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하이퍼루프

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목차

1. 개요

하이퍼루프는 출발지와 목적지를 진공 튜브로 연결하고, 캡슐을 고속으로 이동시켜 엄청난 속도를 내는 차세대 교통 시스템이다. 일론 머스크가 처음 제안했으며, 캡슐은 최대 시속 1280km로 주행 가능하고 태양광 발전으로 에너지를 공급하는 친환경적인 특징을 갖는다. 2010년대의 기존 대중교통보다 에너지 효율적이고, 초음속으로 사람이나 물건을 운송할 수 있는 가능성을 제시하지만, 기술적 과제, 안전 문제, 경제성 및 정치적 고려 사항 등 해결해야 할 문제들이 남아있다. 현재는 여러 기업들이 하이퍼루프 기술 개발을 추진하고 있으며, 한국을 포함한 여러 국가에서 관련 프로젝트가 진행 중이다.

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하이퍼루프

2. 개념

하이퍼루프는 밀폐되거나 기압이 낮은 튜브 내부에서 캡슐(포드) 형태의 차량이 공기 저항이나 마찰을 최소화하며 초고속으로 주행하는 교통 시스템이다.[132] 기존 고속 철도보다 에너지 효율이 높고, 초음속에 가까운 속도로 사람이나 물건을 운송할 수 있는 잠재력을 지닌다.[132] 실현될 경우, 약 1500km 이하 거리의 이동 시간을 기존 기차나 비행기보다 획기적으로 단축할 수 있을 것으로 기대된다.[133]

이 개념은 일론 머스크가 2012년 처음 언급하며 주목받기 시작했다.[136] 그는 당시 추진되던 샌프란시스코와 로스앤젤레스 간 캘리포니아 고속철도 계획(총 공사비 약 700억달러)이 비용이 지나치게 많이 들고 속도도 충분히 빠르지 않다고 비판하며, 그 대안으로 하이퍼루프를 제안했다.[134]

2013년 8월, 머스크는 '하이퍼루프 알파(Hyperloop Alpha)'라는 이름의 백서를 통해 구체적인 구상을 공개했다. 이 문서에서는 로스앤젤레스에서 샌프란시스코 베이 에어리어까지 약 약 563.27km 거리를 최고 속도 760mph로 35분 만에 주파하는 시스템을 제안했다. 예상 건설 비용은 승객 전용 시스템의 경우 60억달러, 차량까지 수송 가능한 더 큰 규모의 시스템은 75억달러로 추산되었다.[131] 그러나 교통 전문가들 사이에서는 이 비용 추계가 지나치게 낙관적이며, 실제 건설, 개발, 운영 비용을 고려하면 훨씬 많은 예산이 필요할 것이라는 비판이 제기되기도 했다.[138]

머스크와 스페이스X는 하이퍼루프 개념을 오픈 소스로 공개하여 여러 기업과 연구팀이 기술 개발에 참여하도록 독려했다.[139] 이에 따라 다수의 스타트업이 설립되었고, 스페이스X는 자체적으로 캘리포니아주 호손 본사에 약 약 1.61km 길이의 테스트 트랙을 건설하여 캡슐 디자인 경쟁을 개최하기도 했다.[140]

하지만 기술적 어려움과 막대한 비용 문제 등으로 인해, 2023년 기준으로 대부분의 하이퍼루프 프로젝트는 지연되거나 중단된 상태이다.[141] 현재 라스베이거스에서 추진 중인 베가스 루프는 초기 하이퍼루프 구상과는 달리 감압 튜브 방식을 포기하고, 지하 터널에서 전기자동차를 운행하는 방식으로 변경되었다.[141]

한편, 대한민국 정부는 '하이퍼튜브(Hypertube)'라는 이름으로 한국형 하이퍼루프 기술 개발을 추진하고 있다. 2025년 본격적인 개발 사업 착수를 목표로 하며, 2040년 상용화를 목표로 하고 있다.[142]

2. 1. 작동 원리

하이퍼루프는 출발지에서 목적지까지 진공 또는 저압 상태의 튜브를 설치하고, 그 안에서 캡슐(포드) 형태의 교통수단을 이동시켜 초고속으로 운행하는 시스템이다.[132] 기존의 고속 철도에 비해 에너지 효율이 높고, 초음속으로 사람이나 물건을 운송할 수 있는 잠재력을 가진다.[132] 이것이 실현된다면 약 1500km 이하의 거리를 기차나 비행기로 이동하는 경우에 비해 이동 시간을 크게 단축할 수 있을 것으로 기대된다.[133]

하이퍼루프 캡슐의 모습: 앞쪽의 축류 압축기, 중간의 승객 구획, 뒤쪽의 배터리 구획, 하단의 에어 캐스터 스키


잠재적인 하이퍼루프 인프라의 3D 스케치. 이 이미지에서는 강철 튜브가 투명하게 렌더링되어 있다.


초기에는 완전한 진공 상태의 튜브로 알려졌으나, 실제로는 튜브 내부를 완전 진공으로 만드는 것의 어려움 때문에 어느 정도 낮은 기압 상태(약 1mbar)를 유지하는 방식으로 구상되고 있다. 이는 대규모 공기 저항 없이 고속 철도 시스템과 유사하게 운행하려 했던 진공 열차 개념과 차이가 있다. 진공 열차는 자기 부상 열차를 사용하는 방식이었으나, 장거리 진공 유지의 어려움으로 실현되지 못했다.

일론 머스크가 2013년에 제시한 '하이퍼루프 알파' 컨셉에 따르면, 캡슐 하나에 28명이 탑승 가능하며 최고 속도는 1280 km/h에 이를 수 있다.[182] 이 컨셉에서 각 캡슐은 에어 캐스터 "스키"라고 불리는 장치를 통해 압축된 공기를 분사하여 0.5mm에서 1.3mm 두께의 공기층 위를 떠서 이동하도록 설계되었다. 이는 에어 하키 테이블 위에서 퍽이 움직이는 원리와 유사하며, 바퀴 방식보다 훨씬 높은 속도를 가능하게 한다. 구름 저항이 제거되고 공기 저항이 크게 감소함에 따라 캡슐은 적은 에너지로 활공할 수 있다. 또한, 캡슐 앞부분에는 전기 구동식 덕티드 팬과 축류 압축기가 설치되어, 전방의 공기를 후방으로 보내면서 캡슐 앞의 공기 압력 상승으로 인한 속도 저하 문제를 해결하고, 일부 공기는 에어 캐스터 스키로 보내 부상력을 보조하도록 설계되었다. 알파 컨셉의 여객 전용 포드는 직경 2.23m로 설계되었으며, 공기역학적 효율성을 고려하여 최고 속도 760mph를 목표로 했다. (Section 4.4) 이 디자인은 승객이 최대 관성 가속도 0.5g를 경험하도록 제안되었다.

하이퍼루프 시스템은 운행에 필요한 에너지를 태양광 발전 등을 통해 자체 생산하는 친환경 교통수단으로 구상되기도 한다.[182]

이러한 저압 튜브 내 고속 이동 개념은 완전히 새로운 것은 아니다. 1904년 로버트 고다드가 처음 제안했으며, 1970년대 랜드 연구소의 물리학자 로버트 M. 살터는 로스앤젤레스와 뉴욕을 21분 만에 연결하는 VHST(Very High Speed Transit System)라는 감압 튜브 운송 시스템을 제안하기도 했다.[135]

2. 2. 구조

하이퍼루프는 크게 튜브와 캡슐로 나눌 수 있다. 튜브 내부는 기압을 낮게 유지하고 있으며, 밀폐된 터널과 유사하다. 캡슐은 이 내부를 달리며, 스페이스X의 기술 문서에 따르면 스페이스X는 Passenger Capsule, Hyperloop Passenger Plus Vehicle Capsule 두 가지 버전을 구상하고 있다. 캡슐 전방에는 공기 흡입부와 컴프레서가 있다. 뒤로는 탑승객이 타는 공간이며, 방화벽 및 방음벽이 이 사이에 설치된다. 맨 끝에는 배터리가 있으며, 캡슐 아래에는 서스펜션이 있다. 이는 낮은 항력을 위한 에어 베어링 방식의 서스펜션이다.

훨씬 더 오래된 진공 열차 개념은 대규모의 공기 저항이 없는 고속 철도 시스템과 유사하며, 진공(무공기) 또는 부분 진공 튜브 내에서 자기 부상 열차를 사용한다. 그러나 대규모 거리에서 진공을 유지하는 어려움으로 인해 이러한 유형의 시스템은 지금까지 건설되지 못했다. 반면에, 하이퍼루프 알파 개념은 약 1 mbar의 압력에서 작동하도록 설계되었으며, 부상을 위해 공기가 필요하다.

