선로용량이 고려된 네트워크 흐름모형을 이용한 국내 하이퍼루프 네트워크 구상 연구

Abstract

하이퍼루프는 마찰력이 거의 없는 아진공 튜브내부에서 초고속 상태로 이동하는 교통수단으로 기술적으로 실현 가능성이 있는 것으로 알려져 있다. 하이퍼루프의 도입에 앞서 하이퍼루프의 특성이 반영된네트워크 계획이 세워져야 한다. 따라서 기본적인 네트워크 구상방향과 계획에 관한 연구가 필요하다. 하이퍼루프는 초고속이며, 소량용량의 차량 그리고 다빈도 배차 가능의 특성을 지닌 교통수단이다. 이러한특성을 고려하며 본 연구에서는 3단계의 과정을 거치며 최종 하이퍼루프 네트워크를 제안하였다. 첫 번째 단계는 하이퍼루프 서비스를 받게 될 도시를 선정하는 단계이고, 두 번째 단계는 수학적 모형을 통해최소비용의 네트워크를 찾는 단계이며, 세 번째 단계는 수학적 분석 결과를 바탕으로 용량, 통행시간 단축, 순환적 네트워크 등 전문가의 판단에 따른 최종네트워크 결정 단계이다. 이와 같은 3단계의 분석을거쳐 최종적으로 제안된 우리나라의 하이퍼루프 네트워크는 중장거리통행량의 20% 분담률을 전제로할 때 경부축, 호남축, 중부축, 영동축을 포함하는 네트워크 구조가 바람직한 결과로 분석되었다. 이러한네트워크 구조는 건설비용을 최소화 하면서 가능한많은 도시에 하이퍼루프 서비스를 제공하는 네트워크 구조이다. 또한 많은 도시에서 발생하는 수요를분산 처리할 수 있는 대안 경로 축을 갖추어 용량 부족 문제가 발생하지 않게 하는 네트워크 구조이기도한 것이다.

A Hyperloop is technically feasible as a future mode of transportation that moves at super high speed in a partial vacuum tube with little friction. Before realizing the Hyperloop, a network plan reflecting Hyperloop characteristics must be considered. Therefore, it is necessary to study the basic concept of the Hyperloop network design and its specific plan. The characteristics of the Hyperloop mode include high speed, small-capacity vehicles, and short headway in operational aspects. Considering these characteristics, this study proposes that the final Hyperloop network in South Korea uses a three-step process. The first step is to select cities that will be served by the Hyperloop. The second step is to determine the minimized cost network using the network flow mathematical model. The third step is to design the network; this step will utilize professional judgement and the results of the mathematical analysis. In addition to the network design, the final network was chosen based on network capacity, travel time reduction, and possibility of a cyclical network. The study suggested a network structure that included the Gyeong-bu axis, Ho-nam axis, Jung-bu axis, and Yeong-dong axis in South Korea when assuming that 20% of Hyperloop use will be mid-long distance trips. This network structure for South Korea can provide Hyperloop services to as many cities as possible while minimizing construction costs. In addition, it has an alternative route axis that can decentralize the demand generated by many cities to avoid insufficient network capacity.