독일의 시속 500km 자기부상열차 시스템은 어떻게 붕괴되었는가?

1969년 첨단 자기부상 기술을 이용해 개발된 트랜스라피드 열차 시스템은 여러 가지 이유로 독일에서는 성공하지 못했는데, 그중에서도 23명이 사망한 사고가 결정적 계기가 되었다.

독일 니더작센주의 엠슬란트 시험 시설에 있는 트랜스라피드 09 자기부상열차. 사진: 위키미디어

트랜스라피드는 자기부상 기술을 사용하여 공중에 떠서 앞으로 이동하는 독일의 고속 모노레일 시스템입니다. 트랜스래피드라는 이름은 운송(transport)과 급속(rapid)을 합친 단어로, 이 시스템이 목표로 하는 빠르고 효율적인 운송을 강조합니다.

강력한 전자석을 사용하는 트랜스래피드의 자기부상 기술은 열차가 선로 위에 떠서 마찰을 줄이고 매우 빠른 속도로 주행할 수 있게 하며, 어떤 경우에는 시속 500km가 넘습니다.

트랜스라피드의 부흥과 몰락

트랜스래피드 시스템의 첫 번째 프로토타입은 1969년에 개발이 시작되었습니다. 1987년에는 독일 엠슬란트에 시험 시설이 설립되었습니다. 1988년에 전문가들은 함부르크-하노버 노선을 시작으로 독일에 자기부상 철도망을 건설할 계획을 세웠습니다. 1991년에 도이체 분데스반은 몇몇 유명 대학과 협력하여 이 시스템이 기술적으로 완성되었다고 선언했습니다.

2002년에 이 시스템은 상하이 자기부상열차로 처음 상업적 운영을 시작했으며, 상하이의 고속 교통망을 따라 상하이 푸둥 국제공항까지 약 30.5km를 운행했습니다.

하지만 당시에는 트랜스래피드 시스템을 이용한 장거리 도시 간 노선은 없었습니다. 지멘스와 티센크루프의 합작사인 트랜스라피드 인터내셔널이 이 시스템의 개발과 마케팅을 담당합니다.

독일에서는 2011년에 엠슬란트 시험 트랙(트랜스라피드의 첫 번째 버전)이 운영 허가가 만료되어 폐쇄되었습니다. 공장을 포함한 엠슬란트 부지 전체를 철거하고 용도를 ​​변경하는 계획은 2012년 초에 승인되었습니다. 2017년 9월에는 플라이슈바렌파브릭 켐퍼 부지에 있는 Transrapid의 최종 버전인 Transrapid 09를 컨퍼런스 및 박물관 공간으로 활용하자는 제안이 있었습니다.

상하이의 Transrapid SMT 열차. 사진: 칼레르나/위키미디어

Transrapid 작동 원리

트랜스래피드 시스템은 기차와 선로 모두에 강력한 전자석을 사용하여 부상을 달성합니다. 전류가 자석을 통과하면서 자기장이 생성되어 기차가 선로 위로 올라가며, 거리는 약 10mm가 됩니다.

Transrapid는 전진하기 위해 선형 모터를 사용합니다. 선형 모터는 기존 전기 모터의 회전 운동 대신 선형 운동을 생성하는 전기 모터의 한 종류입니다. 선형 모터의 고정자(고정된 부분)는 레일을 따라 장착되고, 회전자(움직이는 부분)는 기차에 부착됩니다. 고정자에 전류가 흐르면 움직이는 자기장이 생성되고, 이 자기장이 기차의 자석과 상호 작용하여 기차를 선로를 따라 밀거나 당깁니다. 이를 통해 선박은 원활하게 가속 및 감속하면서 높은 속도에 도달할 수 있습니다.

트랜스래피드는 또한 안전성과 효율성을 보장하기 위해 정교한 제어 시스템을 사용합니다. 센서는 열차의 위치, 속도 및 기타 지표를 실시간으로 모니터링하여 필요에 따라 전자석과 선형 모터에 대한 전력 공급을 조절합니다. 이를 통해 열차는 선로와의 거리를 안정적으로 유지하고, 가속, 감속, 순항 속도를 제어하여 원활한 주행을 보장합니다.