하이퍼루프 알파 컨셉은 특별히 설계된 "캡슐" 또는 "포드"를 부분 진공 상태로 유지되는 강철 튜브를 통해 보내는 방식으로 운행하는 것을 구상했다. 머스크의 원래 컨셉에서 각 캡슐은 에어 캐스터 "스키"에 압력을 가해 제공되는 0.5mm에서 1.3mm 사이 층의 공기 위를 부상하도록 설계되었다. 이는 에어 하키 테이블 위에서 퍽이 떠오르는 방식과 유사하며, 바퀴가 유지할 수 있는 속도보다 더 높은 속도를 허용한다. 구름 저항이 제거되고 공기 저항이 크게 감소함에 따라 캡슐은 여정의 대부분을 글라이딩 비행할 수 있다. 알파 디자인 컨셉에서 전기 구동식 덕티드 팬과 축류 압축기가 캡슐의 코에 배치되어 "선박 앞쪽의 고압 공기를 뒤쪽으로 능동적으로 이전"하여 차량 앞에서 공기압이 상승하여 속도가 감소하는 문제를 해결한다. 공기의 일부는 스키로 보내져 추가적인 압력을 가하여 모양으로 인한 부력을 통해 수동적으로 얻는 이점을 보충하도록 설계되었다.

알파 수준 컨셉에서 여객 전용 포드는 직경이 2.23m로 설계되었으며, 공기역학적 효율성을 유지하기 위해 최고 속도 760mph에 도달할 것으로 예상되었다. 이 디자인은 승객이 최대 관성 가속도 0.5g를 경험하도록 제안했는데, 이는 상업용 항공기의 이착륙 시 약 2~3배에 해당한다.

3. 역사

하이퍼루프와 유사한 진공 열차의 개념은 1904년 로버트 고다드가 처음 제안했으며, 1970년대 랜드 연구소의 로버트 M. 살터는 로스앤젤레스-뉴욕 간 초고속 운송 시스템(VHST)을 제안하기도 했다.[135] 현대적인 하이퍼루프 개념은 2012년 7월 일론 머스크가 캘리포니아주 산타모니카에서 열린 판도 데일리 행사에서 "5번째 운송 수단"으로 처음 언급하며 구체화되기 시작했다. 그는 이 운송 수단이 날씨의 영향을 받지 않고, 충돌이 없으며, 비행기보다 빠르고 에너지 효율이 높을 것이라고 설명했다.

2013년 8월, 머스크와 스페이스X, 테슬라 엔지니어들은 '하이퍼루프 알파(Hyperloop Alpha)' 설계 백서를 오픈 소스로 공개했다. (Hyperloop-Alpha.pdf에서 확인 가능) 이 백서는 로스앤젤레스와 샌프란시스코 베이 에어리어를 잇는 노선을 예시로 제시하며 기술적 구상과 예상 비용 등을 담았고,[131] 다른 기업과 연구자들이 아이디어를 발전시키도록 장려했다.[139]

머스크의 제안 이후 여러 기업들이 하이퍼루프 개발에 뛰어들었다. 하이퍼루프 원(Hyperloop One, 초기 버진 하이퍼루프)은 대표적인 회사 중 하나로, 네바다주 사막에 실물 크기 시험 트랙을 건설하고 테스트를 진행했다. 2017년에는 테스트 주행에서 최고 387 km/h[186]의 속도를 기록했으며, 2020년 11월에는 세계 최초로 승객을 태운 유인 저속 주행 테스트(최고 속도 172 km/h)에 성공하기도 했다.[19] 하지만 하이퍼루프 원은 2016년 공동창업자 간의 소송 등 내부 갈등을 겪었고,[183] 결국 2023년 12월 운영을 종료했다.[22]

스페이스X는 직접 하이퍼루프를 상업화하지는 않았지만, 기술 발전을 지원하기 위해 캘리포니아주 호손 본사 부지에 약 1.6km 길이의 테스트 트랙을 건설하고 2017년부터 2019년까지 대학생과 독립 엔지니어링 팀을 대상으로 하이퍼루프 캡슐 경연을 여러 차례 개최했다. MIT[18], 뮌헨 공과대학교(TUM) 등 여러 팀이 이 경연에 참가하여 기술력을 선보였다.

기술 표준화 노력도 진행되어, 2023년 1월 유럽 전기 기술 표준화 위원회(CENELEC)는 하이퍼루프 시스템에 대한 첫 번째 기술 표준을 발표했다.[20] 네덜란드의 하르트 하이퍼루프(Hardt Hyperloop)는 2019년 델프트의 테스트 시설에서 레인 전환 기술을 시연했다.[21]

대한민국 역시 하이퍼루프 기술 개발에 참여하고 있다. 한국철도기술연구원이 원천 기술을 확보했으며, 정부는 한국형 하이퍼루프인 '하이퍼튜브' 개발을 추진하여 2025년 사업 착수 및 2040년 도입을 목표로 하고 있다.[142] 중국에서도 중국우주과학기술그룹(CASIC)이 2024년 7월 저진공 레일 시스템 테스트를 실시하는 등 유사 프로젝트가 진행 중이다.[23]

하지만 2023년을 기점으로 많은 하이퍼루프 프로젝트들이 기술적, 경제적 문제에 부딪히며 지연되거나 중단되었다.[141] 라스베이거스에서 계획되었던 프로젝트는 감압 튜브 대신 일반 터널에서 전기 자동차로 이동하는 '베가스 루프'로 변경되기도 했다.[141]

3. 1. 초기 구상

하이퍼루프는 밀폐되거나 압력이 낮은 튜브 안에서 캡슐 형태의 차량이 공기 저항이나 마찰 없이 이동하는 교통 수단이다.[132] 이를 통해 기존의 고속철도에 비해 에너지 효율을 높이고, 초음속으로 사람이나 물건을 운송할 수 있는 잠재력을 가진다.[132] 실현된다면 약 1500km 이하의 거리 이동 시 기차나 비행기보다 시간을 단축할 수 있다.[133]

진공 상태의 튜브를 이용한 운송 개념은 1904년 로버트 고다드가 처음 제안했으며, 1970년대에는 랜드 연구소의 물리학자 로버트 M. 살터(Robert M. Salter)가 로스앤젤레스-뉴욕 간 초고속 운송 시스템(Very High Speed Transit System, VHST)을 제안하기도 했다.[135]

일론 머스크는 2012년 7월, 캘리포니아주 산타모니카에서 열린 판도 데일리(PandoDaily) 행사에서 처음으로 하이퍼루프 구상을 공개적으로 언급했다. 그는 이를 "5번째 운송 수단"이라 칭하며, 날씨의 영향을 받지 않고, 충돌이 없으며, 비행기보다 2배 빠르고, 에너지 소비가 낮으며, 24시간 운행이 가능한 에너지 저장 능력을 갖출 것이라고 설명했다. '하이퍼루프'라는 이름은 시스템이 순환하는 루프(고리) 형태로 운행될 수 있다는 아이디어에서 비롯되었다. 머스크는 2013년 5월, 하이퍼루프를 '콩코드와 레일건, 그리고 에어하키 테이블의 혼합'과 같다고 비유했다.

머스크가 하이퍼루프를 제안한 배경에는 당시 계획 중이던 샌프란시스코와 로스앤젤레스를 잇는 캘리포니아 고속철도 프로젝트(총 공사비 약 700억달러)가 비용이 과도하고 비효율적이라는 판단이 있었다.[134]

2012년 말부터 2013년 8월까지 테슬라와 스페이스X의 엔지니어들이 하이퍼루프 개념 모델링 작업을 진행했고, 2013년 8월, '하이퍼루프 알파(Hyperloop Alpha)'라는 제목의 초기 설계안 백서가 공개되었다. 이 설계안은 로스앤젤레스 지역에서 샌프란시스코 베이 에어리어까지 주간고속도로 제5호선 경로를 따라 약 약 563.27km 거리를 최고 속도 760mph로 35분 만에 주파하는 노선을 제안했다.

알파 설계의 핵심 개념은 다음과 같다:

  • 튜브: 부분 진공 상태(아진공)로 유지되는 강철 튜브 내부로 캡슐이 이동한다. 초기에는 완전 진공으로 알려졌으나, 실제로는 낮은 기압 상태를 유지하는 방식이다.
  • 캡슐: 승객(초기 구상 시 캡슐당 28명)이나 화물을 싣는 차량이다.[182] 직경은 2.23m로 설계되었다.
  • 추진: 선형 전동기를 이용해 캡슐을 가속시킨다.
  • 부상: 에어 베어링 기술을 이용, 압축 공기를 분사하여 캡슐이 0.5mm 두께의 얇은 공기층 위에 떠서 이동한다. 이는 에어하키 테이블에서 퍽이 움직이는 원리와 유사하며, 마찰을 최소화하여 고속 주행을 가능하게 한다.
  • 공기 저항 관리: 캡슐 전면에 전동식 흡입 팬과 축류 압축기를 장착하여, 전방의 공기를 압축하고 일부는 캡슐 아래쪽 에어 베어링으로 보내고 나머지는 캡슐 뒤로 배출시켜 공기 저항 문제를 해결한다.


