한국철도기술연구원, 냉동기 없이 운행 가능한 ‘초전도 전자석’ 개발

최고시속 1천200km 하이퍼튜브 핵심기술 확보

한국철도기술연구원(원장 나희승, 이하 철도연)은 냉동기 없이도 장시간 자기장을 유지할 수 있는 초전도 전자석 시작품을 세계 최초로 개발해 시험 운전에 성공했다고 밝혔다.

이번에 개발한 초전도 전자석은 최고시속 1천200km로 달릴 하이퍼튜브 차량의 엔진에 해당하는 부품으로 자기부상철도의 초고속 주행에 필요한 자기장을 만드는 핵심 장치이다.

하이퍼튜브는 최고속도 시속 1천200km를 목표로 철도연이 개발 중인 초고속 열차로 서울에서 부산까지 20분 만에 주행할 수 있다.

초전도 전자석은 작은 전력으로 강한 힘을 내기 때문에 저소비전력이나 초고속 활동이 필요한 발전기, 슈퍼컴퓨터, 초고속 자기부상열차 등에 활용되고 있다. 전자석의 초전도 성능은 영하 270도 내외의 매우 낮은 온도에서 나타나기 때문에 초전도 전자석에 냉각시스템을 설치해 운영해야 한다.

철도연이 개발한 초전도 전자석은 영하 210도 이하의 고체상태 질소가 갖는 열용량을 이용해 냉동기 없이도 장시간 냉각을 유지하는 것이 특징이며 고체질소가 냉각시스템을 대신해 전자석의 초전도상태를 유지하는 일종의 냉각 배터리와 같은 역할을 한다.

연구개발 중인 하이퍼튜브에 냉동기 없는 전자석이 적용됨으로써 초전도 전자석을 운전하기 위해 차량에서 필요한 전력을 90% 이상 줄일 수 있고 냉동기를 없앤 만큼 차량을 경량화할 수 있다고 철도연 관계자는 밝혔다.

철도연이 개발한 초전도 전자석 시작품은 냉동기 없이 4시간 운전 가능하며 향후 6시간 이상 운전할 수 있도록 성능을 개선할 예정이다. 또한, 초전도 전자석을 이용한 하이퍼튜브의 자기부상 및 추진 기술 연구개발을 위한 단거리 테스트베드를 구축할 계획이다.

이관섭 철도연 신교통혁신연구소장은 “서울~부산 간 하이퍼튜브 운행시간이 20분 정도이기 때문에 냉동기 없이 차량에 장착된 초전도 전자석만으로 초고속 주행이 가능하며 초전도 전자석은 6시간마다 급속 재냉각하거나 교체하는 방식으로 운영할 수 있다”고 설명했다. 의왕=임진흥기자