하이퍼루프의 최고 속도는 음속에 버금가는 1,200km/h로, 보잉787 항공기보다 빠르다. 서울-부산 이동 시간은 단 20분. 해운대에서 강남으로 출퇴근이 가능해지는 시간이다. 2004년 KTX가 처음 도입되고 서울-부산이 1일 생활권에 들어왔다면, 하이퍼루프가 도입될 경우 1시간 생활권이 되는 셈.

하이퍼루프라는 개념이 대중에게 널리 알려지게 된 계기는 테슬라와 스페이스X의 CEO인 일론 머스크(Elon Musk)가 언급하면서부터다. 지난 2013년 그가 처음 진공 튜브 안에 캡슐 형태의 고속열차가 움직이는 하이퍼루프 컨셉을 공개했을 때만 해도, 일부 비평가들은 머스크의 아이디어를 공상과학이라 치부하며 회의적인 반응을 보였다. 그러나 이 아이디어는 언론과 미디어의 집중조명을 받으며 본격적으로 연구되기 시작, 지난달에는 미국의 버진하이퍼루프원(VHO, Virgin Hyperloop One)이 라스베이거스 인근 네바다 사막의 실험터널에서 최초로 유인 시험주행을 성공적으로 마쳤다. 물론 아직 테스트 단계라 터널의 거리는 500m에 불과했고, 속도는 음속의 1/7 수준인 172km/h에 불과했지만, 사람을 태우고 진공 튜브를 달리는 이 컨셉이 더 이상 공상과학이 아니라는 것이 증명된 것이다.

※이미지 출처: 버진하이퍼루프원(VHO) 홈페이지

그런데 하이퍼루프는 과연 어떤 원리로 진공 튜브를 속을 이동하는 것일까? 이를 알기 위해 먼저, 하이퍼루프가 음속의 속도를 내는 과학적 원리를 살펴보자.

l 기차는 빠르다. 빠른 것은 비행기. 비행기는 높다~

비행기가 기차보다 빠른 이유는? 바로 어릴 적 불렀던 위 노래에 답이 있다. 물론, 비행기가 제트엔진을 탑재하고 있는 이유도 있겠지만, 기차는 지상에서, 비행기는 높은 하늘에서 이동한다는 교통 환경의 차이도 무시할 수 없다.

보통 비행기는 상공 10km에서 순항하는데, 이때 기압은 지표면의 30~40%에 불과하다. 기압이 낮아지고 공기의 밀도가 줄어들면, 기체에 닿은 공기저항이 줄어들기 때문에, 적은 에너지로도 빠르게, 더 효율적으로 이동할 수 있다. 보잉787기가 지표면 대비 30~40% 공기압에서 900km/h넘는 속도를 낼 수 있다면, 공기압이 1,000분의 1기압, 즉 0.1%의 진공 상태인 하이퍼루프 안에서는 이론적으로 음속에 가까운 속도를 낼 수 있는 것이다.

여담으로, 흔히 항공, 로켓 분야에서는 우리에게 익숙한 km/h라는 단위보다 ‘마하(mach)’라는 용어를 많이 쓰는데, 상공에서는 기압, 온도 등 이동 환경에 따라 기체가 많은 영향을 받기 때문에 실제 이동속도를 비교해 줄 기준점이 필요하다. 그 기준이 되는 속도가 바로 ‘마하1’인 음속 1,224km/h이다.

