4차 산업혁명과 신 교통 시스템

책을 내면서 1
제1장. 정보혁명과 산업혁명을 만든 세계 최고의 기술 7
1-1. 제1차 정보혁명과 제1차 산업혁명을 만든 최고의 기술 8
1-2. 제2차 산업혁명을 만든 최고의 기술 13
1-3. 제3차 산업혁명(제2차 정보혁명)을 만든 최고의 기술 36
1-4. 제4차 산업혁명을 아름답게 완성시키는 신(新)교통 시스템 45

제2장. 스페이스X(SpaceX)라는 이름으로 펼쳐지는 항공ㆍ우주 분야 신(新)교통
시스템 51
2-1. 시간(時間)과 공간(空間)을 초월하는 여행 및 이동의
시대가 펼쳐진다. 52
2-2. 남들이 “안 된다” “불가능하다” “어렵다”라고 말하는
그 한계(限界)를 뛰어넘다 65
2-3. 대륙간 도시이동 우주선 BFR(Big Falcon Rocket) 100
2-4. 왜 화성(Mars)인가?? 화성으로 가는 이유 112

제3장. 하이퍼루프(HYPERLOOP)라는 이름으로 펼쳐지는 고속철도 분야 신(新)교통
시스템 123
3-1. 어!! 왜?? 미국만 고속철도 안 만들지?? 124
3-2. 하이퍼루프(HYPERLOOP)를 만드는 이유와 주요 기술 129
3-4. 하이퍼루프(HYPERLOOP)가 펼치는 미래 및 특허 기술동향 146

제4장. 보링(BORING)이라는 이름으로 펼쳐지는 교통망(網) 분야 신(新)교통 시스템
180
4-1. 보링(BORING)이 꿈꾸는 새로운 교통망 181

제5장. 4차 산업혁명!! 그 혁신(革新)의 필수 조건 190
5-1. 꿈꾸는 리더(Leader), 아름답게 실패하는 리더(Leader), 실패를 즐기는
리더(Leader)가 미래를 바꾼다. 191
5-2. 아무도 꿈꾸지 않았던 그 꿈(Vision)이 바로 당신의 꿈(Vision)이 되게 하라!! 197

부록1. 대한전기학회 학술대회 논문 209
부록2. 한국모바일학회 우수논문상 수상 216

2-1. 시간(時間)과 공간(空間)을 초월하는 여행 및 이동의 시대가 펼쳐진다.

2017년 9월 29일
호주 애들레이드(Adelaide)에서 열린 2017년 국제 우주 대회(IAC: International Astronautical Congress)에 참가한 스페이스X(SpaceX)社의 엘론 머스크(Elon Reeve Musk) 회장은 특별한 발표를 하였다.

암호명 : BFR(Big Falcon Rocket)

그림 2-1. 암호명 "BFR"을 발표하는 엘론 머스크
암호명 "BFR(Big Falcon Rocket)"은...
사람들이 배를 타고 뉴욕(New York) 허드슨(Hudson) 강에 마련된 우주선 발사대로 이동한 후, 우주선에 탑승하자 허공으로 날아오른 우주선이 39분 후에 태평양(太平洋)을 가로질러 중국 상하이(Shanghai) 황푸(黃浦) 강 발사대에 착륙한다는 마치 로켓을 여객기처럼 이용한다는 개념의 대륙간 도시이동 프로젝트(Project)를 발표하였다.
2022년에 계획된 대륙간 도시이동 프로젝트(Project)인 암호명 "BFR(Big Falcon Rocket)"의 세부적인 개념도는 다음과 같다.

(a) 미국 허드슨 강에 배에 탑승
(b) 중국 상하이까지 11,897km, 39분의 시간이 소요됨을 알림
(c) 배를 타고 강 중앙에 위치한 발사대로 이동
(d) 발사대에 도착하면 우주선에 탑승
(e) 미국 허드슨 강의 발사대에서 우주선 발사
(f) 미국에서 중국으로 이동하는 우주선
(g) 우주선의 1단 추진체 및 2단 여객선 분리
(h) 최대속도 시속 27,000[km]의 속도로 이동하는 우주선의 2단 여객선
(i) 39분 후에 중국의 상하이 황푸 강 발사대에 도착하는 우주선

그림 2-2. 암호명 "BFR"의 세부 개념도 출처: 유튜브 동영상, Elon Musk: Anywhere in the World in Less Than One Hour, httpss://www.youtube.com/watch?v=aMmka9cVFWc

2017년 국제우주대회(IAC)에서 엘론 머스크(Elon Reeve Musk)의 이번 발표로 인하여 전 세계 대륙간 도시이동 시간은 1시간 이내에 가능하게 되었다.

