아음속 하이퍼루프 차량용 고정밀-원거리 라이다 위치검지장치

초록

본 논문에서는 최대 1,200 km/h 의 아음속 주행을 목표로 하는 하이퍼루프 차량용 고정밀-원거리 라이다 위치검지장치의 개발 방향에 대해 소개한다. 하이퍼루프 시스템은 기존 초고속 자기부상열차(Maglev)에서 적용한 자기부상 및 추진원리를 기본적으로 따르나 아음속 주행에서 최대 효율을 가지기 위해 전반적으로 부상은 유도반발식(Electrodynamic Suspension, EDS), 추진은 1) 초전도전자석(Superconducting Magnet, SCM) 선형동기전동기(Linear Synchronous Motor, LSM), 2) 선형유도전동기(Linear Induction Motor, LIM)로 개발을 진행 중이다. 추진 시스템을 조금 더 자세히 들여다보면, 초전도전자석-선형동기전동기 추진방식의 경우 아음속 영역에서 추진효율이 선형유도전동기보다 우수한 특성을 가지고 있으나, 아음속으로 주행하는 하이퍼루프 차량의 위치를 파악하여 지상측 전기자(Armature)에 흐르는 전류의 위상을 차량에 위치를 기반으로 동기(Synchronize) 시켜야 하므로 시스템의 복잡도가 높아진다. 즉, 초전도전자석-선형동기전동기 추진 방식의 경우 하이퍼튜브 차량의 위치를 정밀하게 측정하는 기술이 필수적으로 동반되어야 한다. 오랜시간동안 다양한 초고속 자기부상열차용 정밀위치검지 방식이 검토되었으나 최종적으로 자기(Magnetic)특성을 이용한 차량 정밀위치검지 방식이 현재까지 상용화된 초고속 자기부상열차인 MLX 와 Transrapid 에 적용되었다. 하지만 이러한 기존의 위치검지 방식으로는 아진공 튜브 내에서 아음속으로 주행하는 하이퍼루프 시스템이 요구하는 측정정밀도, 통신지연, 센서 설치비용 및 유지보수 등 다양한 요구사항을 만족시키기 어려우며, 이번 논문을 통해 하이퍼루프 차량의 정밀위치검지를 만족시키기 위한 1) 시스템 요구조건들과 이를 만족하는 2) 새로운 아음속 하이퍼루프 차량용 고정밀-원거리 라이다 위치검지장치를 소개한다.