공기역학적 측면에서 하이퍼튜브 단위시험 실현가능성에 관한 연구

초록

하이퍼튜브는 한국철도기술연구원에서 연구중인 진공튜브 자기부상열차의 한국형 모델로, 기존 철도의 고속화에 큰 걸림돌인 기계적 저항을 자기부상을 이용하여 제거하고 공기 저항을 진공튜브를 이용하여 극복한 차세대 초고속 교통수단을 말한다. 하이퍼튜브는 1/1,000 기압에서 최고속도 시속 1,200 km를 목표로 개발 중인데, 이의 구현/검증을 위해서는 가/감속 거리를 고려하여 10 km 이상의 시험선과 튜브/진공펌프 등 막대한 비용이 요구된다. 따라서 본사업의 리스크를 줄이기 위해 단위 기능시험을 통한 하이퍼튜브의 추진/부상 등의 성능에 대한 검증이 필요하며, 이에 하이퍼튜브 단위시험은 2 km 시험선, 대기압 조건에서 최고속도 시속 250 km으로 추진/부상 성능을 검증하는 것으로 계획하고 있다. 단위시험 모델의 공기저항은 저속(약 1/5 수준)으로 인해 감소하지만, 진공이 아닌 대기압 환경에서 주행함에 따라 높은 밀도(1,000 배 수준)에 의해 크게 증가한다. 또한 단위시험 모델은 개활지에서 주행함에 따라 형상에 의한 영향 또한 튜브와의 간섭효과가 있는 하이퍼튜브와는 크게 달라지게 된다. 따라서 따라서 단위시험 모델의 설계와 적절한 구현을 위해서는 공기역학적 측면에서 검토가 필요하다. 본 연구에서는 CFD (Computational Fluid Dynamics) 해석을 이용하여 하이퍼튜브 단위시험 모델의 공기저항을 예측하였으며, 공기역학적 측면에서 하이퍼튜브 단위시험을 검토하고 실현가능성을 확인하였다.