연구진은 중국이 최신 자기부상열차 프로토타입을 도입할 준비를 하면서 "터널 붐" 문제를 해결했을 가능성이 있다고 믿고 있습니다.
최신 자기부상열차는 시속 600km(약 370mph)까지 달릴 수 있지만, 엔지니어들은 열차가 터널을 빠져나올 때 발생하는 충격파 문제로 고심해 왔습니다. 고속열차가 터널에 진입하면 피스톤처럼 앞쪽 공기를 압축하며 압력 변동을 일으키는데, 이 변동이 터널 출구에서 합쳐져 저주파 충격파를 생성합니다. 이 현상은 초음속 항공기에서 발생하는 소닉 붐과 유사하지만 구별됩니다. 이러한 충격파는 주변 사람과 동물을 불쾌하게 할 뿐만 아니라 구조물에 피해를 주고 안전 위험을 초래할 수 있습니다.
이제 연구진은 터널 입구에 특수 설계된 방음 완충 장치를 설치하면 이러한 충격파를 최대 96%까지 줄일 수 있다는 사실을 발견했습니다. 이번 돌파구는 운행 안전성을 향상시키고 소음 공해를 줄이며 승객의 편안함을 증진시키는 동시에 향후 철도 노선 인근 야생동물을 보호할 수 있을 것으로 기대됩니다.
기존 고속열차(최대 시속 350km 또는 217mph)도 이 문제에 직면하지만, 속도가 높아질수록 문제는 더욱 악화됩니다. 충격파는 더 강해지고, 붐을 유발하는 데 필요한 터널 길이는 급격히 짧아집니다. 예를 들어 시속 600km 열차는 2km(1.2마일) 정도의 짧은 터널에서도 붐을 일으키는 반면, 기존 열차는 6km 이상의 터널에서만 붐이 발생합니다.
새로 개발된 100m 길이의 완충 장치는 다공성 구조로 제작되어 터널 내부의 포집된 공기가 열차가 출구에 도달하기 전에 빠져나갈 수 있도록 합니다. 이는 총기 소음기와 유사한 원리로 붐을 억제합니다.
자기부상열차는 자력으로 레일 위를 공중에 떠서 마찰을 제거함으로써 기존 열차보다 훨씬 높은 속도를 낼 수 있습니다. 주요 시스템은 두 가지입니다:
- 전자기 부상(EMS): 열차가 강철 레일을 감싸며 전자석이 인력을 이용해 약 10mm 정도 부상시킵니다.
- 전기역학 부상(EDS): U자형 가이드웨이 내부에서 초전도 코일이 반발력과 인력을 혼합해 부상시키는 방식입니다.
중국은 2004년 상하이 푸둥 공항과 외곽을 연결하는 시속 460km(286mph)의 고속 자기부상열차를 최초로 도입했으며, 이 노선은 현재까지도 운행 중인 가장 빠른 상용 철도 서비스입니다. 그러나 이후 개발은 기존 고속철도로 전환되었고, 현재 48,000km(30,000마일)로 세계 최대 규모의 네트워크를 구축했습니다.
이제 국영 제조사 CRRC는 2021년 출시된 신형 모델로 자기부상 기술을 재개하고 있습니다. 승객들은 기계음 없이 전자석의 미묘한 윙윙거림만 들리는 매우 부드럽고 조용한 승차감을 보고하고 있습니다.
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아직 공식 노선이 확정되지는 않았지만, 전문가들은 베이징과 상하이를 연결하는 고속철도 노선이 개설될 것으로 예상합니다. 이 경우 이동 시간이 4.5시간에서 2.5시간으로 단축되어 두 도시간 국내선 비행 시간과 비슷해질 전망입니다.
중국에서는 고속철도 티켓이 항공권(¥1,200)보다 훨씬 저렴한(¥600) 반면, 많은 다른 국가들과 달리 환경적 이점도 큽니다. 열차는 킬로미터당 비행기보다 약 7배 적은 이산화탄소를 배출합니다.
중국만이 장거리 자기부상열차를 개발 중인 것은 아닙니다. 일본도 도쿄와 오사카를 나고야를 경유해 시속 505km(314mph)로 연결하는 주오 신칸센 프로젝트를 진행 중입니다. 현재 고속철도는 2.5시간이 소요되지만, 자기부상열차는 이를 67분으로 단축할 수 있습니다. 원래 2027년 부분 운행을 목표로 했으나 지연으로 인해 현재 공식 개통일은 미정입니다.
