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 니더작센주 엠스란트 시험 시설에 있는 트랜스라피드 09 자기부상열차. 사진: 위키미디어

트랜스라피드는 자기부상 기술을 이용하여 공중에 떠서 전진하는 독일 고속 모노레일 시스템입니다. 트랜스라피드라는 이름은 운송(transport)과 급속(rapid)의 합성어로, 이 시스템이 지향하는 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 시제품은 1969년에 개발되기 시작했습니다. 1987년에는 독일 엠스란트에 시험 시설이 설립되었습니다. 1988년에는 함부르크-하노버 노선을 시작으로 독일에 자기부상 철도망을 건설할 계획이 수립되었습니다. 1991년에는 독일 연방철도(Deutsche Bundesbahn)가 여러 명문 대학과 협력하여 이 시스템의 기술적 완성을 선언했습니다.

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

그러나 당시에는 장거리 도시간 노선에서 트랜스래피드 시스템을 사용하지 않았습니다. 지멘스와 티센크루프의 합작법인인 트랜스래피드 인터내셔널이 이 시스템의 개발 및 마케팅을 담당했습니다.

독일에서는 엠스란트 시험 트랙(트랜스라피드의 첫 번째 버전)이 운영 허가가 만료되어 2011년에 폐쇄되었습니다. 공장을 포함한 엠스란트 부지 전체의 철거 및 용도 변경은 2012년 초에 승인되었습니다. 2017년 9월에는 트랜스라피드의 최종 버전인 트랜스라피드 09를 플라이슈바렌파브릭 켐퍼 부지의 컨퍼런스 및 박물관 공간으로 활용하자는 제안이 있었습니다.

상하이의 Transrapid SMT 열차. 사진: 칼레르나/위키미디어

Transrapid 작동 원리

트랜스래피드 시스템은 열차와 선로 모두에 강력한 전자석을 사용하여 부상을 구현합니다. 전류가 자석을 통과하면 자기장이 생성되어 열차가 선로 위로 약 10mm 정도 떠오릅니다.

트랜스래피드는 전진하기 위해 기존 전기 모터의 회전 운동 대신 직선 운동을 생성하는 전기 모터인 선형 모터를 사용합니다. 선형 모터의 고정자(고정 부분)는 선로를 따라 장착되고, 회전자(움직이는 부분)는 열차에 부착됩니다. 고정자에 전류가 흐르면 움직이는 자기장이 생성되고, 이 자기장은 열차의 자석과 상호 작용하여 열차를 선로를 따라 밀거나 당깁니다. 이를 통해 열차는 고속으로 주행하고 부드럽게 가속 및 감속할 수 있습니다.

트랜스래피드는 또한 안전성과 효율성을 보장하기 위해 정교한 제어 시스템을 사용합니다. 센서는 열차의 위치, 속도 및 기타 매개변수를 실시간으로 모니터링하여 필요에 따라 전자석과 선형 모터에 공급되는 전력을 조절합니다. 이를 통해 열차가 선로로부터 일정한 거리를 유지하며 가속, 감속 및 순항 속도를 제어하여 원활한 운행을 보장합니다.

트랜스라피드는 왜 실패했는가?

트랜스래피드는 중국과 호주 수출을 포함하여 어느 정도 성공을 거두었습니다. 하지만 독일과 유럽에서는 이 시스템이 제대로 자리 잡지 못했습니다. 자기부상 기술의 명백한 장점에도 불구하고, 트랜스래피드는 여러 어려움에 직면하여 성공을 저해했고 결국 쇠퇴했습니다.

첫 번째 장벽은 인프라 개발 및 구축 비용이 높다는 점입니다. 이는 주로 전용 레일 및 복잡한 제어 시스템 등 자기부상 기술의 특수한 요건 때문입니다. 높은 비용으로 인해 국내외 신규 프로젝트 자금 조달이 어렵습니다.

정치적 문제 또한 트랜스래피드의 성공에 걸림돌이 되어 왔습니다. 독일에서는 이 프로젝트가 다양한 이익단체의 반대, 환경 문제, 그리고 토지 취득 문제에 직면했습니다. 의사 결정의 어려움과 지연 또한 시스템 구축을 저해했습니다.

독일의 ICE나 프랑스의 TGV와 같은 기존 고속철도 시스템과의 경쟁 또한 트랜스라피드 도입에 영향을 미칩니다. 이러한 시스템은 비슷한 속도와 효율성을 제공하면서도 일반적으로 건설 및 유지 보수 비용이 저렴합니다. 따라서 투자자와 정부 모두에게 더 매력적인 선택지가 됩니다.

또한, 철도 선로 인근 주민들은 소음과 진동을 우려하고 있습니다. 자기부상 기술은 바퀴가 레일에 닿을 때 발생하는 소음을 줄여주지만, 고속 주행 시에는 여전히 공기 역학적 소음이 발생합니다.

본 독일 박물관의 Transrapid 06 열차. 사진: 라이너 젠츠(Rainer Zenz)/위키미디어

사고 또한 트랜스라피드 고장의 원인이 되었습니다. 일반적으로 자기부상열차 두 대는 같은 선로에서 같은 방향으로 같은 속도로 주행해야 하므로 충돌할 수 없습니다. 그러나 2006년 9월 22일, 독일 라텐의 시험 선로에서 트랜스라피드 열차가 정비 차량과 충돌했습니다. 비상 제동으로 열차의 속도는 시속 450km에서 시속 162km로 감속되었습니다. 그러나 탑승객은 34명이었고, 여전히 충분히 빠르지는 않았습니다.

이 충돌로 열차 앞부분이 파손되고, 정비 차량이 선로에서 이탈하여 두 번이나 굴러간 후 추락했습니다. 이는 트랜스래피드 열차가 관련된 최초의 중대 사고로, 23명이 사망하고 여러 명이 중상을 입었습니다. 이 사고는 정비 차량이 선로를 통과하기 전에 열차가 역을 떠나도록 방치된 인적 오류로 인해 발생했습니다.

2006년 8월 11일, 상하이 자기부상선에서 운행 중이던 트랜스래피드 열차에 화재가 발생하는 사건이 발생했습니다. 상하이 소방대원들이 신속하게 화재를 진압했습니다. 보도에 따르면 열차 배터리가 화재의 원인이었을 가능성이 제기되고 있습니다.

마지막으로, 2007-2008년 세계 금융 위기와 그에 따른 경기 침체로 인해 Transrapid는 신규 프로젝트 자금 조달에 더욱 어려움을 겪었습니다. 이 기간 동안 투자자와 정부는 고비용 인프라 프로젝트 투자에 더욱 신중해졌고, 이는 Transrapid의 확장 전망을 어둡게 했습니다.

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