[논문]친환경적 미래교통시스템의 구축을 위한 튜브운송기술의 현황과 전망

권혁빈; 장승엽

문제 정의

공압 추진 방식은 튜브 내에서 발생하는 높은 공기저항의 문제를 원천적으로 해결할 뿐만 아니라 에너지 효율이 증대하고, 운송체인 캡슐에 별도의 추진기관이 필요하지 않기 때문에 구조가 간단하고 제작비용이 저렴한 특성이 있다. 그러나, 공압 추진방식은 고속주행과 캡슐의 정교한 제어가 힘들다는 문제점이 있기 때문에 최근에는 기존의 휠-레일 시스템에 서부터 리니어모터 및 자기부상기술 등을 이용한 새로운 추진/부상기술을 튜브운송에 적용하여 보다 효율적이고 안전한 시스템을 개발하고자 시도하고 있다. 자기부상기술을 도입할 경우 튜브구조물과 차량과의 동적상호작용 해석기술이 구조물과 차량의 설계에 있어 매우 중요한 핵심기술이 된다.
본 고에서는 기존 육상교통의 한계를 극복하고 고밀도 고속운송을 실현할 친환경적인 미래 신교통시스템으로 주목받고 있는 튜브운송기술의 개념과 역사, 최신 연구 동향과 앞으로의 발전방향 등에 대해 살펴보았다.
, 그리고 세계 각국에서 제안되고 있는 튜브운송기술에 대한 연구를 소개하고 각각의 시스템에 대한 특징을 비교 . 분석한 후 향후 튜브운송기술의 개발 방향과 전망에 대해 논하고자 한다.

제안 방법

본 고에서는 이러한 튜브운송기술의 개념과 역시., 그리고 세계 각국에서 제안되고 있는 튜브운송기술에 대한 연구를 소개하고 각각의 시스템에 대한 특징을 비교 . 분석한 후 향후 튜브운송기술의 개발 방향과 전망에 대해 논하고자 한다.
그 중에서 대표적인 사례로서 화물 운송용으로 개발되고 있는 TubExpress今, CargoCap'과 여객용으로 개발 중인 ET36), Hextaxi71, 그리고 Tubeway8' 등 5가지 기술에 대한 개발 현황을 조사하였다.
CargoCape 도시 내에 설치된 복잡한 튜브 네트워크에서 운용되기 때문에 많은 분기부를 통과하게 된다. 따라서, 무감속 분기기술을 적용하여분기부 통과 시의 속도저하를 방지하여 운송용량을 증대할 수 있도록 하였다. ET3는 개인여행을 목적으로 하기 때문에 가장 작은 1.

성능/효과

셋째, 디젤연료를 사용하는 트럭에 비해 전기에너지를 사용하는 TubExpress는 트럭보다 1/3 정도의 에너지를 사용하며 이는 전체 석유 소비를 낮추는데 기여한다. 넷째, 도로교통수단에 비해 교통체증이나 오염물질 배출을 현저하게 낮출 수 있다. 마지막으로 자동운전, Pallet를 적재할 수 있는 소형 캡슐사용, 정시 배송, 적재 및 자재 관리비의 감소 등이 가능하므로 전체적인 수송비용을 최소화 할 수 있다.
첫째, 지상의 교통수단과 인터페이스 없이 지하를 통해 화물을 수송하기 때문에 사람들의 이동과 화물의 수송을 분리할 수 있으며, 화물수송 트럭으로 인해 발생하는 인명 및 재산 피해를 크게 줄일 수 있을 것을 기대된다. 둘째, 트럭운송의 경우 무거운 대형 트럭의 이동으로 인해 도로의 파손 등이 발생하여 이로 인해 많은 유지보수 비용이 발생하지만 TubExpiess는 이와 같은 비용이 거의 필요 없다. 셋째, 디젤연료를 사용하는 트럭에 비해 전기에너지를 사용하는 TubExpress는 트럭보다 1/3 정도의 에너지를 사용하며 이는 전체 석유 소비를 낮추는데 기여한다.
넷째, 도로교통수단에 비해 교통체증이나 오염물질 배출을 현저하게 낮출 수 있다. 마지막으로 자동운전, Pallet를 적재할 수 있는 소형 캡슐사용, 정시 배송, 적재 및 자재 관리비의 감소 등이 가능하므로 전체적인 수송비용을 최소화 할 수 있다.
먼저, 안전성의 측면에서 볼 때 튜브구조는 외부환경과 운송 체를 완전히 단절하기 때문에 강우나 강풍 등 기상 조건을 배재하여 안전성을 향상시킬 수 있고, 시스템 외부에 존재하는 인명을 완벽하게 보호할 수 있다. 또한 튜브가 지하 공간이나 지상 위에 설치되기 때문에 외부인의 접근이 어려우므로 현대에 있어 점점 중요성이 더해가는 보안의 문제에 있어서 더 유리한 구조임을 알 수 있다.
둘째, 트럭운송의 경우 무거운 대형 트럭의 이동으로 인해 도로의 파손 등이 발생하여 이로 인해 많은 유지보수 비용이 발생하지만 TubExpiess는 이와 같은 비용이 거의 필요 없다. 셋째, 디젤연료를 사용하는 트럭에 비해 전기에너지를 사용하는 TubExpress는 트럭보다 1/3 정도의 에너지를 사용하며 이는 전체 석유 소비를 낮추는데 기여한다. 넷째, 도로교통수단에 비해 교통체증이나 오염물질 배출을 현저하게 낮출 수 있다.
앞서 근대 육상교통의 발전을 살펴보면서, 새로운 교통수단의 출현에는 핵심기술(key technology)의 발명이 전제되는 것을 알 수 있었으며, 철도의 경우 고압증기기관, 도로의 경우에는 내연기관이 각 교통수단의 지배적 등장을 가능하게 하였음을 알 수 있었다. 튜브운송의 경우에서도 좁은 튜브 내에서의 공기저항을 효율적으로 극복할 수 있는 튜브 내 추진기술이 튜브운송기술의 성패를 좌우할 것으로 판단된다.
이상의 정의에서 알 수 있듯이 튜브운송은 튜브를 인프라로 이용하고 캡슐을 단위로 하여 운송을 한다는 것이 가장 큰 특징이다. 튜브운송기술은 일반 터널보다 상대적으로 훨씬 작은 크기의 튜브가 사용되기 때문에 건설비를 줄일 수 있고, 토지점유율을 최소화할 수 있으며, 중앙제어방식 등을 적용함으로써 고밀도 운송을 실현할 수 있고, 기상 조건에 따른 운행 제한을 줄일 수 있으므로 용량을 극대화할 수 있어서 그만큼 에너지 효율이 높아지며, 그 밖에도 안전, 환경측면에서 많은 장점을 확보할 수 있다-