알파 설계안에서 제시된 건설 비용 추정치는 승객 전용 시스템의 경우 60억달러, 승객과 차량을 함께 운송하는 더 큰 시스템의 경우 75억달러이었다.[131] 머스크는 이 비용이 수백억 달러가 투입되는 미국의 다른 철도 건설 프로젝트에 비해 저렴하다고 주장했지만,[182] 일부 교통 분석가들은 제시된 예산으로 시스템 구축이 가능할지에 대해 회의적인 시각을 보이며, 실제 비용은 훨씬 더 많이 들 것이라고 지적했다.[138]

머스크는 하이퍼루프 알파 설계를 오픈 소스로 공개하며 기술 개선을 위한 외부의 참여와 피드백을 장려했다. 이로 인해 여러 기업과 학계 연구팀들이 하이퍼루프 기술 개발에 뛰어들게 되었다.[139] 스페이스X는 2017년 4월 4일, "튜브 내 물자 고속 운송"에 적용되는 워드마크 "HYPERLOOP" 상표를 등록했다.[15][16]

3. 2. 일론 머스크의 제안

일론 머스크는 2012년 7월 캘리포니아주 산타모니카에서 열린 판도 데일리(PandoDaily) 행사에서 처음으로 "제5의 운송 수단"에 대한 구상을 언급하며 이를 "하이퍼루프"라고 명명했다. 그는 이 가상의 고속 운송 수단이 날씨의 영향을 받지 않고, 충돌이 없으며, 비행기의 두 배 속도를 내고, 낮은 전력 소비와 24시간 운영을 위한 에너지 저장 능력을 갖출 것이라고 설명했다.[143] "하이퍼루프"라는 이름은 시스템이 고리(루프) 형태로 운행될 것이라는 구상에서 유래했으며, 머스크는 미래에 하이퍼루프가 초음속으로 이동할 수도 있을 것으로 예상했다.[11] 2013년 5월, 머스크는 하이퍼루프를 "콩코드와 레일건, 그리고 에어하키 테이블의 혼합"과 같다고 비유했다.[144]

머스크가 하이퍼루프를 제안한 배경에는 샌프란시스코와 로스앤젤레스를 잇는 캘리포니아 고속철도 계획(총 공사비 약 700억달러)이 있었다. 그는 이 계획이 건설 비용이 너무 높고 속도가 느리며 실용적이지 않다고 판단하여 대안으로 하이퍼루프를 제시했다.[134]

2012년 말부터 2013년 8월까지 테슬라와 스페이스X의 엔지니어 그룹은 머스크의 하이퍼루프 개념을 구체화하는 모델링 작업을 진행했다. 2013년 8월, 스페이스X와 테슬라는 각사 웹사이트를 통해 '하이퍼루프 알파(Hyperloop Alpha)'라는 제목의 초기 시스템 개념 설계 문서를 공개했다. (Hyperloop-Alpha.pdf에서 확인 가능) 이 문서에는 하이퍼루프 시스템의 잠재적인 설계, 기능, 경로 및 비용이 상세히 기술되어 있었다.

알파 설계안에 따르면, 하이퍼루프는 출발지와 목적지를 진공관과 유사한 감압 튜브로 연결하고, 그 안에서 캡슐(포드) 형태의 운송 수단이 이동하는 방식이다. 초기에는 완전한 진공 상태로 알려졌으나, 실제로는 어느 정도 낮은 기압 상태를 유지하는 것으로 구체화되었다. 캡슐은 선형 전동기를 사용하여 점진적으로 순항 속도까지 가속하며, 에어 베어링 기술을 이용해 튜브 바닥에서 약간 떠서 마찰 없이 미끄러지듯 이동한다.[137] 이를 통해 철도 건널목과 같은 기존 교통 시스템의 문제점을 피할 수 있도록 구상되었다. 이상적인 하이퍼루프 시스템은 기존 대중교통 수단보다 에너지 효율이 높고[12][13][145][146], 조용하며, 자동화될 것으로 추정되었다.[14] 또한, 자가 발전 시스템을 갖추어 운행에 필요한 에너지를 100% 태양광 발전으로 생산하는 친환경적인 측면도 강조되었다.[182] 캡슐 하나에는 최대 28명이 탑승 가능하며, 최고 속도는 1280km/h에 이를 수 있다고 제시되었다.[182]

'하이퍼루프 알파' 문서는 로스앤젤레스 지역에서 샌프란시스코 베이 에어리어까지 주간 고속도로 5호선을 따라 약 약 563.27km 거리를 운행하는 노선을 예시로 들었다.[131] 이 노선에서 하이퍼루프는 최고 760mph의 속도로 승객을 운송하며, 이동 시간은 35분에 불과할 것으로 예상했다. 이는 당시의 철도나 비행기보다 훨씬 빠른 속도이다.[131] 머스크는 이 시스템 구축에 승객 전용 버전은 60억달러, 승객과 차량을 함께 운송하는 대형 버전은 75억달러가 소요될 것으로 추정하며, 수백억 달러가 투입되는 미국의 다른 철도 건설 프로젝트에 비해 저렴하다고 주장했다.[131][182] 그러나 일부 교통 분석가들은 제시된 예산만으로는 시스템 구축이 어려울 것이며, 건설비, 개발비, 운영비를 고려하면 수십억 달러의 예산 초과가 불가피할 것이라는 의문을 제기하기도 했다.[138]

머스크와 스페이스X는 하이퍼루프 개념을 오픈 소스로 적극 공개하며 다른 기업이나 연구자들이 아이디어를 채택하고 발전시키도록 장려했다.[139] 머스크는 "사람들이 이를 개선할 수 있는 방법을 찾을 수 있는지 보기 위해" 피드백을 요청하기도 했다. 이러한 노력의 일환으로, 스페이스X는 2015년 6월 15일, 캘리포니아주 호손에 위치한 본사 부지 옆에 약 약 1.61km 길이의 하이퍼루프 테스트 트랙을 건설하겠다고 발표했다.[140] 이 트랙은 이후 하이퍼루프 캡슐 설계 공모전에 참여하는 외부 팀들의 캡슐 디자인을 테스트하는 데 사용되었다.

또한 스페이스X는 2017년 4월 4일, "튜브 내 물자 고속 운송"에 적용되는 워드마크 "HYPERLOOP" 상표를 등록했다.[15][16][147][148]

3. 3. 오픈 소스 설계 및 기술 발전

일론 머스크는 2012년 7월 캘리포니아주 산타모니카의 판도 데일리 행사에서 처음으로 "5번째 운송 수단" 구상을 언급하며 이를 "하이퍼루프"라고 명명했다. 그는 이 가상의 고속 운송 수단이 날씨의 영향을 받지 않고, 충돌이 없으며, 비행기의 두 배 속도, 낮은 전력 소비, 24시간 운영을 위한 에너지 저장 등의 특징을 가질 것이라고 설명했다. "하이퍼루프"라는 이름은 시스템이 루프(고리) 형태로 운행된다는 점에서 착안했으며, 머스크는 2013년 5월 이를 "콩코드와 레일건, 그리고 에어하키 테이블의 혼합"에 비유했다. 그는 더 발전된 버전이 잠재적으로 초음속으로 이동할 수 있을 것으로 예상했다.[11]

하이퍼루프의 기본 개념인 진공 열차는 1904년 로버트 고다드가 처음 제안했으며, 1970년대에는 랜드 연구소의 로버트 M. 살터가 감압 튜브를 이용한 초고속 운송 시스템(VHST)을 제안하기도 했다.[135]

머스크의 하이퍼루프 구상은 샌프란시스코와 로스앤젤레스를 잇는 캘리포니아 고속철도 계획(약 700억달러)이 비용이 많이 들고 비효율적이라는 판단 하에 대안으로 제시되었다.[134] 2012년 말부터 2013년 8월까지 테슬라와 스페이스X 엔지니어들은 머스크의 아이디어를 구체화하는 모델링 작업을 진행했다.

그 결과물인 "하이퍼루프 알파(Hyperloop Alpha)" 설계 개념은 2013년 8월 테슬라와 스페이스X 웹사이트를 통해 오픈 소스로 공개되었다. 이 문서에는 로스앤젤레스에서 샌프란시스코 베이 에어리어까지 주간고속도로 제5호선 경로를 따라 약 약 563.27km 거리를 760 mph (약 1,220 km/h) 속도로 35분 만에 주파하는 시스템이 제안되었다. 예상 건설 비용은 승객 전용 버전 60억달러, 승객 및 차량 수송 가능 버전 75억달러로 추산되었으나,[131] 일부 교통 분석가들은 실제 건설비, 개발비, 운영비를 고려할 때 예산을 훨씬 초과할 것이라는 비판적 시각을 제기했다.[138] 알파 설계에서 캡슐은 선형 전동기로 가속하고 에어 베어링을 이용해 튜브 위를 미끄러지며, 기존 교통수단보다 에너지 효율이 높고[12][13] 조용하며 차량 자동화될 것으로 구상되었다.[14] 머스크는 오픈 소스 공개를 통해 "사람들이 이를 개선할 수 있는 방법을 찾을 수 있는지 보기 위해" 피드백과 참여를 독려했다. "튜브 내 고속 상품 운송"에 적용되는 "''HYPERLOOP''" 상표는 2017년 4월 4일 스페이스X에 등록되었다.[15][16]

하이퍼루프 개념이 공개된 이후, 여러 기업과 대학 팀들이 기술 개발에 뛰어들었다.[139] 2015년 11월 ''월스트리트 저널''은 이를 두고 "'하이퍼루프 운동'이 시작한 사람보다 더 커졌다"고 평가했다.[17] 기술 발전을 촉진하기 위해 스페이스X는 2015년 6월, 캘리포니아주 호손의 본사 시설 옆에 약 약 1.61km 길이의 하이퍼루프 테스트 트랙 건설 계획을 발표했으며, 이 트랙은 이후 하이퍼루프 캡슐 설계 경연에 사용되었다.