l 하이퍼루프는 진공 튜브 속을 달리는 자기부상열차

이제 하이퍼루프 차체와 진공튜브의 구조적 원리를 살펴보자. 사실, 하이퍼루프의 구조를 쉽게 이해하려면 ‘자기부상열차’를 떠올리면 된다. 열차 바닥과 레일에 자석이 달려있어, 서로 같은 극은 밀고, 다른 극은 당기며 앞으로 나가는 자기부상열차가 진공상태의 터널로 마치 미사일처럼 발사되어 빠르게 이동하는 것이 하이퍼루프의 구동 원리. 인천공항과 중국 상하이의 자기부상열차는 차량을 트랙으로 당기는 방식, 일본의 SCMaglev 자기부상열차는 차량을 트랙으로부터 밀어내는 방식을 차용하고 있다. 어떤 방식이든 트랙과의 마찰없이 부상하여 이동하기 때문에, 유지보수가 최소화된다는 장점이 있으며, 이는 하이퍼루프도 마찬가지다. 빠르다는 것 외에, 하이퍼루프가 승객의 입장에서 일반 열차와 다른 점이 있다면, 하이퍼루프는 공기 저항과 무게를 최소화하기 위해 캡슐 형태를 하고 있고, 창문이 없다는 정도. 하이퍼루프의 각 부분별 명칭은 다소 생소할 수 있는데, 레일은 ‘트랙’(Track), 터널은 ‘튜브’(Tube), 차량은 ‘포드’(Pod)라고 불린다.

▲ 창문이 없는 하이퍼루프 포드(차량) 천장에 가상으로 구현된 하늘과 오로라 (※이미지 제공: Hardt Hyperloop)

실제, 자기부상열차를 보유하고 있던 VHO가 실물 크기와 동일한 하이퍼루프 열차를 만들어 냈고, 2017년 무인 상태로 최고 속도인 386km/h를 기록한 바 있다. 또한 2019년 6월 유럽의 하이퍼루프 회사인 Hardt Hyperloop는 네덜란드에 길이 30m 규모 테스트 시설에서 세계 최초로 자기부상 열차의 노선변경 시스템을 시연해냈다. 기존의 노선 변경은 일반 기차와 같이 트랙을 이동하는 방식밖에 없었으나, Hardt Hyperloop는 차량이 고속도로에서 요금소와 나들목을 자유롭게 드나드는 것과 같이, 고속에서 노선 내 분기를 가능하게 함으로써, 하이퍼루프의 운용 효율을 극대화했다.

우리나라는 한국철도기술연구원이 8년 전, 세계 최초로 1kg 미만 모형 운송체를 700km/h까지 가속하는 데 성공한 이래, 한국형 하이퍼튜브(HTX)와 초고속 캡슐 트레인 개발에 착수했으며, 지난 11일에는 실물 크기의 1/17 로 축소 제작한 시험에서 최고 속도 1,019km/h를 기록하는 등 세계적 수준의 기술력을 보유하고 있다.

l 하이퍼루프 상용화, ‘튜브’의 안정성과 소재 기술이 핵심

하이퍼루프의 장점은 빠른 속도뿐만이 아니다. 진공 튜브 안에서 이동하기 때문에 소음이 없고, 안개나 태풍 같은 날씨에 대한 제약도 없으며, 당연히 CO₂ 발생도 없고, 1명이 1km이동하는 데 소비되는 에너지는 항공 대비 8%, 고속철도 대비 35% 수준으로, 운송 비용도 저렴하다.

그러나, 하이퍼루프가 상용화되기 위해서는 아직 몇 가지 해결해야 할 과제가 남아 있다. 상상을 한번 해보자. 내부가 진공상태인 수십, 수백 킬로미터의 튜브, 그 속을 1,200km/h의 속도로 달리는 열차.

※ 이미지 제공: Hardt Hyperloop

첫 번째 과제는 기밀성과 안정성 확보이다. 어떻게 하면 긴 튜브를 진공에 가까운 상태로 계속 유지하는 기밀성을 확보하면서, 고속으로 달리는 열차의 안정성도 확보하느냐가 관건인 셈. 앞서 시속 167km로 500m를 가는 유인 열차 실험이 성공하기는 했지만, 1,200km로 수십, 수백 킬로미터를 이동하기 위해서는 아직 갈 길이 멀다. 하이퍼루프의 트랙을 구성하는 튜브는 튜브 자체의 하중을 견뎌야 하는 것은 물론, 열차인 포드의 하중과 고속 주행에 따른 충격 및 열팽창을 견뎌야 하고, 심지어 대기압도 이겨내야 한다. 우리에게 익숙한 대기압도 내부가 진공 상태인 물체에는 견디기 힘든 압력이 되기 때문. 이러한 환경을 이기지 못해 자칫 튜브가 변형되거나 균열이라도 발생하면 대형 사고가 발생할 수도 있다. 튜브에 사용되는 소재와 구조 기술이 중요한 것도 바로 이 때문이다.