후속연구

그리고 다양한 안전시스템을 도입하여 기존 철도나 항공시스템에 비하여 매우 안전할 수 있다. 圧한 튜브 내를 이동하는 글라이딩 캡슐의 설계를 변경하여 다양한 크기 및 형태의 화물 수송용이나 개인적인 용도로 활용할 수 있을 것이다.
전기에너지를 사용하기 때문에 배기가스 배출을 저감하고 석유에너지 고갈에 따른 고유가 추세를 고려한다면 운송비용의 절감효과도 점점 커질 것으로 예상된다. 그리고, 중앙집중식 제어를 이용하기 때문에 정시성이 확보되고 24시간 무인운전체계를 통해 운용비의 절감이 가능할 것으로 기대된다. 이상의 특징들은 경전철 시스템과 정성적으로 동일하지만, 철도시스템에 기반하는 경전철 시스템의 성능 특성이 일정한 범위 내에서 예측 가능한 반면, 튜브운송기술은 신기술 적용 시 보다 향상된 정량적 특성을 갖는 시스템의 설계가 가능할 것으로 기대된다.
보인다. 따라서, 튜브운송기술이 갖는 고유의 본질적 장점이 효율적인 추진기술 및 인프라 구축기술과 잘 결합된다면 미래 교통수단의 유력한 대안으로 자리매김 할 수 있을 것으로 기대된다.
이와 같이 진공 또는 아진공 상태의 튜브 구조물을 실현하기 위해서는 대용량의 진공기술이 필요하고, 항공기에 준하는 안전장치와 튜브구조물 내에서의 승객대피 등 안전/방재 시스템이 중요하게 고려되어야 한다. 또 튜브를 이루는 재료는 공기 유출을 막을 수 있을 정도로 충분히 밀실해야 하므로 기밀성이 높은 건설재료기술도 필요하며, 또한 정거장에서는 승객이 타고 내릴 때 필요한 air-lock system 기술도 적용되어야 할 것이다. 이런 여러가지 기술적 한계를 극복하고 저렴한 비용으로 튜브를 진공으로 유지하는 기술이 개발되어 튜브운송시스템에 도입된다면 , 튜브운송기술을 이용한 음속 이상의 속도에서 운행이 가능하여 대륙 간 초고속 육상운송의 실현도 기대해볼 수 있을 것이다.
또 튜브를 이루는 재료는 공기 유출을 막을 수 있을 정도로 충분히 밀실해야 하므로 기밀성이 높은 건설재료기술도 필요하며, 또한 정거장에서는 승객이 타고 내릴 때 필요한 air-lock system 기술도 적용되어야 할 것이다. 이런 여러가지 기술적 한계를 극복하고 저렴한 비용으로 튜브를 진공으로 유지하는 기술이 개발되어 튜브운송시스템에 도입된다면 , 튜브운송기술을 이용한 음속 이상의 속도에서 운행이 가능하여 대륙 간 초고속 육상운송의 실현도 기대해볼 수 있을 것이다.
그리고, 중앙집중식 제어를 이용하기 때문에 정시성이 확보되고 24시간 무인운전체계를 통해 운용비의 절감이 가능할 것으로 기대된다. 이상의 특징들은 경전철 시스템과 정성적으로 동일하지만, 철도시스템에 기반하는 경전철 시스템의 성능 특성이 일정한 범위 내에서 예측 가능한 반면, 튜브운송기술은 신기술 적용 시 보다 향상된 정량적 특성을 갖는 시스템의 설계가 가능할 것으로 기대된다. 신 교통기술의 개발 시 고려해야 할 중요한 특성 중 하나는무감속 분기기 술이다.
해결책이 될 수 있다. 첫째, 지상의 교통수단과 인터페이스 없이 지하를 통해 화물을 수송하기 때문에 사람들의 이동과 화물의 수송을 분리할 수 있으며, 화물수송 트럭으로 인해 발생하는 인명 및 재산 피해를 크게 줄일 수 있을 것을 기대된다. 둘째, 트럭운송의 경우 무거운 대형 트럭의 이동으로 인해 도로의 파손 등이 발생하여 이로 인해 많은 유지보수 비용이 발생하지만 TubExpiess는 이와 같은 비용이 거의 필요 없다.
CargoCap 시스템은 기존의 도로교통수단이 주로 담당하던 화물수송의 큰 분담률을 상당량 줄일 수 있을 것으로 평가되고 있다. 화물운송 지역과 운송량이 확대되어 네트워크를 형성할 경우 도로교통에서 발생하는 교통 혼잡을 획기적으로 줄이고, 교통 혼잡으로 발생하는 연료 소모 및 매연으로 인한 환경오염을 줄이는데 기여를 할 것이다.

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