MIT 하이퍼루프 팀은 전자기 부상과 와전류 브레이크를 사용하는 초기 캡슐 프로토타입을 개발하여 2016년 5월 13일 MIT 박물관에서 공개했다.[18]

스페이스X가 주최한 하이퍼루프 캡슐 경연 결과는 다음과 같다.

대회개최 시기주요 결과비고
제1회2017년 1월델프트 공과대학교 팀 종합 우승, 뮌헨 공과대학교 (TUM) WARR 하이퍼루프 팀 최고 속도상MIT 팀 3위
제2회2017년 8월WARR 하이퍼루프 팀 우승 (최고 속도 324 km/h)최고 속도만 평가[151][152][153]
제3회2018년 7월WARR 하이퍼루프 팀 우승 (최고 속도 457 km/h)자체 기록 경신[154]
제4회2019년 8월TUM 하이퍼루프 팀 (구 WARR) 우승 (최고 속도 463 km/h)자체 기록 경신[155][156]



상업적 개발을 주도하던 하이퍼루프 원(초기 버진 하이퍼루프)은 네바다 사막에 실물 크기 시험 트랙을 건설하고 테스트를 진행하여 310 km/h[185] 및 387 km/h[186] 속도 달성에 성공했다. 2020년 11월에는 직원 2명을 태우고 172 km/h 속도의 첫 유인 저속 주행 테스트를 실시하기도 했다.[19] 그러나 2016년 공동창업자 브로건 뱀브로건 등이 회사를 상대로 계약 위반, 폭행, 명예훼손 등을 주장하며 소송을 제기했고, 회사 측은 이들이 쿠데타를 시도하다 실패하자 기밀을 유출하고 회사를 고소했다며 맞소송을 제기하는 등 내부 갈등을 겪었다.[183] 결국 하이퍼루프 원은 2023년 12월 21일부로 운영을 종료했다.[22]

기술 표준화 노력도 진행되어, 2023년 1월 유럽 전기 기술 표준화 위원회(CENELEC)는 하이퍼루프 시스템에 대한 첫 번째 기술 표준을 발표했다.[20] 네덜란드의 하르트 하이퍼루프는 2019년 6월 델프트의 테스트 사이트에서 레인 전환 기술을 시연했다.[21]

중국에서는 중국우주과학기술그룹(CASIC)이 2024년 7월 저진공 레일 시스템 테스트를 실시하는 등 유사 프로젝트가 진행 중이며,[23] 이탈리아 베네토 지방 의회도 2021년 12월 하이퍼 전송 기술 테스트를 위한 양해 각서를 승인했다.[43] 대한민국 정부 역시 한국형 하이퍼루프인 '하이퍼튜브' 개발을 추진하여 2025년 사업 착수 및 2040년 도입을 목표로 하고 있다.[142]

하지만 2023년 초 기준으로, 기술적 과제와 경제성 문제 등으로 인해 많은 하이퍼루프 프로젝트가 지연되거나 중단되었으며,[141] 라스베이거스에서 계획 중인 베가스 루프는 감압 튜브 대신 일반 터널에서 전기 자동차로 이동하는 방식으로 변경되었다.[141]

4. 개발 현황

2013년 8월 일론 머스크 테슬라 CEO가 진공 튜브 안에서 캡슐 형태의 고속열차가 이동하는 하이퍼루프 개념을 제시한 이후 여러 기업과 기관이 개발에 참여했다. 스페이스X는 관련 기술 문서를 공개하며 개발을 독려했다. https://www.tesla.com/ko_KR/blog/hyperloop?redirect=no Hyperloop-Alpha.pdf

주요 개발 주체로는 하이퍼루프 원(Hyperloop One, 이후 버진 하이퍼루프 원)과 하이퍼루프 교통 기술(Hyperloop Transportation Technologies, HTT) 등이 있었다. 하이퍼루프 원은 네바다 사막에서 여러 차례 주행 시험을 진행하고 2020년에는 유인 시험 운행까지 성공했으나,[165][166][167] 내부 갈등[183]과 사업성 문제 등으로 2023년 말 사업을 중단했다.[174] HTT는 슬로바키아 정부와 협력하고[157] 캘리포니아에 시험 트랙을 건설하는 등[158] 활동을 이어갔다.

대한민국의 한국철도기술연구원은 독자적인 한국형 하이퍼루프 개발을 진행 중이며, 시속 1200km를 목표로 하고 있다. 이는 서울-부산 구간을 16분 만에 주파할 수 있는 속도이다.[187] 한편 일본은 하이퍼루프와는 다른 자기부상열차 방식의 리니어 신칸센 개발에 주력하여 시속 600km 이상의 속도를 달성했다.

'''하이퍼루프 팟 경쟁'''

하이퍼루프 팟 경쟁에 사용된 테스트 튜브


스페이스X는 하이퍼루프 기술 개발을 촉진하기 위해 2015년부터 하이퍼루프 팟 경쟁(Hyperloop Pod Competition)을 주최했다. 이를 위해 캘리포니아주 호손의 스페이스X 본사 근처에 약 약 1.61km (약 1.6km) 길이의 테스트 트랙을 건설했다. 스페이스X는 이 경쟁을 통해 기능적인 프로토타입 개발을 가속화하고자 했으며, 직접 상업용 하이퍼루프를 개발하지는 않는다고 밝혔다.

경쟁에는 전 세계 대학생 팀들이 주로 참여했으며, 여러 차례에 걸쳐 팟 디자인과 주행 속도를 겨뤘다.

경쟁 회차개최 연도최고 속도우승팀 (최고 속도 기준)
1차 (주행)201793km/h[94]뮌헨 공과대학교 (WARR Hyperloop)
2차2017324km/h[96]뮌헨 공과대학교 (WARR Hyperloop)
3차2018457km/h[99]뮌헨 공과대학교 (WARR Hyperloop)
4차2019463km/h[94]뮌헨 공과대학교 (TUM Hyperloop)[103]



뮌헨 공과대학교 팀(WARR Hyperloop, 이후 TUM Hyperloop)이 4회 연속 최고 속도 기록을 경신하며 우승을 차지했다. 이 외에도 델프트 공과대학교, 매사추세츠 공과대학교, 로잔 연방 공과대학교 등의 팀들이 우수한 성과를 거두었다.[90][88][91][93][95][100][101][102]

그러나 2023년 기준으로, 기술적 과제와 경제성 문제 등으로 인해 많은 하이퍼루프 프로젝트가 중단되거나 지연되고 있다.[141] 라스베이거스에서 진행 중인 베가스 루프(Vegas Loop)는 감압 튜브를 사용하지 않는 전기 자동차 기반의 지하 터널 이동 시스템으로, 초기 하이퍼루프 개념과는 차이가 있다.[141]

4. 1. 대한민국

한국철도기술연구원은 영국의 버진그룹, 미국의 테슬라와 함께 하이퍼루프 원천기술을 확보한 기관 중 하나이다. 연구원은 자기부상 기술과 진공압축 기술을 융합하여 2016년 6월 22일 독자적인 한국형 하이퍼루프인 초고속 캡슐트레인 개발에 성공했으며, 시속 700km 시험 주행을 완료하여 기술적인 면에서 앞서 있다는 평가를 받는다.

초고속 캡슐 트레인은 튜브 내부 기압을 0.1기압 이하로 낮춰 공기 저항을 최소화하고, 아진공 상태의 튜브 속을 최고 시속 1200km까지 주행하는 것을 목표로 하는 기술이다. 대한민국은 이미 세계 최초로 고온초전도체 기술과 자기부상열차 기술 개발에 성공한 바 있다. 개발 중인 한국형 하이퍼루프가 목표 속도인 시속 1200km (음속) 주행에 성공할 경우, 이는 시속 300km인 KTX보다 4배, 시속 800km인 비행기보다도 빠른 속도이다. 이를 통해 서울에서 부산까지 이동 시간이 불과 16분으로 단축될 것으로 예상된다.

이 기술은 국내는 물론 전 세계 교통체계에 혁신적인 변화를 가져올 잠재력을 지니고 있어, 관계 부처인 국토교통부에서도 적극적인 추진 의사를 밝히고 있다. 계획대로 진행될 경우, 향후 10년 이내에 최고 시속 1200km 열차의 상용화가 가능해져 대한민국이 글로벌 교통 혁명을 주도할 수 있을 것으로 기대된다.[187]

[https://www.youtube.com/embed/lJl7wubIGrk?feature=player_embedded 한국형 하이퍼루프 개발…'서울-부산 16분' 교통혁명! 영상보도자료]

한편, 2017년 6월에는 하이퍼루프 교통 기술 (Hyperloop Transportation Technologies, HTT)과 대한민국 간에 서울과 부산을 연결하는 하이퍼루프 노선을 공동 개발하기 위한 협약이 체결되기도 하였다.[66][67]

4. 2. 미국

2013년 8월 일론 머스크 테슬라 CEO가 진공 튜브 안에서 캡슐 형태의 고속열차가 사람이나 물건을 실어 나르는 시스템인 하이퍼루프 개념을 제시한 이후, 여러 미국 회사들이 하이퍼루프 개발에 참여했다. 스페이스X는 테슬라모터스 블로그를 통해 하이퍼루프 기술문서(https://www.tesla.com/ko_KR/blog/hyperloop?redirect=no Hyperloop-Alpha.pdf)를 공개했다.

