자기부상열차의 원리

자기 부상열차의 원리

 

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자기 부상열차란?

자기 부상열차는 자기장을 이용하여 선로 위를 떠서 앞으로 나아가는 고속열차의 일종입니다.

선로와 물리적인 접촉이 없기 때문에 더 부드럽고 빠른 여행이 가능합니다.

작동 원리

양력을 제공하는 초전도 전자석과 추진력을 제공하는 전통적인 전자석의 두 가지 주요 구성요소에

기초하고 있습니다.
열차가 움직일 때, 초전도 특성을 유지하기 위해 매우 낮은 온도로 냉각되는 초전도 전자석을 갖추고

있습니다. 전자석은 선로 위의 두 번째 자석과 상호작용하는 강한 자기장을 만들어 열차가 선로 위를

떠다니게 합니다.

자기장을 이용한 선로 위를 떠다니는 것 외에 전자기 추진력을 이용해 전진합니다.

이는 전자석의 자기장 강도와 방향을 변화시킴으로써 달성되며, 이는 열차를 전진시키는 힘을

생성하는데 이를 전자기 서스펜션이라고 합니다.
공중부양과 추진력의 조합은 자기 부상열차가 고속에 도달하고 부드럽고 효율적으로 주행할 수

있도록 합니다.

초전도체란?

절대 영도에 가까운 극저온이 되면 전기저항이 0이 되는 설질을 갖는 물질이라고 합니다.
쉽게 말해 미끄럼틀을 타고 내려온다고 상상해 보겠습니다. 여기서 미끄럼틀을 타고 내려온다면

벽에 부딪히거나 바닥에 마찰력 때문에 속도에 지장을 받을 겁니다. 하지만 이 미끄럼틀이 더 빠르고

부드럽게 미끄러질 수 있는 특수 소재로 만들어졌다고 한다면 그것이 초전도체라고 할 수 있습니다. 
초전도성은 1911년에 처음 발견되었지만, 1986년에 고온 초전도체가 발견되고 나서야 과학자들은

이 기술에 대한 실용적인 응용을 찾기 시작했습니다. 고온 초전도체는 더 높은 온도(액화 질소의

끓는점 이상, 약 -196°C)에서 작동할 수 있는 물질로, 따라서 기존의 저온 초전도체보다 훨씬 쉽게

작업할 수 있습니다.

초전도체는 의료 영상(MRI 기계 등), 입자 가속기 및 고속 열차(자기 부상열차 등)를 포함한 다양한

응용 분야에 사용됩니다. 또한 이러한 시스템의 효율성과 신뢰성을 크게 향상할 수 있는 가능성이

있기 때문에 에너지 저장 및 전력 전송에 사용할 수 있도록 연구되고 있습니다.

자기 부상열차에서, 초전도 전자석은 열차를 선로 위로 띄우기 위해 사용되며, 양력을 제공하고

열차가 부드럽고 조용하게 움직일 수 있게 합니다. 초전도체는 초전도 특성을 유지하기 위해 매우

낮은 온도(일반적으로 -196°C)로 냉각됩니다.

장점 및 미래가능성

자기장의 강도를 조절하여 열차의 속도를 조절할 수 있습니다.
열차는 선로와 물리적으로 접촉할 필요 없이 부드럽게 감속, 가속이 가능하고 선로 위를 떠다니기

때문에 마찰이 없어서 기존 열차보다 훨씬 빠르고 부드럽고 조용한 운행이 가능하며 에너지 효율이

높습니다.

현재 소수의 고속철도 노선으로 한정되어 있으나 전통적인 고속열차에 대한 미래의 대안으로

여겨지고 있어서 기술이 더욱 발전하면 많은 전환이 될 것입니다.