자기 부상 열차

Maglev train

자기 부상 열차는 어떻게 바퀴 없이 길 위에 떠서 달릴까요?

무슨 일이 일어났나

같은 극끼리 마주 보는 자석은 서로 밀어냅니다(미국 에너지부). 자기 부상 열차는 이런 자석의 힘으로 열차를 길(가이드웨이) 위로 띄웁니다.

시뮬레이터에서 자석 둘을 같은 극끼리 1 cm 떨어뜨리면 163 mN 으로 밀어, 10 g 물체의 무게 98.1 mN 보다 커서 떠 있습니다. 2 cm 로 벌리면 미는 힘이 60.7 mN 으로 줄어 더는 떠 있지 못합니다.

그래서 아주 센 자석이 필요합니다. 초전도 자석은 아주 낮은 온도로 식혀 쓰는 전자석으로, 보통 전자석보다 자기장이 10 배까지 셉니다(미국 에너지부).

미국 에너지부에 따르면 이런 열차는 길 위로 약 5 인치(0.127 m) 떠서 시속 375 마일(초속 약 168 m)까지 달릴 수 있습니다. 자기 부상 열차 설계로 첫 특허를 받은 사람은 1960 년대 말 브룩헤이븐의 제임스 파월과 고든 댄비입니다.

📸 진짜 모습

마셜 우주 비행 센터의 자기 부상 시험 궤도에서 9 분의 1 크기 모형 비행체가 궤도를 빠져나가는 모습입니다.불러오는 중…📸 사진

마셜 우주 비행 센터의 자기 부상 시험 궤도에서 9 분의 1 크기 모형 비행체가 궤도를 빠져나가는 모습입니다.

출처: NASA/MSFC · 퍼블릭 도메인 · NASA 그림 창고 원본 ↗

💡 생활 속 예시

  • 냉장고 자석 두 개를 같은 극끼리 맞대려 하면 손끝에 밀어내는 힘이 또렷이 느껴집니다.
  • 자석 팽이 장난감은 아래 받침 자석이 위의 팽이를 밀어 공중에 띄워 둡니다.

어떤 부품이 무엇을 하나

  • 열차 쪽 초전도 자석 — 아주 차게 식혀 센 자기장을 만듭니다.
  • 가이드웨이 자석 · 코일 — 열차 자석과 같은 극끼리 마주 보아 열차를 밀어 띄웁니다.
  • 냉각 장치 — 초전도 자석을 아주 낮은 온도로 지킵니다.
  1. 열차의 초전도 자석을 아주 낮은 온도로 식혀 센 자기장을 만듭니다.
  2. 가이드웨이 쪽 자석 · 코일과 같은 극끼리 마주 보아 서로 밀어냅니다.
  3. 미는 힘이 열차 무게만큼 되면 열차가 길 위로 뜹니다.
  4. 바퀴가 길에 닿지 않아 바퀴 마찰 없이 달립니다.

확인된 값

초전도 자석 = 아주 낮은 온도로 식혀 쓰는 전자석
cooled electromagnets 출처
보통 전자석보다 자기장이 셀 수 있는 정도 — 10 배까지
10 배 출처
같은 극끼리 마주 보면 서로 밀어낸다(뜨는 힘)
like poles repel 출처
열차가 길(가이드웨이) 위로 뜨는 높이 — 약 5 인치
0.127 m 출처
달릴 수 있는 빠르기 — 시속 375 마일(약 600 km/h)까지
167.6 m/s 출처
자기 부상 열차 설계로 처음 특허를 받은 사람 — 브룩헤이븐의 제임스 파월 · 고든 댄비, 1960 년대 말
James Powell · Gordon Danby (late 1960s) 출처

교육과정에서는

  • 한국 2022 · 전자기와 양자 · 전자기적 상호작용 [12전자01-04]
  • 한국 2022 · 물리학 · 전기와 자기 [12물리02-04]

출처

이어서 보기

같은 단원 · 탈것과 하늘

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