두 번째 과제는 ‘칸트로비츠 한계(Kantrowitz limit)’를 극복하는 것이다. 앞서 튜브 안이 진공상태라고 했지만, 사실 튜브 안에는 미세한 공기가 남아 있다. 열차와 튜브 사이의 공간이 좁아지고 열차의 속도가 음속에 가까워지면 튜브 내 공기의 흐름이 어느 순간 막히는 현상이 일어나는데, 이를 ‘공기 질식’, 전문 용어로는 ‘칸트로비츠 한계’라고 부른다. 이를 극복하려면 어떻게 해야 할까? 튜브 내에 공기의 흐름이 막히지 않도록 열차와 튜브 사이의 충분한 공간을 확보해야 하고, 그러기 위해서는 최적의 직경을 찾기 위한 튜브의 대형화가 수반된다.

세 번째 과제는 경제성을 갖추는 것이다. 튜브 소재로서 그동안 콘크리트, 탄소섬유, 스틸 등이 검토되었으나 콘크리트는 비용이 저렴하나 소재의 기밀성이 부족하고, 탄소섬유는 고비용에 가공성이 부족한 단점이 있다. 이에, 비용이 합리적이고 기밀성과 가공성이 우수한 스틸이 튜브의 소재로 각광받고 있다.

l 포스코-타타스틸유럽, 하이퍼루프에서 만나다

▲ 포스코와 타타스틸유럽이 공동으로 소재 개발에 나선 하이퍼루프 튜브 모식도

하이퍼루프 튜브를 스틸로 만든다면, 얼마나 많은 강재가 소요될까? 전문가들은 직경 4m의 튜브를 제작하는 데, 1km당 약 2,500톤의 강재가 소요될 것으로 예상하고 있어, 하이퍼루프 튜브용 강재는 철강업계에서 미래 대규모 신시장이 될 가능성이 높다. 하이퍼루프 상용화의 지름길이 튜브 제작 기술에 달려있는 만큼, 안정적인 튜브용 특화 강재를 개발하여 시장 및 규격을 선점하는 일은 매우 중요하다고 할 수 있다.

이에, 포스코는 지난 6일 타타스틸 유럽(TSE, Tata Steel Europe)과 협약식을 열고, 하이퍼루프용 소재 개발에 본격적으로 나서기로 했다. 하이퍼루프 전용 강재 개발뿐만 아니라, 하이퍼루프의 안전성, 경제성 등을 고려한 최적의 구조 형식과 제작 방법을 도출하는 구조 솔루션을 개발하고, 글로벌 프로젝트에도 공동 참여하는 등 사업분야 전반에 대해 협력하기로 한 것이다. 포스코는 하이퍼루프 전용 강재 및 이용기술 솔루션을 다수 보유하고 있고, 타타스틸 유럽은 튜브 구조 기술에 강점이 있는 만큼, 양사의 시너지 창출이 기대되는 동시에, 글로벌 철강사 간 모범적인 개방형 협력 사례(Open Collaboration)로도 평가받고 있다.

▲ 포스코와 타타스틸 유럽이 포스코 포항제철소, 타타스틸 유럽 네덜란드 본사를 영상으로 연결해 하이퍼루프에 관한 협약을 체결했다.