'''하이퍼루프 원 (Hyperloop One, 이후 버진 하이퍼루프 원)'''

하이퍼루프 원(Hyperloop One)은 하이퍼루프 실용화를 추진하던 주요 회사 중 하나였다. 실물 크기의 시험 트랙을 건설하고, 네바다 사막에서 추진 시스템 점검을 위한 첫 공개 테스트를 진행했다. 2016년 5월 11일 테스트에서는 4초간 주행하여 시속 186km/h를 달성했다.[161] 같은 해 라스베이거스에 최초의 공장인 "하이퍼루프 원 메탈워크스"를 설립하여 프로토타입 "Devloop"에 사용될 부품 제조를 계획했다.[162]

그러나 2016년 7월, 공동창업자이자 CTO였던 브로건 뱀브로건 등 4명이 회사를 상대로 계약 위반, 폭행, 명예훼손, 불투명한 자금 관리 등을 이유로 소송을 제기했다. 이들은 회사의 독재적 문화, 연고주의, 자금 낭비 등을 주장했다.[183] 이에 회사 측은 이들이 회사를 차지하려다 실패하자 소송을 제기하고 기밀을 유출했다며 2.5억달러 규모의 맞소송을 제기했다.[183] 이러한 내부 갈등과 소송으로 기술 개발에 차질이 예상되었다.[183]

이후 하이퍼루프 원은 네바다 사막의 시험 트랙에서 주행 시험을 계속 진행했다. 1단계 시험 이후, 2단계 시험에서는 사람이 탑승 가능한 크기의 테스트 열차로 시속 310km/h 주행에 성공했으며,[185] 2017년 12월 3차 시험에서는 시속 387km/h를 달성했다.[186]

2017년 10월 12일, 버진 그룹(Virgin Group) 회장 리처드 브랜슨은 하이퍼루프 원에 대한 투자를 발표했고, 회사 이름은 버진 하이퍼루프 원(Virgin Hyperloop One)으로 변경되었으며 브랜슨이 임원으로 합류했다.[163]

2020년 11월 10일, 버진 하이퍼루프 원은 네바다주 라스베이거스 DevLoop 시험장에서 최초의 유인 시험 운행을 실시했다. 최고 기술 책임자(CTO) 조쉬 기겔과 여객 체험 담당 이사 사라 루시안이 탑승한 열차는 시속 172km/h로 주행했다.[165][166][167] 당시 회사는 2030년 서비스 개시를 목표로 했다.[168]

그러나 2022년 2월, 버진 하이퍼루프 원은 유인 수송 계획을 포기하고 화물 수송에 집중하기로 결정했으며, 직원의 절반을 해고한다고 발표했다.[169][170][171][172] 같은 해 11월에는 사명에서 'Virgin'을 제외하고 다시 하이퍼루프 원(Hyperloop One)으로 변경했다.[173] 결국 2023년 12월 22일, 하이퍼루프 원은 사업을 폐쇄하고 모든 자산을 매각하기로 결정하면서 프로젝트가 중단되었다.[174]

'''하이퍼루프 교통 기술 (HTT)'''

하이퍼루프 교통 기술(Hyperloop Transportation Technologies, HTT)은 캘리포니아주 중부 주간 고속도로 5호선 인근 쿠에이 밸리(Quay Valley)에 약 8.05km(약 8km) 길이의 시험 주행 트랙을 건설했다.[158] 2018년에는 시카고와 클리블랜드를 연결하는 노선, 그리고 워싱턴 D.C.와 뉴욕시를 연결하는 노선 계획을 발표했다.[30] 또한 노스이스트 오하이오 광역 조정국(NOACA)과 협력하여 대호수 메가리전에서 시카고-클리블랜드-피츠버그를 잇는 미국 최초의 다주 하이퍼루프 시스템 타당성 조사를 진행했다. 이 조사를 위해 Transportation Economics & Management Systems, Inc.(TEMS)에 550,029달러 규모의 계약이 체결되었다.[35]

'''기타 프로젝트 및 제안'''

  • 캘리포니아 노선 (LA-SF): 2013년 머스크의 초기 제안은 로스앤젤레스 광역권의 실마에서 시작하여 5번 주간 고속도로를 따라 샌프란시스코 베이 에어리어의 헤이워드까지 이어지는 경로였다. 새크라멘토, 애너하임, 샌디에이고, 라스베이거스 지선도 제안되었다.

캘리포니아주 5번 고속도로 노선도


그러나 이 노선은 주요 도시 외곽에서 끝나기 때문에 승객들이 최종 목적지까지 다른 교통수단으로 환승해야 한다는 비판이 제기되었다. 이는 총 이동 시간을 늘려 캘리포니아 고속철도 프로젝트 대비 비용 및 시간 절감 효과를 감소시킬 수 있다는 지적이다.[25][26][27] 또한, 일부 교통 엔지니어들은 제안된 건설 비용 추정치가 비현실적으로 낮다고 주장하며 기술적, 경제적 타당성에 의문을 제기했다.

  • Arrivo: 2017년 11월, Arrivo는 콜로라도주 오로라에서 덴버 국제공항까지 이어지는 자기 부상 자동차 수송 시스템 개념을 발표했다. 이는 덴버 시내에서 출발하는 노선의 첫 구간으로, 2021년 완공을 목표로 했다.[29]
  • 미주리 노선: 2018년, 미주리 하이퍼루프 연합(Missouri Hyperloop Coalition)이 결성되어 세인트루이스, 컬럼비아, 캔자스시티를 연결하는 노선 연구를 진행했다. 이 연합에는 버진 하이퍼루프 원, 미주리 대학교, 엔지니어링 회사 블랙 앤드 비치가 참여했다.[31][32]
  • 더 루프 (The Loop): 2018년 12월 19일, 일론 머스크는 로스앤젤레스 아래에 건설된 3km 길이의 터널을 공개했다. 이 터널은 저압 튜브가 아닌 일반 터널에서 테슬라 모델 X 차량이 이동하는 시스템으로, 머스크는 이를 "하이퍼루프로 가는 디딤돌"이며 도시 내 교통을 위한 것이라고 설명했다. 이 시스템의 건설 비용은 1000만달러로 알려졌다.[33][34]


'''화성에서의 가능성'''

일론 머스크는 화성의 대기 밀도가 지구의 약 1%에 불과하여, 진공 튜브 없이 궤도만으로 하이퍼루프 시스템을 구축할 수 있을 것이라고 언급했다. 이는 사실상 자기부상열차와 유사한 형태가 될 것이다.[68][11][69][70][71]

4. 3. 일본

일본은 하이퍼루프 대신 자기부상방식 리니어 열차의 상용화를 추진하고 있다. 1962년부터 개발에 착수하여 50년간의 연구 끝에, 2016년 7월 기준으로 시속 603km (이는 서울에서 부산까지 약 40분 만에 주파 가능한 속도)에 도달하는 상용화 수준의 리니어 열차를 개발했다.

이 열차는 공기 저항을 줄이기 위해 납작하고 길쭉한 앞모습을 하고 있으며, 초전도체 위에 열차를 띄워 선로와의 마찰 저항을 없앤 결과, 비행기 수준인 시속 600km 이상으로 달릴 수 있다.

2016년 참의원 선거에서 압승한 당시 아베 총리는 경기 부양책의 일환으로 도쿄와 오사카를 잇는 리니어 신칸센 건설을 서둘러, 개통 시기를 8년 앞당기기로 결정했다. 총 건설비는 9조엔 (한화 약 92조원 이상)에 달해 상당한 경기 부양 효과가 기대되었다.

4. 4. 기타 국가

한국의 한국철도기술연구원은 영국의 버진 그룹, 미국의 테슬라와 함께 하이퍼루프 원천기술을 확보한 국가 중 하나다. 일본은 자기부상방식 리니어 열차의 상용화를 추진하고 있다.

캐나다에서는 2016년 하이퍼루프 회사인 TransPod가 토론토와 몬트리올을 연결하는 노선,[44][45] 토론토에서 윈저로 이어지는 노선,[46] 그리고 캘거리와 에드먼턴을 잇는 노선의 건설 가능성을 검토했다.[47] 특히 캐나다 최대 도시인 토론토와 몬트리올은 북미에서 가장 통행량이 많은 고속도로 중 하나인 401번 고속도로로 연결되어 있어 하이퍼루프 도입의 잠재력이 큰 구간으로 평가된다.[48] 이에 2019년 3월, 캐나다 교통부는 하이퍼루프 기술의 기술적, 운영적, 경제적, 안전 및 규제 측면을 더 깊이 이해하고, 건설 요구 사항과 상업적 타당성을 평가하기 위한 연구를 의뢰했다.[49]

앨버타 주 정부는 캘거리와 에드먼턴을 연결하는 TransPod의 하이퍼루프 프로젝트를 지원하기 위해 양해 각서(MOU)를 체결했다. TransPod는 이 사업을 추진할 계획이며, 첫 단계로 에드먼턴 공항 연결 구간 건설을 위해 5.5억달러의 민간 자본 투자를 확보했다. 다만, 실제 프로젝트 착수 전에 회사는 시험 트랙에서 프로토타입을 제작하고 테스트하는 과정을 거쳐야 한다.[50][51]

5. 제안된 노선

하이퍼루프가 더 나은 운송 시간을 제공할 수 있다고 여겨지는 거리 조건, 즉 약 1500km 미만을 충족하는 여러 노선이 제안되었다.[24] 노선 제안은 단순한 회사 발표 수준의 추측에서부터 사업 타당성 검토 단계, 실제 계약 체결 단계에 이르기까지 다양하다.

