2000km/h의 초고속 열차를 실현함에 있어서,
가장 중요시 해야 할 것은 크게 2가지로 2000km/h까지 완주가 가능하냐는 문제와
연료 효율성의 문제인데,
속도가 빨라질수록 공기저항력이 높아져서, 연료 효율이 크게 낮아지기 때문이야.
현존하는 고속 기차의 경우 600km/h의 속도를 넘게 되면 마찰력이 감소해서,
엔진의 추력이 높아져도, 추진력을 낼수 없는 기술적 제약이 있어.
속도가 빨라지면 공기가 기차를 들어 올리면서 접지력이 떨어지기 때문에 마찰력이 감소하는 일이 생기는거지.
그러면 더이상 추진을 해도 속도를 높일수 없고,
마찰력이 감소하고 있는 시점에서 제트 엔진을 가동하면 앞 부분의 기차가 들어 올려지는일이 생기는거야.
비행기가 하늘을 나는것과 유사하지.
하지만 하이퍼 루프 아진공 터널에서는 속도를 빠르게 할수록,
접지력이 높아지면서, 오히려 마찰력이 증가하는데, 공기가 없기 때문이야.
그래서 아진공 터널에서는 1200km/h의 최고 속도를 내기 위해서
마찰력을 낮춰야해.
그럴려면 바퀴를 더 가볍게 만들고 면적을 넓혀서 마찰 계수가 높아도, 바퀴당 무게 부하를 줄여서,
마찰력을 낮춰주는게 필요한거야.
그 문제를 해결할수있는 최고의 바퀴가 있는데 에어 고무 바퀴를 쓰는거지.
자동차 개조쇼에서나 볼수있는 대형 바퀴인데, 기차에 이것을 여러개를 다는거야.
바퀴를 크게 여러개 설치하는 이유는 바퀴 하나당 무게 부하를 줄여서 바퀴의 마찰력을 줄이기 위해서인데,
기차 무게를 바퀴의 총 면적에 비례하게 분산되면서 부하가 줄면 마찰 계수를 낮추지 않더래도 마찰력이 줄어드는거지.
공기를 가득 체운 고무 바퀴는 면적이 늘어나도 아진공 터널은 공기가 없기 때문에,
공기 저항을 고려할 필요가 없는거야.
이렇게 기차에 고무 바퀴 여러개를 장착하고,
AWD 구동으로 엔진에서 만들어진 동력을 모든 바퀴에 동시에 추진하는 방식의 고무 바퀴 열차를 만드는게 핵심이야지
하이퍼 아진공 터널 안에 기차 A가 있는데,
B-1과 B-2의 고무 바퀴를 설치하고, 레일 위에서 달리게 하는거야.
커브 구간에서 레일이 벽 옆면에 가깝게 해서 원심력을 상쇄하도록 하고,
C-1과 C-2에 부착되어있는 서스펜션과 이탈 방지기를 설치하는데,
커브 구간에서 원심력에 의해 생기는 부하를 C-1과 C-2에서 흡수해 추진력으로 전환하면서
기차를 안정시키는거야.
속도에 맞게 서스펜션 용량을 충분하게 설치하면되는데, 기차의 안정성을 보장하는 시설이기도 하지.
이 과정에서 속도가 감소되는 일이 생기는데, 이것을 막기 위해서 자이로스코프를 사용하는거지.
1900년도 영국의 과학자 루이스 브레넌은 자이로스코프를 기차에 달아서 무게 중심을 잘 잡게 했는데
루이스 배레넌이 설치한 대형 자이로스코프를 중심에 설치하고,
바퀴 부분에 한개씩 소형 자이로스코프를 설치하면서
중심에 있는 자이로스코프 2개가 양쪽 1개씩 설치된 자이로스코프를 결합해서,
무게 중심에 대한 부하를 바퀴 전면적에 골고루 분산시키도록 해서 안정성을 높이고,
2000KM/H 속도로 달리는 기차가 갑자기 45도로 회전하더래도 무게 중심을 잡아주면서,
양쪽 서스펜션에 가해지는 충격을 최소화 해서 기차의 속도 감소를 상쇄 시키는거야.
물론 커브 구간에서 속도를 낮춰서, 600KM/H의 속도로 지나가고, 다시 속도를 높이면 되겠지만,
급 커브 구간에서 최소한의 손실로 최대의 속도로 달릴려면 이 장치가 필요하다는거지.
비행기가 착륙하기 전에 접어둔 바퀴를 피듯이 커브 구간에 대기를 하고 있다가 원심력을 상쇄시키는거야.
기차 칸 마다 적절하게 배치하면 이런 S자를 초고속으로 이동하면서 균형을 유지할수있는거지.
초고속으로 움직이면 생기는 승차감 문제도 해결할수있어.
중간에 있는 기체 안에 독립적인 공간을 자이로스코프 기술을 적용해,
커브를 돌더래도 일정한 상태를 계속 유지하게 하는거지.
그리고 기차 내부에서 유리문들이 3D로 만들어서, 테마 파크처럼 만들수있어.
마치 깊은 바다로 잠수함이 들어간것 처럼, 내석의 모든 시설을 투명 3D 패널로 바꾸는거지.
LED 기술의 발전이 여기에 도입되는거야.
15분정도 되는 바다 여행 테마를 기차 내부 안에서 보면 서울에서 출발해 부산에 도착하는거지.
그리고 전용 도로 개념이 필요한데,
A는 기차가 600KM/H의 속도 이하로 달릴때 가는 도로인데,
바퀴에 마찰력이 낮아서 추진력이 낮을수있는데,
인위적으로 도로의 마찰력을 높여줘서, 속도를 높이고,
B는 고속 도로로 600KM/H이상 3000KM/H 미만의 속도로 달리는 직선 도로인데,
도로의 마찰력을 최소화 해서, 속도 증가에 따른 마찰력 증가에 따른 속도 저하 문제를 해결하는거야.
아진공 터널에 고무 바퀴를 많이 단 기차의 최고 속도는 3000KM/H 이상 일 수도 있어.
그리고 공기 저항이 없기 때문에 기차는 더 가볍게 만들수있지.
그리고 바퀴 면적 당 무게 부하를 낮추게 되면 마찰계수가 높더래도 마찰력이 낮아지는거야.
자가 부상 기차가 아니라 고무 바퀴 기차로 초고속 추진 하이퍼루프 열차를 만든다면
지금 당장 1200KM/H의 기차도 만들수있어.
공기 저항을 고려하지 않기 때문에 바퀴 크기가 커지는것은 문제될게 아니지.
미래에는 3000KM/H의 속도로 이동이 가능한 초고속 열차가 가능해질수도있어.
그런데 이런 열차에 사용되는 배터리는 전기 배터리여야 하는데,
수소 연료 전지 배터리의 경우, 산소를 공급해야만 가능하기 때문에, 이런 곳에서는 사용될수 없지.
이 3000KM/H의 기차에 핵 연료를 사용할수도있어
