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하이퍼루프: 고속 철도의 미래가 형성되고 있다 하이퍼루프: 고속 철도의 미래가 형성되고 있다
철도의 중요성
현代 시대는 내연 기관, 비행기, 그리고 최근에는 전기 모터에 의해 지배되는 것으로 생각할 수 있습니다. 그러나 산업 시대는 다른 기술의背에 세워졌습니다: 철도입니다.
저렴한 비용으로 물자를 내륙으로 이동할 수 있는 방법을 만들어내면서, 철도와 기차는 생산성을 대폭提高했습니다.
오늘날까지, 모든 산업 경제는 제조를 지속하기 위해 철도에 의존합니다. 특히 해상 무역으로 지원되는 연안 지역을 제외하고, 철도는 원자재와 벌크 산업 제품을 운송하는 데 특히 중요합니다.
일부 경우에는 극단적인 형태를 취할 수 있습니다. 예를 들어, 마우리타니아의 사하라 사막 한가운데 있는 철광석 채굴 센터와 3km 길이의 기차를 연결하는 704km(437mi) 철도 노선이 있습니다. 이 기차는 200-300개의 화물 차량을 탑재하여 한 번에 25,000톤 이상의 물자를 운송합니다.
출처: CNN
기차의 주요优势은陸上運送方法中에서 가장 에너지 효율이 높은 것입니다. 이것이 기차를 수백만 톤의 화물을運送하는 데 선호되는 選択肢이 되는 이유입니다.
まだ 산업에서 중요하지만, 대부분의 국가에서 기차는 개인 교통 수단으로는 뒤처졌습니다. 기차는 비행기보다 느리고, 자동차와 고속도로보다 유연하지 않습니다. 이것은 도시 지역의 지하철과 일부 통근 열차를 제외하고, 기차는 일반적으로 도시 간을 이동하는 수단으로 간주되지 않는다는 것을 의미합니다.
기존의 대중교통 수단은 네 가지 종류가 있습니다: 철도, 도로, 물, 공기.
이러한 수단은 상대적으로 느리거나(예: 도로, 물), 비싸거나(예: 공기), 또는 상대적으로 느리거나 비싸거나(예: 철도) 둘 다 될 수 있습니다.
이것은 유럽과 중국에서 대규모 고속 철도 네트워크에大量 투자한 경우와 같이 다를 수 있습니다.
출처: Reddit
그러나 현재의 고속 철도 기술은 여전히 대부분의 항공 여행보다 3배 느립니다. 이것은 고속 철도가 높은 교통량 지역, 상대적으로 짧은 거리, 그리고 더 많은 시간을 여행하는 데 동의하는 승객들에게만 적합하다는 것을 의미합니다.
기차와 철도의 완전한 재고는 이것을 변경할 수 있습니다. 이 아이디어는 2013년에 엘론 머스크에 의해 제안되었으며, “하이퍼루프”라는 이름이 붙여졌습니다.
초고속의 도전
저속 및 200-300 km/h(125-185 마일/시간)에서, 기차의 주요 문제는 안전하게 그리고 편안하게 철로 위를 이동하는 것입니다. 이것은 지난 세기 동안 해결된 문제이며, 현재는 잘 이해된 기술입니다. 그러나 고속 기차의 경우에는 최신의 제조 및 유지 보수가 필요합니다.
더 높은 속도로 가면 몇 가지 다른 문제가 발생합니다.
레일 마찰과 매그레브의 해결책
첫 번째 문제는 레일과 마찰입니다. 이것은 “일반” 고속 기차에도 이미 문제입니다. 해결 방법은 기차가 실제로 레일을 닿지 않고 레일 위에 부유하는 것입니다.
이것은 매그레브(자기 부상) 기술의 원리입니다. 일련의 자기장이 기차를 위로 밀어올리고 앞으로 밀어냅니다.
출처: 에너지부
이것은 초전도 자기장과 매우 낮은 온도에서 냉각이 필요한 문제입니다.
이것은 비용이 많이 들지만 가능합니다. 현재 중국, 일본 등에서 상업적인 매그레브 노선이 운영 중입니다.
초고속에서의 공기 저항 장벽
두 번째 문제는 공기 저항입니다. 속도가 증가함에 따라 공기 저항도 기하급수적으로 증가하여 고속 기차와 매그레브가 가능한 한 공기 역학적인 프로필을 채택하도록 강제합니다.
공기 저항으로 인한 추가 문제는 기차가 1,000 km/h(620 mph) 범위에 도달하면 음파를 발생시킬 수 있다는 것입니다. 이것은 주변 사람과 건물, 그리고 철도 인프라 자체 모두에게 매우 바람직하지 않습니다.
이것이为什么 고속 매그레브 기술의 상한 제한은 600 km/h(372 mph) 범위에 있다고 믿어집니다. 중국의 최신 매그레브 설계의 목표입니다.