VHO, HTT(Hyperloop Transportation Technologies), Hardt Hyperloop 등 많은 하이퍼루프 회사들은 지금 세계 각지에서 하이퍼루프 건설을 위한 속도 경쟁을 벌이고 있다. 앞서 미국 네바다주에서 세계 최초로 유인 실험에 성공한 VHO는 인도의 뭄바이-푸네, 아랍에미리트(UAE)의 두바이-아부다비를 잇는 두 프로젝트를 진행 중이고, 미국 HTT는 내년 10월로 연기된 2020년 두바이 세계박람회(Expo2020) 전시센터와 알막툼(Al-Maktoum) 국제공항을 잇는 세계 최초의 상용 구간 프로젝트를 추진 중이다. 유럽의 Hardt Hyperloop는 2019년에 최고 속도 700km/h, 길이 3km의 Hyperloop test center를 네덜란드에 설립하는 계획을 발표한 바 있다. 이런 속도라면, 언젠가 서울과 부산이 하이퍼루프로 이어지는 그 날이 조만간 올지도 모르겠다. 그리고 하이퍼루프 개발에 포스코가 함께 한다면 그날은 생각보다 빨리 다가올 수도 있다.

* 도움말 주신 분:
철강솔루션연구소 구조연구그룹 조우연 수석연구원
강재연구소 열연선재연구그룹 양홍석 수석연구원
열연선재마케팅실 열연선재솔루션그룹 김한성 과장
포스코유럽 나승민 부장

– 본격 숨은 포스코 찾기! –

도심 속 곳곳에 숨어있는 포스코의 기술력을 함께 찾아볼까요?

① 높을수록 더 튼튼하게! 포스코 HSA, Pos-H, PosMAC-Steel 커튼월

초고층 건물은 높이 200m 이상 또는 50층 이상인 건축물을 말한다. 초고층 건물을 안전하게 짓기 위해서는 일반 건물과는 건축 방법이 근본적으로 달라야 한다. 건물의 규모가 커짐에 따라 축적되는 무게를 버틸 수 있는 건축 재료를 선정해야 하고, 지진이나 태풍 등 자연재해를 견딜 수 있는 기술이 필수적이다. 포스코는 더 안전하고 높은 건물을 위한 소재 개발과 구조 시스템 연구를 진행 중이다.
그 중 포스코의 대표적 건축구조용 강재는 HSA(High Performance Steel for Architecture)이다. HSA 강재는 기존의 건축구조용 일반재보다 약 1.7배 강하고 중량은 약 30% 가벼워 초고층 건물에 최적인 초고강도 강재다. 그뿐만 아니라 지진에 의해 건물이 받는 진동에너지를 효과적으로 흡수하는 내진용 강재로 각광받고 있다. 간단히 말해 “태풍과 지진에 강하다”. HSA 강재는 롯데월드타워, 부산 LCT, 인천국제공항 제2터미널, 동대구역 복합환승센터 등에 적용됐다.
Pos-H 역시 최고의 건설용 철강제품으로 통한다. 규격화 및 최적화가 가능한 Built-up H형강, Pos-H는 고품질의 포스코 강판을 사용해 포스코의 엄격한 품질관리하에 제작되는 World Top Premium 제품이다. 최적화 설계가 가능한 440종의 부재로 이루어져 있으며 RH형강 대비 15~20% 상당의 강재량을 절감할 수 있다. 또한 H형강, ㅍ형강, T형강 등 용도에 따른 다양한 부재 선택이 가능하며, 신 KS 기준에 따라 모든 강종을 고려한 효율적인 단면 도출이 가능하다. 이로써 고객사의 맞춤형 요구에 대응해 최적의 가격, 납기 및 품질을 보증한다.
건축물의 외부를 구성하는 PosMAC-Steel Curtain Wall은 건물의 하중을 부담하지 않고 외기를 차단하는 비내력 벽이자 스틸프레임에 유리 및 패널을 부착한 고급 외벽 시스템이다. 가장 큰 특징은 압축, 인장, 휨 하중에 높은 구조 성능과 용접성으로 다양한 디자인을 표현할 수 있다는 것. 하여 보강 없이 12m 이상 설치가 가능하며, 알루미늄 대비 슬림한 디자인을 구현할 수 있다. 또한 3D-Modeling 정보를 통해 용접 제작하여 비정형 디자인도 가능하다. 높은 층고와 넓은 개방감을 확보할 수 있고 알루미늄 대비 구조, 단열, 내화, 내진, 차음 등에서 우수한 성능을 지니고 있다.