6. 기술적 과제 및 안전 문제

하이퍼루프는 혁신적인 교통수단으로 기대를 모으고 있지만, 실현을 위해서는 해결해야 할 여러 기술적 과제와 안전 문제가 제기되고 있다. 주요 과제로는 수백 킬로미터에 달하는 진공관 내부를 진공 또는 저압 상태로 유지하는 데 필요한 막대한 에너지, 고속 주행 시 캡슐의 안정적인 부상 및 추진 방식, 튜브 내부의 열 관리 문제 등이 있다. 특히 초기 일론 머스크가 제안했던 공기 부상 방식의 기술적 한계가 지적되면서 자기 부상 철도 방식 등 대안 기술이 모색되기도 했다.

안전 측면에서는 좁고 밀폐된 캡슐 내부 환경, 고속 주행 시 발생하는 가속력과 진동, 지진과 같은 외부 요인에 의한 튜브 변형 가능성, 장비 오작동이나 사고 발생 시의 비상 대처 능력 등이 주요 우려 사항으로 꼽힌다. 또한, 튜브 구조물의 취약성으로 인한 테러 공격 가능성이나 일상적인 먼지, 오염 등으로 인한 시스템 중단 가능성도 제기되었다.[105] 태양광 발전을 이용한 자체 전력 공급 계획의 실효성에 대한 비판도 존재한다.[105]

이러한 기술적, 안전적 문제들은 하이퍼루프의 실현 가능성과 경제성에 대한 근본적인 의문을 제기하며, 여러 전문가와 기관에서 지속적인 연구와 논의가 이루어지고 있다.[104][105]

6. 1. 기술적 과제

하이퍼루프 알파 컨셉은 특별히 설계된 "캡슐" 또는 "포드"를 부분 진공 상태로 유지되는 강철 튜브를 통해 보내는 방식으로 운행하는 것을 구상했다. 머스크의 원래 컨셉에서 각 캡슐은 에어 캐스터 "스키"에 압력을 가해 제공되는 0.5mm~1.3mm 층의 공기 위를 부상하도록 설계되었다. 이는 에어 하키 테이블 위에서 퍽이 떠오르는 방식과 유사하며, 바퀴가 유지할 수 있는 속도보다 더 높은 속도를 허용한다. 구름 저항이 제거되고 공기 저항이 크게 감소함에 따라 캡슐은 여정의 대부분을 글라이딩 비행할 수 있다. 알파 디자인 컨셉에서 전기 구동식 덕티드 팬과 축류 압축기가 캡슐의 코에 배치되어 "선박 앞쪽의 고압 공기를 뒤쪽으로 능동적으로 이전"하여 차량 앞에서 공기압이 상승하여 속도가 감소하는 문제를 해결하려 했다. 공기의 일부는 스키로 보내져 추가적인 압력을 가하여 모양으로 인한 부력을 통해 수동적으로 얻는 이점을 보충하도록 설계되었다. 알파 수준 컨셉에서 여객 전용 포드는 직경이 2.23m로 설계되었으며, 공기역학적 효율성을 유지하기 위해 최고 속도 760mph에 도달할 것으로 예상되었다. 이 디자인은 승객이 최대 관성 가속도 0.5g를 경험하도록 제안했는데, 이는 상업용 항공기의 이착륙 시 약 2~3배에 해당한다.

초기 컨셉 발표 이후 여러 기술적 검토와 분석이 이루어졌다.

2013년 9월, Ansys는 전산 유체 역학 시뮬레이션을 통해 알파 컨셉 캡슐의 공기역학 및 전단 응력을 모델링했다. 시뮬레이션 결과, 초음속 기류 생성을 피하기 위해 캡슐 디자인을 크게 재설계해야 하며, 튜브 벽과 캡슐 사이의 간격도 더 넓어야 한다는 결론이 나왔다. 그럼에도 Ansys 측은 하이퍼루프에 과제가 있지만 실현 가능하다고 보았다.

같은 해 10월, OpenMDAO 소프트웨어 개발팀은 하이퍼루프 추진 시스템 일부에 대한 개념적인 오픈 소스 모델을 공개하며, 튜브 직경이 원래 예상보다 훨씬 큰 4m여야 한다고 주장했다. 그러나 이 모델은 구성 요소 무게 등 실제 건설에 필요한 광범위한 기술 요소를 충분히 고려하지는 못했다.

2013년 11월, MathWorks는 제안된 경로를 분석하여 대체로 실현 가능하다고 보았으나, 승객이 경험하는 중력 가속도를 합리적으로 유지하기 위해서는 공공 도로에서 벗어나는 경로 수정이 필요하며, 특히 샌프란시스코 동쪽 I-580 구간은 인구 밀집 지역을 피하기 위한 상당한 경로 변경 없이는 계획된 속도 유지가 어렵다고 지적했다.

2015년 1월 NASA OpenMDAO 모델 기반 논문에서는 더 큰 튜브 직경과 마하 0.85에 가까운 속도 감소 필요성을 다시 강조했다. 또한 압축기 사이클과 주변 환경 간의 열 상호작용 모델링을 바탕으로, 온보드 열교환기 제거를 권장했다. 튜브 온도 상승의 주 원인(95%)은 복사와 대류이며, 압축 사이클 기여는 5%에 불과하여 열교환기의 무게와 부피 감소 이점이 크지 않다는 분석이다. 튜브의 정상 상태 온도는 주변 온도보다 약 16.7°C~약 22.2°C 정도만 상승할 것으로 예측되었다.

MIT 항공우주학과 연구자들은 2017년 연구에서 2013년 스페이스X 알파 디자인 컨셉의 공기역학 설계가 칸트로위츠 한계 근처에서 이론적인 어려움을 겪을 수 있음을 확인했다.[74]

이러한 기술적 분석 외에도 여러 전문가와 비평가들이 하이퍼루프의 실현 가능성에 대한 우려와 과제를 제기했다.

유튜브 크리에이터 아담 코바치는 하이퍼루프를 일종의 가젯반으로 묘사하며, 기존 고속철도 기술보다 나을 것이 없는 비싸고 검증되지 않은 시스템이라고 비판했다.[104] MIT의 존 한스만 교수는 튜브의 미세한 정렬 불일치 보상 방법, 에어 쿠션과 저압 공기 간의 잠재적 상호작용 등 설계상의 문제를 지적했다. 또한 포드가 도시에서 멀리 떨어진 곳에서 전력을 잃었을 경우의 대처 방안에 대해서도 의문을 제기했다. UC 버클리의 리처드 뮬러 교수는 하이퍼루프 튜브의 취약성이 테러리스트의 표적이 되기 쉽고, 일상적인 먼지나 오염으로 인해 시스템 운영이 중단될 수 있다는 우려를 표명했다.[105] 러프버러 대학교의 로저 굿올 교수는 하이퍼루프 시스템에 전력을 공급하기 위해 튜브를 따라 설치될 태양광 패널의 실효성에 의문을 제기했다. 그는 공기 펌프와 추진 시스템이 태양광 패널이 생산할 수 있는 것보다 훨씬 많은 전력을 필요로 할 것이라고 주장했다.[105]

정밀 조사가 진행되면서 다음과 같은 다양한 기술적 과제들이 부각되었다.

  • 에너지 문제: 감압된 튜브 상태를 유지하고 차량에 에너지를 공급하는 데 필요한 막대한 에너지. 차량 탑재형 축전지만으로는 불충분하다는 지적이 있다.
  • 부상 및 안정성: 감압 상태에서 안정적인 부상 높이를 유지하는 기술적 어려움.
  • 열 관리: 튜브 내부에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하는 문제.
  • 공기 저항: 고속 주행 시 잔존 공기와의 저항 문제. 특히 튜브 직경이 충분히 크지 않으면 공기 저항이 급격히 증가할 수 있다.
  • 안전성: 수백 킬로미터에 달하는 튜브의 감압 상태를 안정적으로 유지하는 것의 근본적인 어려움과, 튜브 파손 시 승객에게 미칠 수 있는 치명적인 위험성.


이러한 과제들, 특히 공기 부상 방식의 한계로 인해 일부 개발사들은 초기 컨셉에서 변화를 모색했다. 하이퍼루프 트랜스포테이션 테크놀로지스(HTT)는 2016년 5월, 공기 부상 방식을 포기하고 로렌스 리버모어 국립 연구소(LLNL)가 개발한 인덕트랙 방식(자기 부상 철도의 일종)을 독점적으로 사용하는 라이선스 계약을 체결했다.

추진 방식으로 리니어 모터를 사용할 경우에도 해결해야 할 과제가 있다. 트랜스라피드와 같이 차량 상부 집전이 필요 없는 지상 일차식 리니어 동기 모터 방식이 유력하게 검토되지만, 이 방식은 궤도 전체에 걸쳐 코일을 설치해야 하므로 건설 비용 상승의 요인이 된다.