* 엘론 머스크의 로켓을 이용한 BFR 프로젝트
▷ 전 세계 대륙간 도시이동 시간은 1시간 이내에 가능한 방법을 제안함
▷ 시간(時間)과 공간(空間)을 초월하는 여행 및 이동의 시대를 펼침

2-4. 왜 화성(Mars)인가?? 화성으로 가는 이유

2016년 9월 27일
멕시코 과달라하라하(Guadalajara)에서 열린 2016년 국제 우주 대회(IAC: International Astronautical Congress)에 참가한 스페이스X(SpaceX)社의 엘론 머스크(Elon Reeve Musk) 회장은
2022년부터 누구나 화성(Mars) 여행을 할 수 있는 시대를 열고, 100년 안에 화성 식민지 상주인구가 100만명에 이르고 피자가게와 철물점을 갖춘 자급자족형 우주도시를 만들겠다는 계획을 발표하였다.

그림 2-58. 2022년부터 화성 여행 일상화를 발표하는 엘론 머스크

2016년 국제 우주 대회(IAC) 기조연설에서 엘론 머스크 회장은
“지구는 앞으로도 오래도록 살기 좋은 곳이겠지만, 인류가 ‘다행성 종’(여러 행성에서 살 수 있는 생명체)이 될 수 있다면 인류 문명의 범위는 훨씬 넓어질 것”
“오늘날 인류 앞에는 두 가지 길이 있다.”
“첫째, 영원히 지구에 머무는데 언젠가는 최후의 날이 올 것이며, 둘째, 다른 대안으로 우주 문명을 건설하고 다행성 종이 되는 선택을 해야 한다.”라고 강조하고 있다.

그림 2-59. 스페이스X社의 화성도시 조감도
그림 2-60. 스페이스X社의 화성 여행에서 우주비행 조감도
그림 2-59는 스페이스X社의 화성도시 조감도를 나타내며, 그림 2-60는 스페이스X社의 화성 여행에서 우주비행 조감도를 나타낸다.

이제 이 책을 읽는 독자(讀者) 여러분께 아주 근본적이면서 중요한 질문을 해보겠다.

스페이스X(SpaceX)의 로켓(Rocket)은
왜 화성(Mars)으로 가려고 하는가??
화성(Mars)에 가야만 하는 이유는 무엇일까??

이 질문에 대하여 여러 언론을 통한 스페이스X(SpaceX)社의 엘론 머스크(Elon Reeve Musk) 회장의 대답은 생각보다 명쾌하지 않다.

“엘론 머스크에게 화성(Mars)이 무엇이 매력적인가??”라는 질문에 “화성은 지구와 비슷한 많은 조건을 가지고 있으며, 얼음과 물이 존재하기에 생명체가 살아갈 수 있는 행성이다”라는 대답을 하였다.

2008년 미항공우주국(NASA: National Aeronautics and Space Administration) 50주년 기념강연에서 세계적인 우주 물리학자인 스티븐 호킹(Stephen Hawking) 스티븐 호킹(Stephen William Hawking : 1942년 ~ 2018) : 21살 때부터 근위축성 측색 경화증(일명 루게릭병)을 앓는 바람에 휠체어를 의지하고 살았지만, 블랙홀(Black Hole), 우주론, 양자중력 등의 연구에 기여했으며, 캠브리지대학교(University of Cambridge) 석좌교수를 역임한 세계적인 영국의 우주물리학자
박사는 인류가 화성(Mars)을 가야하는 이유로 다음의 4가지를 제안하였다.

1) 인류의 생존을 확실하게 보장하기 위하여
2) 화성에서 생명체를 발견하기 위하여
3) 지구에서 삶의 질을 향상시키기 위하여
4) 차세대 우주탐사 및 정치적 ? 경제적 리더쉽을 과시하기 위하여

그림 2-61. 스페이스X社의 화성 조감도 및 화성탐사 로봇

화성(Mars)은 어떠한 행성인가??
태양계에서 4번째 행성으로서, 표면적은 지구의 약 1/4, 부피는 지구의 약 1/10, 2개의 작은 위성인 포보스(Phobos)와 데이모스(Deimos)이며, 화성의 자전축은 25.19도 기울어져 있으며, 공전주기는 686.98일이며, 1일은 24시간 40분이다.

화성의 평균 온도는 영하 63도(최저온도 143도/ 최고온도 35도)이며, 주요 대기는 이산화탄소(CO2) 95.97%, 아르곤(Ar) 1.93%, 질소(N) 1.89%, 산소(O2) 0.146%이며, 특히 화성 대기에서 메탄(CH4)이 발견됨을 통하여 생명체의 존재 가능성이 기대되고 있다.
물론 고등한 생명체는 아니고, 박테리아(Bacteria) 같은 미생물로 생각되고 있다.