② 친절하고 화려한 친환경 태양광 구조물, 솔라파인

‘솔라파인’은 포스코 WTP(World Top Premium) 강재와 스마트 IoT 기술을 접목한 친환경 태양광 구조물이다. 그 이름에는 포스코가 자체 개발한 태양광 디자인 조형물로 솔방울의 형상을 닮았다는 의미가 담겨있다. 솔라파인에는 포스코의 강재뿐만 아니라 외관 디자인 및 가공 등 전반적인 제작 과정에도 포스코의 기술력이 담겼다. 이 구조물은 직경 5.5m의 상부 원형 구조에 총 1kW 규모의 태양광 모듈 48개가 설치됐다. 주간에는 상부 태양광 지붕에 의해 기하학적 그림자 패턴이 연출된다. 동시에 태양광 발전으로 전력을 축적해 주간과 야간에 모바일 기기 충전은 물론 동절기엔 온열 벤치 역할도 가능하며 공공 와이파이나 블루투스 스피커 등 다양한 편의기능을 제공한다. 솔라파인은 서울 마포구에 위치한 서울에너지드림센터 ‘태양의 놀이터’ 잔디마당과 인천 청라국제도시의 포스코 에너지 본사에서 만날 수 있다.

③ 환경과 건강을 지키기 위한 최적의 수단은? 스테인리스 텀블러와 빨대

무더운 여름, 야외에서 목을 축여야 할 땐? 스테인리스를 사용하자! 최근 플라스틱 일회용 컵과 빨대 사용과 관련한 환경 문제가 짙어지면서 스테인리스 텀블러 사용에 대한 관심도 늘고 있다. 플라스틱 소비를 줄이고 환경을 보호할 목적으로도 괜찮지만 스테인리스 텀블러와 빨대에는 생각보다 많은 특장점이 있다. 먼저 스테인리스 스틸은 냄새와 변색에 강하고 세균 증식을 막아준다. 텀블러는 항상 액체류와 닿아 있기 때문에 쉽게 녹슬지 않고 위생적인 관리가 가능해야 한다. 스테인리스 스틸은 이 조건들을 만족하는 최적의 소재다.
플라스틱 빨대 한 개는 평균적으로 20분 동안 사용되고 500년에 걸쳐 썩는다. 하루에 한 사람 당 1.6개의 빨대를 사용한다고 하니, 플라스틱 빨대 대체 수단 마련 역시 시급하다. 이때 반가운 소재 또한 스테인리스 스틸이다. 현재 국내외 곳곳에서도 쉽게 발견할 수 있는 스테인리스 스틸 소재의 빨대는 환경에 해롭지 않으며 위생적으로 재사용이 가능하다는 점에서 주목받고 있다.

④ 18.38km를 지탱하는 포스코 후판

주탑 사이의 거리가 1km 이상인 긴 다리를 초장대교량이라 부른다. 주탑에서 케이블을 연결해 다리를 이어주며 교량 종류로는 현수교와 사장교가 있다. 현수교는 케이블과 행어를 통해 교량의 무게를 상판에 전달하는 방식으로 광안대교와 영종대교 등이 이에 해당된다. 사장교는 주탑에 연결된 케이블이 상판을 지지하는 교량으로 인천대교와 서해대교 등이 있다.
인천대교에는 포스코의 고부가가치 후판 2만 4,000톤과 포스코가 개발한 교량 난간용 강재 3,000톤을 비롯해 모두 5만 여 톤의 포스코 강재가 사용됐다. 이 중 교량용 TMCP강 소요량은 3,000톤에 이르는데, TMCP강은 용접성이 우수한 고급후판재로 통한다. TMCP강을 비롯한 포스코의 고부가가치 후판은 인천대교에서도 사장교 구간에 주로 사용됐으며, 콘크리트 교량으로 건설되는 접속교에는 PC강연선용 소재 등 포스코의 일반 강재가 사용됐다.
한편 초장대교량에서 가장 중요한 역할 중 하나인 케이블(Cable)은 상판에 작용하는 무게를 주탑으로 전달해 교량을 지탱하는 장치로, 포스코에는 ‘PosCable(POSCO wire for Cable)’이 있다. 또한 케이블과 상판을 연결하는 부품인 행어(Hanger) 역시 포스코 교량 케이블용 강선이 적용된다. 이 강선은 포스코 선재(Wire Rod)로 가늘게 뽑아 만든 와이어를 여러 가닥 꼬아서 만들기 때문에 힘이 강력하다. 빨대보다 가는 강선 한 가닥이 4.5톤 트럭 무게를 지탱할 수 있을 정도. 또한 교량이 설치되는 바다 환경에도 녹이 잘 슬지 않아 오랫동안 안전하고 튼튼한 다리를 유지할 수 있다.