튜브 재질과 관련된 잠재적 문제도 지적된다. 튜브 재료로 강철과 같은 자성체를 사용하면 부상용 희토류 자석과의 상호작용으로 부상 성능에 악영향을 줄 수 있다. 또한 금속 재질의 튜브는 고속 주행 시 리니어 모터에서 발생하는 자기장에 의해 유도 전류가 발생하고, 이로 인해 IH 밥솥과 유사한 원리로 튜브 자체가 발열할 가능성이 있다.

6. 2. 안전 문제

하이퍼루프의 안전성에 대한 여러 우려가 제기되고 있다. 일부 비판론자들은 좁고 밀폐된 창문 없는 캡슐 안에서의 경험 자체에 주목한다. 상당한 가속력과 함께, 음속에 가까운 속도로 캡슐 주변 공기가 압축되고 이동하면서 발생하는 높은 소음, 진동, 흔들림 등이 불쾌하고 공포스러울 수 있다는 지적이다.

또한, 튜브 구조물의 안정성 문제도 제기된다. 처음에는 튜브가 매끄럽게 설치되더라도, 지진 활동 등으로 인해 지면이 변동될 경우 튜브가 뒤틀릴 수 있다. 고속으로 주행하는 상황에서는 경로가 아주 약간만 벗어나도 상당한 버펫팅(buffeting, 기체의 불규칙한 흐름으로 인한 진동)을 유발할 수 있다. 이 외에도 장비 오작동, 사고 발생 시 대처 방안, 비상 상황에서의 효과적인 승객 대피 방법 등 실질적인 안전 대책 마련이 필요하다는 목소리가 높다.

MIT 항공우주공학과의 존 한스만 교수는 튜브의 미세한 정렬 불일치를 어떻게 보정할 것인지, 그리고 에어 쿠션 방식과 저압 공기 간의 잠재적 상호작용 등 기술적 난제를 지적했다. 또한, 만약 포드가 도시에서 멀리 떨어진 지점에서 전력 공급이 끊겼을 경우 어떻게 대처할 것인지에 대한 의문도 제기했다. UC 버클리 물리학과의 리처드 뮬러 교수는 하이퍼루프 시스템의 참신함과 튜브의 구조적 취약성이 테러리스트의 표적이 되기 쉬우며, 일상적인 먼지나 오염 물질만으로도 시스템 운영에 차질이 생길 수 있다는 우려를 표명했다.[105]

일론 머스크가 제안한 태양광 패널을 이용한 전력 공급 계획에 대해서도 비판이 있다. 러프버러 대학교의 로저 굿올 공학 교수는 튜브 상단에 설치될 태양광 패널만으로는 시스템 운영에 필요한 충분한 에너지를 생산하기 어려울 것이라고 주장했다. 특히 공기 펌프 작동과 포드 추진에 필요한 전력량이 태양광 패널의 발전량을 훨씬 초과할 것이라고 지적했다.[105]

기술적인 측면에서도 여러 과제가 남아있다.

  • 에너지 문제: 튜브 내부를 감압 상태로 유지하는 데 필요한 막대한 에너지, 차량 자체에 에너지를 안정적으로 공급하는 방법(차량 탑재형 축전지만으로는 부족하다는 지적), 튜브 내에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하는 문제 등이 해결해야 할 과제이다.
  • 공기 저항 및 부상 문제: 감압 상태에서 안정적인 부상 높이를 유지하는 기술, 고속 주행 시 발생하는 공기 저항 문제(튜브 직경이 충분히 크지 않으면 공기 저항이 급증) 등이 있다. 특히 초기 구상이었던 공기 부상 및 공기 추진 방식만으로는 해결하기 어려운 문제들이 지적되었다.
  • 구조적 안정성 및 위험성: 수백 킬로미터에 달하는 긴 튜브 내부의 감압 상태를 완벽하게 유지하는 것의 현실성, 튜브가 파손되었을 경우 내부에 있는 차량과 승객에게 미칠 치명적인 위험성 등 근본적인 문제들이 제기되고 있다.
  • 전자기적 문제: 튜브 재질로 강철과 같은 자성체를 사용할 경우, 부상에 사용되는 희토류 자석과의 상호작용으로 인해 부상 성능에 악영향을 줄 수 있다. 또한, 금속 재질의 튜브는 리니어 모터 구동 시 발생하는 자기장으로 인해 튜브 벽면에 유도 전류가 흘러 IH 밥솥과 유사한 원리로 과열될 가능성도 있다.


이러한 기술적, 안전적 문제들로 인해 초기 제안되었던 공기 부상 방식을 포기하고, 하이퍼루프 트랜스포테이션 테크놀로지스(HTT)는 로렌스 리버모어 국립 연구소(LLNL)가 개발한 인덕트랙(자기 부상 철도 방식) 기술을 도입하는 등 대안을 모색하기도 했다.

7. 경제성 및 정치적 고려 사항

일론 머스크는 샌프란시스코와 로스앤젤레스를 잇는 캘리포니아 고속철도 계획(총 공사비 약 700억달러)이 비용이 과도하고 비효율적이라고 판단하여, 그 대안으로 하이퍼루프 개념을 제안했다.[134]

머스크는 하이퍼루프 시스템 설치 비용을 60억달러(약 6.5조원) 정도로 예상하며, 이는 수백억 달러가 투입되는 미국의 다른 철도 건설 프로젝트에 비해 저렴하다고 주장했다.[182] 2013년 발표된 "하이퍼루프 알파" 제안서에서는 로스앤젤레스 지역과 샌프란시스코 베이 에어리어를 잇는 노선 건설 비용을 여객 전용 시스템의 경우 60억달러, 여객과 차량을 함께 수송하는 더 큰 규모의 시스템은 75억달러로 추정했다.[131] 그러나 일부 교통 분석가들은 이러한 초기 비용 추정이 지나치게 낮게 책정되었으며, 실제 건설 과정에서 수십억 달러의 예산 초과가 발생할 수 있다고 지적했다.[138]

하이퍼루프 개념은 일론 머스크와 스페이스X에 의해 오픈 소스로 공개되어 여러 기업과 연구팀이 개발에 참여하도록 장려되었다.[139] 하지만 기술적, 경제적 어려움 등으로 인해 2023년 2월 기준으로 대부분의 프로젝트가 중단되거나 규모가 축소되었다.[141] 한편, 대한민국 정부는 '하이퍼튜브'라는 이름으로 한국형 하이퍼루프 개발을 추진 중이며, 2025년 사업 착수 및 2040년 도입을 목표로 하고 있다.[142]

7. 1. 경제성

일론 머스크는 하이퍼루프 시스템 설치 비용으로 60억달러(약 6.5조원)를 예상하며, 수백억 달러가 투입되는 미국의 다른 철도 건설 프로젝트에 비해 저렴하다고 주장했다.[182] 그는 샌프란시스코와 로스앤젤레스를 잇는 캘리포니아 고속철도 계획(총 공사비 약 700억달러)이 비효율적이라고 보고 그 대안으로 하이퍼루프를 제안했다.[134]

2013년 발표된 '하이퍼루프 알파' 제안에서는 비용 절감 요인으로 작은 튜브 단면과 높은 고도를 들어, 주로 캘리포니아주 I-5 고속도로 중앙 분리대에 건설될 수 있다고 예상했다. 작은 단면과 캡슐 경량화는 터널 굴착 및 건설 비용을 줄이고, 통행권 확보나 환경 영향도 적을 것이라고 주장했다. 그러나 대중교통 작가 알론 레비 등 비평가들은 고가 구조물이 오히려 비용을 증가시키는 요인이며, 센트럴 밸리의 저렴한 토지 비용을 고려할 때 지상 건설이 더 효율적이라고 반박했다. UC 버클리의 마이클 앤더슨 교수는 실제 비용이 약 1000억달러에 달할 것으로 예측했다.

하이퍼루프의 경제성에 대한 의문도 제기된다. UC 데이비스 교통 연구소 소장 댄 스펄링은 "경제성이 절대 작동할 방법이 없다"고 비판했다. 하이퍼루프는 일반 열차보다 수송 인원이 적어 건설 및 운영 비용을 충당할 만큼의 티켓 가격을 책정하기 어려울 수 있다는 지적도 있다.[106] 델프트 공과대학교 연구진은 하이퍼루프 요금이 승객-킬로미터당 0.30유로 이상이어야 하며, 이는 고속철도(0.174유로/p-km)나 항공(0.183유로/p-km)보다 높다고 분석했다.[107]

초기 비용 추정치인 60억달러는 많은 경제학자와 교통 전문가들로부터 비현실적이라는 비판을 받았다. 이들은 새로운 교통 시스템의 설계, 개발, 건설, 테스트 비용을 고려할 때 해당 금액이 지나치게 낮게 책정되었다고 본다. 잡지 ''이코노미스트''는 다른 대규모 인프라 프로젝트처럼 비용 초과 문제를 겪을 가능성이 높다고 지적했다.