궁극적으로, 더 공기 역학적인 프로필은 도움이 될 수 있지만, 공기 저항은 전통적인 철도 수송의 속도를 영원히 제한할 것입니다.
이것이 하이퍼루프 개념의 핵심입니다. 공기 저항 문제를 매그레브가 레일 마찰 문제를 해결한 것과 같이 제거하는 것입니다.
하이퍼루프의 초기 개념
하이퍼루프의 아이디어는 매그레브 기차를 공기 중을 거의 제거한 관에 넣는 것입니다.
이것은 공기 저항을 완전히 제거하여 1,000 km/h의 속도를 가능하게 할 것입니다. 이 속도는 로스앤젤레스에서 샌프란시스코까지 30분 만에 이동할 수 있을 것입니다.
더 높은 속도는 하이퍼루프와 같은 설계에서 이론적으로 가능합니다. 속도는 4,000 km/h(2,500 mph)까지 논의되고 있습니다.
주요优势
하이퍼루프의 가장 강한 논리는 기차와 비슷한 방식으로 탑승하고 사용할 수 있을 것입니다. 비행기와 비교할 수 있는 속도에도 불구하고 말입니다.
이것은 수하물에 대한 제한이 훨씬 더 느슨해지고, 공항의 보안 검사와 탑승 절차가 훨씬 더 간단해질 것입니다. 이러한 절차는 종종 여행 시간만큼이나 많은 시간을 소요합니다. 특히 짧은 거리 또는 중거리 비행의 경우입니다.
또한 하이퍼루프 역은 도시 중심부에 더 가깝게 지어질 수 있습니다. 하이퍼루프 열차/캡슐은 1,000km/h로 여행할 수 있지만 더 느리게 갈 수 있습니다. 따라서 도시 중심부에서 대도시에 도착하는 데 필요한 통행 시간을 줄일 수 있습니다.
안전성도 또 하나의 논리가 될 수 있습니다. 하이퍼루프의 안전성은 아직 보장할 수 없습니다(아래 참조). 그러나 그것은 항공 여행보다 훨씬 더 안전할 수 있습니다.
마지막으로, 아직 매우 불확실하지만, 하이퍼루프의 인프라 비용은 운영 비용이 항공 여행보다 낮기 때문에 상환될 수 있습니다. 현지 전력망 또는 태양 에너지를 사용할 수 있는 가능성도 전력 비용을 줄이고 탄소 배출을 줄이는 데 도움이 될 것입니다.
출처: Visionas
기술적 제한
진공 공학의 도전
하이퍼루프의 개념은 원리적으로 간단하지만, 실제로 구현하는 것은相当 복잡합니다. 많은 엔지니어링이 필요하며, 궁극적으로 선택할 설계 또는 재료에 대한 질문이 있습니다.
가장 큰 문제는 필요한 공기 진공의 생성과 처리입니다. 초기 백서에서는 0.015 psi(100 Pa)를 상상했습니다. 이것은 화성의 압력의 1/6 또는 지구의 압력의 1/1000입니다.
산업용 진공 펌프의 효율은 압력이 감소함에 따라 기하급수적으로 감소하므로, 관의 압력을 낮추는 것의 추가적인 이점은 펌프의 복잡성이 증가함에 따라 상쇄될 것입니다.
이러한 수준의 진공은 안전하게 처리되어야 하며, 통제되지 않는 재압력이 발생할 경우 치명적인 사고를 유발할 수 있습니다.
적절한 공기 잠금 장치와 정상적으로 압력이 유지되는 기차역에 연결하기 위한 도킹 시스템도 필요합니다.
에너지 공급
저압 환경에서는 에너지 공급이 지속적으로 필요합니다. 초기 설계에서는 하이퍼루프 관을 따라 太陽전지판이 있을 것으로 상상했습니다. 이것은 배터리와 결합하여 에너지를 공급하고 “자급자족”을 가능하게 할 것입니다.
전체적으로 에너지 소비는 비행기와 비교할 때 주요 문제가 되지 않을 것입니다.
그러나 이것은 하이퍼루프의 경제적 경우를 약화시키고, 초전도체를 초전도 상태로 유지하고 관을 진공 상태로 유지하는 높은 에너지 소비로 인해 이 수송 방식이 정상 철도 노선보다 훨씬 더 비싼 것으로 만들 것입니다.
진공 환경에서의 재료 도전
진공으로 인해 발생하는 또 다른 문제는 많은 재료가 매우 낮은 공기 압력에서 다르게 행동한다는 것입니다.
특히, 전통적인 철근 보강 콘크리트는 진공 환경에서歪む 또는龜裂할 수 있으며, 표준 콘크리트는 내부 공기 압력이 0에 가까워질 때 분해될 수 있습니다.
새로운 재료가 필요할 것입니다. 일부는 이미 테스트 중입니다(아래 참조).
진동 및 승차감 문제
하이퍼루프의 초기 테스트에서 나타난 또 하나의 잠재적인 실패 지점은 600km/h 이상의 속도에서 강한 진동의 발생입니다.