⑤ 공항의 지붕과 티켓팅 홀에도 포스코의 강재가?

지난해 문을 연 인천공항 제2여객터미널은 제1여객터미널의 역할을 분산해 혼잡도를 낮추고 ‘아트포트(Art Port)’로서 다채로운 복합문화공간을 제공하고 있다. 훌륭한 건축미와 쾌적한 시설로도 유명한 제2여객터미널에도 포스코 강재가 적용됐다. 먼저 제2여객터미널 지붕 패널에는 포스코 WTP스테인리스 강종인 446M이 쓰였다. 446M은 고내식, 내후성강으로 400계의 낮은 열팽장특성을 활용해 해양 지역이나 공장 밀집지역 지붕재 및 건축외장재로 적용되는 포스코의 특화강이다. 지붕 부위에는 대공간 SHELL 구조에 적용되는 포스코 솔루션 기술 중 하나인 접합 노드 기술(POSCO Space System)을 적용해 지붕 중량을 경량화했다.
공항 메인 티켓팅 홀 대공간의 나무형상 대형기둥에는 초고강도 고성능 건축구조용 강재 HSA800이 사용됐으며 최소한의 기둥 크기로 티켓팅 홀의 대공간을 가능하게 만들었다. HSA800은 대공간이나 초고층 대형 건설 시 강재 사용량을 크게 절감할 수 있어 고성능, 경량화는 물론 경제성도 뛰어나다.

⑥ 새로운 미래 교통수단 하이퍼루프를 아시나요?

도심과 도심을 연결한 새로운 교통수단으로 ‘하이퍼루프’가 미래 메가 트렌드로 주목받고 있다. 하이퍼루프는 탑승체의 이동에 대한 저항을 제로에 가깝게 하여 시속 1,280km라는 경이로운 속도를 구현할 수 있는 열차형 교통기관을 말한다. 이 하이퍼루프에 사용되는 열차 튜브는 직경 4m, 두께 20~30mm의 나선형 강관인 포스코의 고기능 강재가 적용된다. 이 튜브에 사용되는 강재는 튜브내 진공을 유지하고 탑승체의 이동을 이끌어 고속으로 운행할 수 있도록 튼튼한 고기능 열간 압연을 적용한다.
하이퍼루프가 작동하기 위해서는 먼저 출발지에서 목적지까지 진공에 가까운 저압(0.001atm)의 튜브로 연결하고, 튜브 내 진공을 유지하면서 전자기 모터를 이용해 탑승체를 부양해야 한다. 그리고 가압기로 공기를 뒤쪽으로 보내면서 추진력을 얻는다. 가압된 공기는 에어베어링(Air Bearings)을 이용해 마찰을 최소화한다. 또한 태양에너지를 이용해 운영 효율을 높일 수 있다. 서울에서 부산까지 약 20분 만에 연결해줄 것으로 예상되는 이 미래 교통수단이 앞으로 우리의 일상을 어떻게 바꿀 수 있을지 기대되는 시점이다.

숨은 포스코 찾기 1편과 2편, 그리고 3편을 통해 일상 속 중요한 역할을 하는 철의 모습과 포스코의 기술력을 알아봤다. 이번 시리즈에서 소개한 포스코의 기술력들은 여러분의 주변에서도 쉽게 찾을 수 있을 것이다. 앞으로 또 포스코가 어떤 새로운 기술과 소재로 우리 곁에 찾아보게 될지 기대해봐도 좋겠다.

