자기 부상 열차가 바퀴 없이 선로 위를 떠서 고속으로 달릴 수 있는 원리를 초전도체의 반자성 효과와 전자기력을 이용한 추진력으로 설명해 주시면 좋겠습니다.

Question

자기 부상 열차가 바퀴 없이 선로 위를 떠서 고속으로 달릴 수 있는 원리를 초전도체의 반자성 효과와 전자기력을 이용한 추진력으로 설명해 주시면 좋겠습니다.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

특정 물질을 극저온으로 냉각하면 전기저항이 0이 되는 초전도 상태가 되는데, 이 물질을 초전도체라고 합니다. 초전도체는 외부 자기장을 자기 내부에서 완전히 밀어내는'완전 반자성을 띠게 되는데, 이런 현상을 마이스너 효과라고 합니다.

자기부상 열차 하부에 설치된 초전도 자석이 선로 내 코일과 상호작용하면서 내부 자기장에 강력하게 반발하는 힘을 만들고, 이 반발력이 열차의 무게를 이겨내고 열차를 선로 표면으로부터 몇 cm 이상 띄운 채 레일과의 마찰을 완전히 없애주는 효과를 냅니다.

자기 부상 열차의 고속 추진 원리는 열차와 선로 사이에서 교대하는 전자기력에 의한 것으로 선로 측면에 설치된 코일에 교류 전류를 흘려보내 전자석의 극성을 실시간으로 빠르게 바꿔주면서 앞에서 끌어당기는 인력과, 뒤에서 밀어주는 척력이 동시에 작용합니다. 이 전자기적 파동을 컴퓨터 제어로 수초에 수천 번 빠르게 순환시킴으로써, 열차는 미끄러짐이나 기계적 마찰 저항 없이 속도를 가속될 수 있습니다.