이 진동이 해결되지 않으면 승객의 경험은 물리적으로 불편하고,甚至 불가능할 것입니다. 또한 하이퍼루프 구성 요소를 정상적인 사용에서 손상시킬 것입니다.
승객 안전 및 비상 프로토콜
这样的 속도에서 주요 관심사는 물론 안전성입니다. 정지 속도에서 발생하는任何 충돌은 모든 승객에게 즉시 치명적일 것입니다. 또한 충돌 현장周围의 사람들에게도 치명적일 수 있습니다.
이것은 하이퍼루프가 지하 또는 지상에서 교통 사고, 교차로 등으로부터 보호되는 높이에 지어져야 함을 의미합니다.
궤도 경로는 거의 완벽하게 직선이고 평탄해야 하며, 이러한 속도에서 회전하는 것은 매우 어려울 것입니다. 이것은 하이퍼루프 아이디어를 산악 지형에 구현하는 것을 제한할 수 있습니다.
지진이나 다른 자연 재해는 하이퍼루프 차량이 빠르게 속도를 줄일 수 있도록 kịp間に 감지되어야 합니다.
또 다른 문제는 차량 내의 비상 상황을 어떻게 처리할 것인가입니다. 대부분의 경우, 항공기와 유사하게, 가장 가까운 역으로 빠른 여행이 필요할 것입니다.
만약 차량이 중간에 끊기거나 걸리면, 재압력화 시스템과 정기적인 승객 대피 지점이 궤도 설계에 포함되어야 합니다.
초기 테스트
이 아이디어는 엘론 머스크의 인기에 힘입어 즉시 많은 추종자를 얻었습니다. 하이퍼루프 원(구 버진 하이퍼루프)이 개발 중이었으나, 2023년에 자금이 다 떨어져 최종적으로 폐쇄되었습니다.
이 세트백은 많은 사람들이 개념의 죽음을 선포하도록 이끌었습니다. 그러나 이것은 прежATURE였습니다. 다른 하이퍼루프와 같은 이니셔티브는 현재 진행 중입니다.
유럽 및 미국
활발한 하이퍼루프 회사 중 하나는 네덜란드의 Hardt Hyperloop입니다. 2024년 9월에 하이퍼루프 차량을 성공적으로 테스트했다고 발표했습니다. 이것은 차량이 이동하고 진공이 유지되는 것을 증명하는 첫 번째 단계입니다.
이것은 2024년 12월에 유럽 하이퍼루프 센터에서 성공적인 레인 전환 테스트에 의해 ตาม되었습니다.
이탈리아 하이퍼루프TT는 2023년에 원형 캡슐을 공개했고, 이탈리아 항공우주 산업의 거대 기업 레오나르도와 이탈리아의 최대 엔지니어링 계약자인 WeBuild와 베니스-메스트레와 파두아를 연결하는 “하이퍼 트랜스퍼”를 위한 합작 투자를 체결했습니다. 이 테스트 라인은 이탈리아와 하이퍼루프TT를 세계적으로 대부분의 경쟁자보다 앞으로 밀어넣을 것입니다.
전반적으로, 회사는 화물 수송에 더 중점을 두고 있으며, 최근 브라질의 산토스 항과 상파울루를 연결하는 549km(341마일) 노선에 대한 타당성 연구를 수행했습니다. 캄피나스와 상 若제 두 리우 프레투와 같은 주요 도시를 거치게 됩니다.
양방향 시스템은 600km/h(370mph)에서 5,600 TEU(20피트 Equivalent Unit)를 하루에 운송하여 수시간 또는 수일이 아닌 몇 분만에 통행 시간을 줄일 것입니다.
또 다른 비교적 활발한 회사인 엘론 머스크의 보링 컴퍼니는 2022년에 마지막 하이퍼루프 테스트를 수행했습니다. 그러나 현재로서는 보링 컴퍼니가 더 단순한 “루프”에 더 집중하는 것으로 보입니다. 이것은 고속으로 차량을 특정 목적지 사이에서 운송하는 것입니다.
“루프는 하이퍼루프의 발판입니다. 루프는 도시 내의 교통을 위한 것입니다.
하이퍼루프는 도시 간을 위한 것입니다. 그것은 150 마일/시간보다 훨씬 빠를 것입니다.”
엘론 머스크
인도
인도 기술学院 마드라스에 있는 TuTr 하이퍼루프는 자와할랄 네루 항구 트러스트(JNPT)와 팔가르 지역의 바드하반 항을 연결하는 자신의 하이퍼루프 설계에 대해 작업하고 있습니다.
이 매우 야심적인 프로젝트는 인도가 고속 철도 분야에서 뒤처져 왔던 것을 고려할 때 인도를 앞으로 밀어넣을 것입니다. 이전의 노력은 널리 실패한 것으로 간주되었습니다I will provide the translation in the same format as the original text, without translating any brand names, company names, or URLs.
… (rest of the translation remains the same)
