이동은 현대 생활의 기본 요소이다. 가까운 도시 이동부터 장거리 이동까지, 오늘날의 교통 경험은 복잡하고 에너지 소비가 큰 구조를 가진다. 배출가스를 줄여야 한다는 압력이 커지면서, 새로운 교통 기술은 더 친환경적이고 빠르며 안전한 방향으로 발전해야 한다.
이 흐름을 이끄는 기업 중 하나가 폴란드 스타트업 Nevomo이다.
Nevomo의 창업자들은 2017년 SpaceX Hyperloop Pod Competition의 결선 진출자이다.
Nevomo는 자기부상 방식의 Mag rail, 선형 모터, 자율 제어 시스템을 기반으로 차세대 고속 철도 기술을 개발한다.
이 기술은 기존 철도 트랙을 업그레이드해 고속 주행을 구현하는 방식이며, 새로운 인프라를 처음부터 구축하지 않아도 된다는 점이 특징이다.
Hyperloop 기술과 속도 경쟁
Hyperloop 철도는 일반 열차처럼 바퀴로 달리지 않는다. 대신 podcar 또는 PRT라고 하는 객실이 수동 자기부상 기술을 통해 떠 있는 방식으로 설계된다. 이는 마찰을 줄이기 위한 구조이다.
Nevomo의 시스템은 세 단계로 전개된다.
- Mag rail은 기존 철도 노선을 업그레이드해 최대 550kph, 즉 340mph 속도로 운행하는 수동 자기부상 열차이다. 이는 기존 철도 대비 약 두 배 빠른 수준이다.
- Hyper-rail은 Mag rail 기술에 특수 진공 커버를 추가해 최대 600kph, 즉 373mph 속도를 목표로 한다.
- Hyperloop은 전용 트랙에서 운행되며, 최대 1,200kph, 즉 745mph 속도까지 확장될 수 있다.
이러한 교통 시스템은 전기를 기반으로 운행되기 때문에 탄소 발자국을 낮추는 방향의 기술로 설명된다.
Mag rail 브레이크 성능을 향상시키는 시뮬레이션
전 세계 여러 기업이 Hyperloop 차량을 개발하고 있다. 경쟁이 치열하고 기술 자체가 혁신적이기 때문에, 시장에 먼저 도달하려면 복잡한 문제를 효율적으로 해결해야 한다.
Nevomo는 초기 설계 단계에서 Ansys 시뮬레이션을 활용한다. 이를 통해 수동 자기부상, 전자기 브레이크, 선형 모터가 다양한 조건에서 어떻게 작동하는지 빠르게 이해할 수 있다. 결과적으로 시뮬레이션은 오류를 줄이고 여러 설계 마일스톤을 더 짧은 시간 안에 달성하는 데 도움을 준다.
네보모의 시범 차량에 탑재된
부상 시스템에 사용되는 영구 자석 어셈블리
영구자석 배열과 전자기 브레이크 최적화
Nevomo는 Mag rail의 전자기 브레이크를 시뮬레이션해 개발 과정을 개선한다.
전자기 브레이크는 NdFeB, 즉 네오디뮴-철-붕소 영구자석을 기반으로 한다. 이 자석은 높은 에너지 밀도 요구를 충족할 수 있는 희토류 자석이다. Nevomo는 자기장 강도를 최적화하기 위해 다양한 자석 배열과 자화 방향을 시뮬레이션한다. 또한 Ansys의 DSO(Distributed Solve Options)와 HPC(High-Performance Computing) 기술을 활용해 수백 개의 3D 시뮬레이션 해석 시간을 단축한다.
자속선과 전류 밀도 그래프가 나타나 있다.
접촉 없는 추진을 위한 선형 동기 모터 설계
Nevomo의 Mag rail 기술에는 접촉 없는 추진을 위한 영구자석 선형 동기 모터 설계도 포함된다.
시뮬레이션은 물리적 프로토타입 수를 줄이는 데 도움을 준다. 이는 시간과 비용을 함께 절감하는 방식이다. Nevomo는 앞으로 Ansys 소프트웨어를 활용해 안테나 설계를 분석하고, 전자기 방사로부터 인쇄 회로 기판 차폐를 최적화할 계획도 갖고 있다.
결론
Nevomo는 기존 철도 인프라를 업그레이드해 Maglev, Hyper-rail, Hyperloop로 확장되는 차세대 고속 교통 기술을 개발한다.
Ansys 시뮬레이션은 Nevomo가 수동 자기부상, 전자기 브레이크, 선형 모터의 동작을 초기 설계 단계에서 이해하는 데 활용된다. 특히 영구자석 배열과 자화 방향을 검토하고, DSO와 HPC를 통해 수백 개의 3D 시뮬레이션을 빠르게 수행할 수 있다.
결국 시뮬레이션은 Nevomo가 오류를 줄이고, 물리적 프로토타입 수를 낮추며, Maglev에서 Hyperloop로 이어지는 고속 철도 기술 개발을 가속하는 핵심 도구이다.
출처 : Ansys Simulation Helps Nevomo Innovate From Maglev to Hyperloop Technology
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