영화 속 배경은 지금으로부터 31년 후 2049년 캘리포니아다. 하지만 우리는 더 빨리 나는 자동차를 만나게 될지도 모른다. 대표적인 미래 교통수단으로 꼽히는 전기차는 이미 익숙해졌다. 차세대 이동 수단으로 꼽히는 하이퍼루프와 드론 택시 등 미래 교통수단 상용화가 눈앞으로 다가왔다. 이 모든 것이 실현되는데 철은 어떤 역할을 하게 될까?

┃ 철의 경량화가 전기차 SUV 시대 열다

우리 생활에 가장 가깝게 다가와 있는 미래 교통수단은 전기차다. 지난 5월 현대차가 코나 일렉트릭을 선보인 데 이어 7월에는 기아차가 니로EV 판매에 나서며 국내 전기차 SUV 시대의 막이 본격적으로 열렸다.

그동안 전기차는 배터리 1회 충전으로 많은 거리를 이동하기 어렵다는 단점 때문에 경차나 준중형 세단에 적용되는 게 일반적이었다. 몇 킬로미터라도 더 주행거리를 확보하기 위해선 차량 경량화가 필수적이기 때문이다.

전기차 SUV가 가능해진 것은 배터리 성능과 차량 경량화 기술이 발전하면서다. 전기차의 핵심인 전기모터와 배터리, 특히 에너지를 담는 리튬이온배터리에는 포스코의 양극재와 음극재가 사용된다.

양극재는 배터리의 +극에 해당하는 양극을 만드는 소재다. 포스코ESM은 2017년부터 세계 최고 수준의 고안정성 양극재 PG-NCM을 생산하고 있다. 음극재는 양극에서 나온 리튬을 저장했다가 방출하면서 전기를 발생시키는 역할을 하는 소재다. 2018년 현재 포스코켐텍이 국내 유일의 음극재 양산 업체로 이름을 올리고 있다.

전기차의 주행 거리 확보를 위한 두 번째 요소인 차량 경량화는 포스코 기가스틸에 답이 있다. 포스코 기가스틸은 가로 10cm, 세로 15cm의 손바닥만 한 크기로 1톤가량의 준중형차 1,500대의 하중을 견딜 수 있는 초고강도강이다. 차체용 알루미늄보다 3배 이상 강도가 높기 때문에 얇은 강판으로도 충분히 튼튼한 차체 제작이 가능하다. 즉, 가벼우면서도 튼튼한, 경량화와 안정성 두 가지 문제를 한 번의 해결할 수 있는 최적의 소재인 것. 전문가들은 충돌 안전에 대비해 기가파스칼급 강도를 가진 초고장력 강판의 수요가 앞으로 계속 늘어날 것으로 전망하고 있다.

┃ 하이퍼루프 시대엔 서울에서 부산까지 20분 내 주파?

어쩌면 미래의 당신은 서울에서 퇴근 후 부산에 사는 친구를 만나 저녁식사를 하게 될지도 모른다. 당신은 저녁 약속을 지키기 위해 어떤 수단을 쓰게 될까?  바로 하이퍼루프(Hyperloop)다.

차세대 교통수단을 얘기할 때 가장 혁신적인 기술로 꼽히는 하이퍼루프는 테슬라모터스와 스페이스 X의 CEO 일론 머스크(Elon Musk)가 2013년 오픈소스 형식으로 공개한 아이디어다. 캡슐 형태 차량이 진공 상태의 터널을 이동하게 되는데, 캡슐 아래쪽에 자석을 부착하고 터널 바닥에도 자기장이 흐르도록 설계해 자기부상열차처럼 차력의 상대성을 이용하는 원리다. 쉽게 말해, 자석의 같은 극끼리 밀어내는 힘을 이용해 캡슐 자체를 공중에 띄워 비행시키는 방식이다.