트랜스라피드는 왜 실패했는가?

트랜스라피드는 중국과 호주로 수출하는 등 어느 정도 성공을 거두었습니다. 하지만 독일과 유럽에서는 이 시스템이 실제로 활성화되지 않았습니다. 자기부상 기술의 확실한 장점에도 불구하고, 트랜스라피드는 성공을 제한하는 많은 어려움에 직면했고 결국 쇠퇴하게 되었습니다.

첫 번째 장벽은 개발 및 인프라 구축 비용이 높다는 것입니다. 이는 주로 전용 레일과 복잡한 제어 시스템 등 자기부상 기술의 특수한 요구 사항 때문입니다. 비용이 많이 들기 때문에 국내외에서 새로운 프로젝트에 필요한 자본을 조달하는 것이 어렵습니다.

정치적 문제 역시 트랜스래피드의 성공을 가로막는 장애물이다. 독일에서 이 프로젝트는 다양한 이해관계 집단의 반대에 부딪혔고, 환경 문제, 토지 취득 문제 등으로 어려움을 겪었습니다. 의사결정의 어려움과 지연 또한 시스템 구현을 방해합니다.

독일의 ICE, 프랑스의 TGV 등 기존 고속철도 시스템과의 경쟁도 Transrapid 도입에 영향을 미칩니다. 이러한 시스템은 비슷한 속도와 효율성을 제공하는 반면, 건설 및 유지 관리 비용은 일반적으로 낮습니다. 결과적으로 투자자와 정부에게 더 매력적인 옵션이 되었습니다.

게다가 철도 선로 근처에 사는 주민들은 소음과 진동에 대해서도 우려하고 있습니다. 자기부상 기술은 바퀴가 레일에 닿으면서 발생하는 소음을 줄이지만, 고속 주행 시 공기역학적 효과로 인해 여전히 소음을 발생시킵니다.

본 독일 박물관의 Transrapid 06 열차. 사진: Rainer Zenz/Wikimedia

사고 역시 트랜스래피드의 실패에 영향을 미쳤다. 일반적으로 두 대의 자기부상열차는 서로 충돌할 수 없습니다. 왜냐하면 같은 선로에 있는 두 대의 자기부상열차는 같은 방향으로 같은 속도로 이동해야 하기 때문입니다. 그러나 2006년 9월 22일, 독일 라텐의 시험 선로에서 트랜스라피드 열차가 선로에 있던 유지보수 차량과 충돌했습니다. 비상 제동으로 기차의 속도가 450km/h에서 162km/h로 느려졌습니다. 하지만 탑승객은 34명이었고 그 속도는 여전히 충분히 느리지 않았습니다.

충돌로 인해 기차 앞부분이 파손되었고, 정비 차량이 선로에서 이탈하여 두 번 뒤집힌 후 추락했습니다. 이는 트랜스라피드 열차와 관련된 최초의 심각한 사고로, 23명이 사망하고 여러 명이 중상을 입었습니다. 사고는 유지 보수 차량이 선로를 정리하기 전에 기차가 역을 떠나도록 허용되어 발생한 인적 오류로 인해 발생했습니다.

또 다른 사건은 2006년 8월 11일에 발생했는데, 상하이 자기부상 노선을 운행하던 트랜스래피드 열차가 화재를 일으켰습니다. 상하이 소방대원들은 신속히 화재를 진압했습니다. 보고에 따르면 선박의 배터리가 화재의 원인일 가능성이 있습니다.

마지막으로, 2007~2008년 세계 금융 위기와 그에 따른 경기 침체로 인해 Transrapid가 새로운 프로젝트에 필요한 자본을 조달하는 것이 더욱 어려워졌습니다. 이 기간 동안 투자자와 정부는 값비싼 인프라 프로젝트에 대한 투자에 더욱 신중했고, 이로 인해 Transrapid의 확장 전망이 감소했습니다.

투 타오 ( 흥미로운 엔지니어링 에 따르면)

소스 링크: https://vnexpress.net/he-thong-tau-dem-tu-500-km-h-cua-duc-sup-do-the-nao-4602346.html