끊임없이 발전하고 있는 고속철도에 대하여!

몇 년 전 가족들과 함께 KTX를 타고 부산에 놀러 갔던 적이 있습니다. KTX를 오랜만에 타보는 것이라 무척 설레기도 했는데요. 학교에서 KTX에 대해서 배웠기 때문에 얼마나 빠른 속도인지 실감할 수 있었어요. 탑승한지 얼마 안된 것 같은데 어느새 부산에 도착했지만, 그 사이 우리는 KTX 안에서 간식도 먹고, 이야기도 나누고, 아빠는 책도 읽으셨어요.

 

생각해보면 매우 빠른 속도로 달려가는 것인데, 우리는 열차 안에서 가족들과 즐거운 시간을 보내며 큰 소음이나 진동을 느끼지 못했어요. 문득 고속으로 달리는 열차 안에서도 우리가 편안하고 조용하게 탈 수 있는 이유는 어떤 연구 덕분일까 궁금해졌어요.

 

그래서 노희민 한국철도기술연구원 신교통혁신연구소 교통환경연구실 선임연구원께 위의 질문을 드렸어요.

 

노희민 연구원께서는 “철도차량이 조용할 수 있는 것은 오랜 시간 동안 철도의 소음과 진동을 연구했기 때문이에요. 철도차량의 소음 원인을 분석하기 위해서 수많은 센서를 활용해 소음을 눈으로 보듯이 측정하는 기술도 있고, 철도차량 주변에 공기의 흐름에 의해서 발생하는 소음을 계산해서 분석하는 기술도 활용되고 있지요”라고 말씀하셨어요.

 

이어서 “고속철도차량은 시속 300km 이상의 빠른 속도로 주행하기 때문에 열차 주변에 많은 공기가 불규칙하게 흐르게 되고 이로 인해 높은 소음이 발생할 수 있어요. 그리고 이러한 소음은 직접 측정하거나 분석하기가 어렵기 때문에 고속열차의 공기의 흐름을 컴퓨터로 계산해서 분석하는 방법이 널리 활용되고 있어요. 이렇게 소음과 진동을 분석하는 것 뿐만 아니라 철도차량의 소음을 줄이기 위한 노력들도 진행되고 있어요. 차체 내부에 소음을 흡수할 수 있는 흡음재나 스폰지 같은 것을 넣어서 차량을 제작하기도 하고, 차량과 차량 사이를 연결하는 연결부에서는 흡음재를 넣을 수 없기 때문에 구조를 새롭게 연구하여 소음을 저감하는 방법도 개발되었어요”라고 설명하셨어요.

‘웅웅’ 거리는 열차의 불편한 소음 해소하는 철도차량 저소음 연결막 (출처 : 한국철도기술연구원)

그러다가 문득 최근에 듣게 된 비행기보다 빠르다는 ‘하이퍼튜브 열차’에 대해 생각이 났어요. 그리서 하이퍼튜브 열차는 무엇인지 여쭤보았어요.

노희민 연구원께서는 “비행기는 보통 시속 1,000km 정도의 속도로 날아가는데, 이보다 빠른 시속 1,200km까지 달릴 수 있는 하이퍼튜브 열차에요. 서울에서 부산까지 30분이면 갈 수 있게 되죠. 이처럼 하이퍼튜브 열차가 빠른 속도로 달리 수 있는 것은 속도를 내는데 방해가 되는 공기저항과 주행저항을 최소화하기 때문입니다. 열차가 진공상태에 가까운 튜브 안을 달려서 공기저항을 최소화하고, 바퀴 없이 공중에 떠서 자기부상 원리로 가는 열차예요. 같은 극끼리 밀어내고 다른 극끼리 끌어당기는 자석 원리를 이용해 열차를 선로 위에 띄운 다음 앞으로 나아가게 하는 방식이죠”라며 초고속 열차인 하이퍼튜브 열차를 설명해주셨어요.

철도연이 개발 중인 최고시속 1200km의 하이퍼튜브 개념도 (출처 : 한국철도기술연구원)

하이퍼튜브 주행시험을 위한 1/17 축소형 아진공(亞眞空) 튜브 공력 시험장치 (출처 : 한국철도기술연구원)

고진공 튜브 내부의 캡슐차량 모습  (출처 : 한국철도기술연구원)

마지막으로 고속열차의 편안함이나 초고속 열차의 연구, 개발뿐 아니라 또 어떤 연구들이 진행되고 있는지 질문드렸어요.

 

노희민 연구원께서는 “대표적으로 미세먼지를 저감할 수 있는 친환경 필터들이 개발되고 있어요. 철도차량에는 다양한 공기 순환 장치들이 있는데, 이곳에 미세먼지를 저감할 수 있는 필터를 통해 신선한 공기가 실내에 공급되도록 연구되고 있어요. 그리고 요즘은 코로나19로 인해 철도 내에서도 각종 바이러스를 제어할 수 있는 기술들도 연구되고 있어요. 특히 최근에는 친환경 물질을 이용하여 철도의 손잡이 등 바이러스가 전파될 수 있는 위치에 바이러스를 제거할 수 있는 물질들이 개발되어 사람들이 안심하고 철도를 이용할 수 있도록 연구가 진행되고 있답니다”라고 말씀해주셨어요.

 

점점 빠른 속도의 열차가 개발되고, 편안한 열차가 계속 연구되는 것 뿐만 아니라 환경을 생각하는 연구가 계속되고 있다니 정말 중요한 부분이라고 느꼈어요. 그리고 우리가 안전하고 편안하게 열차를 이용할 수 있는 것들은 보이지 않는 많은 분들의 노력과 연구가 있기 때문에 가능하다는 것을 깨달았어요.

 

노희민 연구원님과 함께

제9기 국토교통부 어린이기지단 / 박유선