이론에 따르면 캡슐의 속도는 시속 1200km/h 이상으로 여객용 항공기의 평균 시속인 800~900km/h보다 훨씬 빠르다. 이 속도라면 서울에서 부산까지 400km 구간은 20분 만에 이동할 수 있다. 또한 대기오염 발생이 거의 없어 친환경적인 데다 설비 비용도 저렴하다.

일론 머스크가 운영하는 크라우드 소싱 기업인 HTT(Hyperloop Transportation Technology)는 프랑스에서 실제 크기로 튜브 건설을 시작했다. HTT는 아랍에미리트(UAE) 내 아부다비-두바이 국경 인근 10km 구간에 하이퍼루프를 건설할 계획이다. 지난 7월에는 중국 구이저우(貴州)성 퉁런(銅仁)시 정부와 10㎞ 길이의 하이퍼루프 시험철도를 건설하는 계약을 체결했다고 현지 언론이 밝혔다. 빠르면 2020년 UAE에서 HTT가 개발한 첫 하이퍼루프를 볼 수 있을지도 모르겠다.

현재 하이퍼루프 개발 업체 중 대부분은 공기가 통하지 않는 대표적인 소재인 철 소재 진공 튜브를 개발 중인 것으로 알려졌다. 포스코도 하이퍼루프를 철의 새로운 적용처 중에 하나로 보고 연구 중이며, 지난  4월 포스코센터 1층에 리뉴얼 오픈한 제품전시관인 ‘스틸 갤러리’에 하이퍼루프를 인터랙티브 월로 표현해 철의 미래 모습을 미리 체험해 볼 수 있도록 해 두기도 했다.

┃ 드론 택시 타고 날아서 갈까? 나는 자동차(Flying car)가 눈앞에

다시 처음으로 돌아가서 하늘을 나는 자동차에 관해 얘기해보자. 공상과학 영화에나 등장할 법한 하늘을 나는 자동차가 아주 예전부터 미래 교통수단으로 계속해서 거론되고 있는 이유는 도시의 교통 체증을 없애면서 이동 시간을 줄일 수 있는 가장 확실한 방법이기 때문이다.

하지만 이제 더이상 하늘을 나는 자동차가 영화 속 상상으로만 끝나지 않을 것 같다. 이미 세계 각국의 스타트업들이 나는 자동차 상용화 경쟁에 나서고 있다.

지난 4월에는 구글 공동 창업자인 래리 페이지와 스타트업 키티 호크(Kitty Hawk)가 구성한 ‘나는 자동차’ 시연 영상이 공개됐다. 구글이 이러한 무인차를 개발하는 이유는 자동차를 스마트폰과 같은 단말기로 인식해 도시 정보를 수집하고 효율적인 도시를 구축하기 위한 수단으로 활용하려고 구상하고 있기 때문이다. 우버는 이미 ‘플라잉택시(flying taxi)’ 모델을 공개하고 오는 2023년까지 2000만 유로(약 259억 원)를 투자해 프랑스 파리의 신규 시설에서 플라잉 택시 서비스를 개발하기로 했다.

가까운 중국과 일본에서도 나는 자동차 상용화에 박차를 가하고 있다. 중국 드론 업체인 이항(Ehang)은 무인 드론 택시 ‘이항 184’를 선보였다. 토요타와 에어버스도 소형 항공 모델 개발에 연구 투자 중이다.

모든 자동차가 그렇겠지만 하늘을 나는 자동차는 특히나 안전성과 함께 차체 경량화가 필수적으로 요구된다. 그리고 포스코 기가스틸 같은 진화된 형태의 초고장력 강판이 핵심 역할을 하게 될 것으로 보인다.

앞서 살펴본 것과 같이 떠오르는 미래 교통수단에는 철의 역할이 필수적이다. 교통수단의 발전 못지않게 진화를 거듭하고 있는 철은 그 어떤 대체 소재보다 튼튼하면서도 가볍고 가공성에서도 뒤지지 않는다. 계속해서 무궁무진하게 발전할 가능성까지 고려해 본다면, 우리가 만나게 될 새로운 미래 교통수단에서도 철은 여전히 가장 핵심 역할을 맡게 될 것이다.