn.com/video/technology/2016/01/06/hyperloop-technologies-web-summit-ces.cnnmoney/index.html

또 2017년에는 저압시스템을 갖춘 튜브를 구축하고 모터가 설치된 포드를 만들 것이다. 하지만 HT 는 포드를 띄우기 위해 자기부상, 공기쿠션 중에서 어떤 종류의 시스템을 사용할지 아직 결정하지 않았다.


© Hyperloop Technologies

하이퍼루프가 성공하기 위해서는 복잡한 문제들이 여전히 남아있다. 일론 머스크의 원래 계획대로라면 로스앤젤레스에서 샌프란시스코까지 60억 달러(한화 약 7조 4천억 원)가 들 것으로 예상했지만, 두 개의 단방향 트랙과 40개의 포드를 포함한 가격을 거기에 맞출 수 있을지 의문이다.

프로스트 & 설리번(Frost & Sullivan)의 자동차 및 운송 프로그램 관리자 비슈아스 샹카(Vishwas Shankar)는 로스앤젤레스에서 샌프란시스코까지 하이퍼루프는 대략 160억 달러(한화 약 19조 7천억 원 )가 들 것으로 예상했다. 기술분석가 롭 엔더를(Rob Enderle)은 실제로 콘셉트의 작업증거를 실제로 볼 때까지 하이퍼루프의 가능성을 장담할 수는 없다고 밝혔다. 또 시스템의 가능성을 증명할 수 있다고 하더라도 하이퍼루프는 수익창출, 안전 및 고객의 동의 이 세 가지 주요 장애물을 극복해야 할 것이라고 한다. 일론 머스크의 원래 보고서는 승객과 화물 모두를 운반할 수 있는 하이퍼루프 버전을 요구하지만 엔더를은 시스템이 철도로 이동되는 양의 화물만큼 이동할 수 없는 경우, 수익 문제를 겪을 것이라고 한다. 만약 충분한 수익을 창출할 수 있다고 하더라도 여전히 보안 문제가 남아있을 것이라고 한다. 비행기처럼 하이퍼루프도 테러리스트의 대상일 수 있기 때문이다. 하지만 이것을 소비자에게 알리고 그것을 극복할 방법을 입증한다면 오히려 소비자의 신뢰를 얻게 될 것이다.


© Hyperloop Technologies

만약 하이퍼루프가 현실화된다면 어디에 가장 먼저 설치될까? HTT의 쿡은 아시아나 중동이 될 것이라고 예상한다. 몇백 마일이 될 하이퍼루프의 전체 구간에서 분명 그것을 지지하지 않는 구간이 존재할 텐데 그나마 중국과 중동지역이 미국과 북유럽보다 규제가 덜 할 것으로 예상하기 때문이다. HTT는 세계순회를 하며 해당 지역의 기업 및 관계자들과 회의를 해오고 있다. 그들은 아시아, 특히 중국이 하이퍼루프에 대해 우호적인 규제 분위기를 가지고 있으며, 여전히 많은 수의 사람을 이동할 수 있으면서 대기오염을 줄이려는 열망이 크기 때문에 그곳이 하이퍼루프의 강력한 출발점이 될 수 있다고 기대한다.


© Hyperloop Technologies

HT의 로이드도 해외에서의 기회를 찾고 있지만, 그들은 승객뿐만 아니라 화물의 수송지를 찾고 있다. 규제의 관점에서 봤을 때 화물 시스템이 기회를 얻기가 쉬울 것이라며 그들은 규제 당국과 정부가 지원하고 그것을 지원할 자금이 있는 곳으로 갈 것이라는 입장이다. 중국이나 인도에서 이 해결책에 적극성을 보이지만 미국도 결코 하이퍼루프에 회의적인 것은 아니다. 미국 교통부 장관 앤서니 폭스(Anthony Foxx) 장관도 하이퍼루프에 대한 그의 지원을 표명한 바 있기 때문이다.  

아직은 꿈 같은 이야기인 화성의 식민지화가 “가능하다”고 믿는 일론 머스크에 따르면 하이퍼루프는 화성에서도 유용하게 사용될 것이다. 화성은 지구대기의 1% 정도의 밀도를 가지고 있으므로 튜브가 필요 없을 것이다. 하이퍼루프 콘셉트가 지구에서 작동하기 위해서는 공기저항을 줄일 강철 저압 튜브와 알루미늄 포드가 필요하다. 포드는 시간당 약 800마일까지 속도가 올라간다. 만약 이것이 화성에 지어진다면 공기 감압이 필요하지 않기 때문에 튜브는 필요하지 않고 트랙과 포드만 있으면 된다.

과연 하이퍼루프가 인류 삶의 모습을 바꿔놓을 이동수단이 될 것인지, 그렇다면 얼마나 빨리 그날이 올 것인지 기대가 된다. 지금 인류는 하이퍼루프가 되었든 다른 모습의 어떤 것이 되었든 간에 곧 다가올 혁명을 맞을 준비를 해야 할 것이다.


리포터: 서효진


*관련 홈페이지

-SpaceX 하이퍼루프
http://www.spacex.com/hyperloop

-하이퍼 트랜스포테이션 테크놀로지스(HTT, Hyper Transportation Technologies)
http://hyperlooptransp.com/

-하이퍼루프 테크놀로지스(HT, Hyperloop Technologies)
http://hyperlooptech.com/

-매사추세츠 공과대학(MIT) 하이퍼루프팀 
http://hyperloop.mit.edu/

https://www.yahoo.com/tech
http://news.nationalgeographic.com/


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