실제 개발 업체들의 비용 추정치도 초기 제안보다 높게 나타났다. 하이퍼루프 원(Hyperloop One)은 베이 에어리어 주변 노선 건설 비용을 총 90억달러에서 130억달러 사이(마일당 8400만달러에서 1.21억달러 사이)로 추정했다. 아랍에미리트 프로젝트는 마일당 5200만달러, 스톡홀름-헬싱키 노선은 마일당 6400만달러의 비용을 예상했다.[108] 하이퍼루프 트랜스포테이션 테크놀로지스(HTT)는 캘리포니아 주간 고속도로 5호선 인근에 건설 중인 시험 노선을 포함한 프로젝트 비용을 60억달러에서 70억달러 사이로 예상하며, 이는 캘리포니아 고속철도 추정 비용 650억달러보다 훨씬 낮다고 주장했다.[160] LA-SF 노선의 초기 예비 비용 추정치는 여객 전용 60억달러, 여객 및 차량 수송용 75억달러였으나[131], 이 역시 예산 초과 가능성에 대한 우려가 제기되었다.[138]

7. 2. 정치적 고려 사항

캘리포니아에서 하이퍼루프와 같은 새로운 교통 시스템을 구축하는 데에는 상당한 정치적 어려움이 따를 수 있다. 이는 이미 진행 중인 대규모 프로젝트인 캘리포니아 고속철도에 많은 "정치적 및 평판 자본"이 투입되었기 때문이다. 캘리포니아의 복잡한 정치 및 경제 상황을 고려할 때, 기존 계획을 하이퍼루프로 대체하는 것은 쉽지 않은 문제이다. 이러한 이유로 정치 및 경제 환경이 상대적으로 우호적일 수 있는 텍사스가 대안 지역으로 제시되기도 했다.

하이퍼루프 프로젝트의 성공적인 소규모 시연은 이러한 정치적 장애물을 줄이고, 프로젝트 비용 추정의 정확성을 높이는 데 도움이 될 수 있다. 2013년, 일론 머스크는 하이퍼루프 개념을 실제로 보여줄 시제품 제작에 필요한 자금 지원을 포함하여 개인적으로 프로젝트에 참여할 수도 있다는 의사를 밝히기도 했다.

뉴욕 타임스는 하이퍼루프가 직면한 "핵심적인 장애물"은 완전히 새로운 인프라를 처음부터 구축해야 한다는 점이라고 지적했다. 이는 단순히 기술 개발의 문제를 넘어, 수 마일에 이르는 튜브와 역 시스템 건설, 부지 사용권 확보, 수많은 정부 규제 및 표준 준수, 그리고 노선이 통과하는 지역의 생태계 변화 방지 등 광범위하고 복잡한 과제들을 해결해야 함을 의미한다.[109]

8. 관련 기업

2013년 8월 일론 머스크 테슬라 CEO가 진공 튜브 안에서 캡슐 형태의 고속열차가 사람이나 물건을 실어 나르는 시스템인 하이퍼루프를 제시한 이후 여러 회사들이 하이퍼루프 개발에 참여했다.


  • '''하이퍼루프 원''' (Hyperloop One, 구 버진 하이퍼루프): 하이퍼루프 실용화를 추진했던 주요 회사 중 하나였다. 실물 크기 시험 트랙 건설, 경로 개발 계약 등을 진행했으며, 네바다 사막에서 첫 공개 테스트를 실시했다.[161]
  • * '''내부 갈등 및 소송''': 2016년 7월, 공동창업자이자 CTO였던 브로건 뱀브로건 등 4명이 회사를 상대로 계약 위반, 폭행, 명예훼손, 불투명한 자금 관리 등을 주장하며 소송을 제기했다. 이들은 회사의 독재적 문화, 연고주의, 자금 낭비 등을 비판했다. 회사 측은 이들이 회사를 차지하려다 실패하자 기밀을 빼내 퇴사했다며 2.5억달러 규모의 맞소송을 제기했다.[183] 이러한 내부 갈등은 기술 개발에 차질을 초래했을 것으로 보인다.
  • * '''기술 개발 및 테스트''': 네바다 사막 시험 트랙에서 1단계 주행 시험 성공 후[184], 유인 탑승이 가능한 크기의 테스트 열차로 2단계 시험을 진행하여 310km/h 주파에 성공했다.[185] 2017년 12월 3차 테스트에서는 387km/h 속도를 달성했다.[186] 2020년 11월에는 라스베이거스에서 최초의 유인 시험 운행을 실시하여 172km/h 속도를 기록했다.[165][166][167]
  • * '''투자 유치 및 사업 방향 전환''': 2017년 버진 그룹의 투자를 유치하며 사명을 '버진 하이퍼루프 원'으로 변경하고 리처드 브랜슨 회장이 임원으로 합류했다.[163] 인도 뭄바이-푸네 노선 건설 계획 등[164] 야심 찬 프로젝트를 추진했으나, 2022년 2월 유인 수송 계획을 포기하고 화물 운송에 집중하기로 결정하며 직원의 절반을 해고했다.[115][169][170][171][172]
  • * '''사업 종료''': 2022년 11월 사명에서 '버진'을 빼고 다시 '하이퍼루프 원'으로 변경했으며,[173] 2023년 12월 결국 사업을 폐쇄했다.[174]

  • '''하이퍼루프 운송 기술''' (Hyperloop Transportation Technologies, HTT): 2013년 설립된 회사로,[116] 2016년 슬로바키아 정부와 하이퍼루프 건설 관련 합의서에 서명했다.[157] 캘리포니아주 중부 주간 고속도로 5호선 인근 쿠에이 밸리에 약 8.05km 길이의 시험 주행 트랙을 건설했으며,[158] 2018년 여객 수송 개시를 목표로 했었다.[159] HTT는 하이퍼루프 건설 비용을 60억~70억 달러로 예상하며, 당시 캘리포니아 고속철도 예상 비용(650억 달러)보다 훨씬 저렴하다는 점을 강조했다.[160]

  • '''기타 관련 기업'''

하이퍼루프 관련 기업 현황
회사명국가설립상태비고
아리보(Arrivo)미국2016년폐업 (2018년)[110]2017년 11월, 자기 부상 열차 운송을 선호하여 하이퍼루프 개발 종료
델프트 하이퍼루프(Delft Hyperloop)네덜란드2016년운영 중비영리 학생 팀[111]
DGWHyperloop인도2015년운영 중[112]
하이퍼루프 제네시스(Hyperloop Genesis)미국2015년운영 중스페이스X 레 Redmond
하르트 글로벌 모빌리티(Hardt Global Mobility)네덜란드2016년운영 중[113]
하이퍼루프 이탈리아(Hyperloop Italia)이탈리아2020년운영 중[114]
네보모(Nevomo)폴란드2017년하이퍼루프 초점 종료2019년 MagRail에 다시 집중했지만,[117] 하이퍼루프 협회 등 하이퍼루프 생태계에서 활동 중. 구 하이퍼 폴란드(Hyper Poland).[118]
스위스포드 테크놀로지스(Swisspod Technologies)스위스2019년운영 중[119]
트랜스포드(TransPod)캐나다, 프랑스2015년운영 중[120]
젤레로스(Zeleros)스페인2016년운영 중[121]
중국항천과공그룹(CASIC)중국1999년운영 중[122]


9. 비판

일론 머스크는 로스앤젤레스 지역에서 샌프란시스코 베이 에어리어까지의 노선 건설 비용을 여객 전용 60억달러, 여객과 차량을 함께 수송하는 대형 버전은 75억달러로 추정했다.[131] 이는 캘리포니아 고속철도 계획(총 공사비 약 700억달러)과 비교하면 훨씬 저렴한 비용이라고 주장했다.[182][134] 하지만 교통 분석가들은 제시된 예산만으로는 시스템 구축이 어려울 것이라는 의문을 제기했다. 일부 분석가들은 건설비, 개발비, 운영비 등을 고려하면 수십억 달러의 예산 초과가 발생할 것이라고 비판했다.[138]

또한, 기술적인 과제 등으로 인해 2023년 2월 기준으로 자치 단체와 협력하여 진행되던 프로젝트 대부분이 중단되거나 좌초되었다.[141] 유일하게 진행 중인 프로젝트는 라스베이거스에서 계획된 베가스 루프인데, 이 프로젝트는 하이퍼루프의 핵심 기술인 감압 튜브 방식을 포기하고 단순한 전기 자동차용 지하 터널 이동 방식으로 변경되었다.[141] 이는 하이퍼루프 기술의 실현 가능성에 대한 근본적인 의문을 제기하는 부분이다.

10. 하이퍼루프 협회

2022년 12월, 하이퍼루프 기업인 하르트(Hardt), 하이퍼루프 원(Hyperloop One), 하이퍼루프 트랜스포테이션 테크놀로지스(Hyperloop Transport Technologies), 네보모(Nevomo), 스위스포드 기술(Swisspod Technologies), 트랜스포드(TransPod), 젤레로스(Zeleros)는 하이퍼루프 협회(The Hyperloop Association)를 설립했다. 이 협회는 새롭게 떠오르는 하이퍼루프 운송 시장의 개발과 성장을 촉진하고, 각국 정부 및 규제 기관과 협력하여 관련 교통 정책 수립 과정에 참여하고 지원하는 것을 목표로 한다. 협회 대표는 네보모(Nevomo)의 최고경영자(CEO)이자 공동 창업자인 벤 파첵(Ben Paczek)이 맡고 있다.[77]

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