그림 2-62. 지구와 화성의 비교

하지만, 이제까지의 이유만으로는 스페이스X社의 로켓(Rocket)을 화성(Mars)으로 가서, 화성도시를 건설해야 하는 당위성은 부족하다. 무엇보다 엘론 머스크(Elon Reeve Musk) 회장은 사업가이다.

스페이스X(SpaceX)社가
화성여행 사업, 화성도시 사업으로 수익을 얻을 수 있을까??
“필자(筆者)의 생각으로는 절대 수익을 얻을 수 없다”라고 생각한다.

화성여행 한번 쯤 우주여행이 궁금해서 가보는 사람도 있겠지만, 여행기간이 매우 길며, 비용도 약 2억원(20만 달러) 이상으로 생각보다 매력적이지 못할 것이다.
화성에서 이주해서 살아보고 싶은 사람도 있겠지만, 엄청난 비용과 인간이 살아가기에 너무나 낮은 온도, 산소가 풍부하지 못하고, 황량한 사막과 같은 행성은 지구보다 인간이 살아가기에 매력적인 행성은 분명히 아닐 것이다.
지구에서 인류가 살아가기 어려운 지구 멸망을 미리 대비하여, 2030년에 스페이스X社의 로켓(Rocket)을 화성(Mars)으로 보내는 것은 어쩌면, 시기적으로 너무 빠른 시점이다.

그럼 왜??
사업가인 엘론 머스크가 화성(Mars)으로 가서
어떤 수익을 창출하려고 하는 것일까??
화성에 무엇이 있기에 가는 것일까??

필자(筆者)는 다양한 자료 살펴본 결과
2000년대 중반 이후에 화성(Mars)에 다량의 메탄(CH4)이 분출되고 있음이 확인되었고, 메탄(CH4) 가스가 얼음에 갇힌 망상화합물에서 틈을 비집고 분출될 수 있다고 분석되고 있다.

이제 여기서부터는 필자(筆者)의 추측(推測)이다.
스페이스X社는 로켓(Rocket) 사업을 주력으로 하고 있다.

- 로켓(Rocket)의 주요 원료 : 메탄(CH4)과 액체산소(LOX)

그럼 스페이스X(SpaceX)社의 엘론 머스크(Elon Reeve Musk) 회장이 궁극적으로 화성(Mars)에서 가장 얻고 싶은 것은 바로 로켓(Rocket)의 주요 원료인 메탄(CH4)임이 분명하다.

엘론 머스크가 화성(Mars)으로 가서 궁극적으로
얻고자 하는 것 : 로켓의 원료인 메탄(CH4)

그럼 화성(Mars)에는 메탄(CH4)이 어떤 상태로 존재할 것인가??
혹시 최근 신(新)에너지로 각광받고 있는 불타는 얼음이라고 말하는 “메탄 하이드레이트(Methane Hydrate)”에 대하여 들어 보았는가??

그림 2-63. 메탄 하이드레이트 및 주요 매장지점
메탄 하이드레이트(Methane Hydrate)는 천연가스가 저온, 고압 하에서 물분자와 결합돼 형성된 고체물질로서 메탄(CH4)이 90% 이상을 차지하고 있으며, 마치 드라이아이스(Dry Ice)와 같은 외관 및 특성을 보이고 있다.

지구에서는 메탄 하이드레이트(Methane Hydrate)가 수백 [m]의 해저(海底)에 매장되어 있으며, 최근 동해에서도 메탄 하이드레이트가 상당량이 매장되어 있는 것이 확인되었다.
바로 화성(Mars)은 영하 63도(최저온도 143도/ 최고온도 35도)이므로 상당량의 메탄(CH4)이 메탄 하이드레이트(Methane Hydrate) 상태로 존재할 것으로 예측된다.

현재 지구에서 메탄(CH4)을 채굴하는데 위험성은 낮은 온도에 강한 압력으로 해저(海底)에 압축되어 있는 메탄(CH4) 가스가 시추작업 중에 실수로 전체가 폭발할 위험성이 있으며, 이산화탄소(CO2)보다 약 72배 강력한 온실가스로 지구온난화에 위험성이 존재하고 있다.

그림 2-64. KAIST 이흔 교수팀이 제안한 메탄 하이드레이트층의 메탄 가스를 회수하는 원천기술 2014년 KAIST 이흔 교수팀은 메탄 하이드레이트(Methane Hydrate)층의 막대한 양의 메탄(CH4) 가스를 회수하기 위하여 공기(Air)를 메탄 하이드레이트층에 주입하는 기술을 제안하였다.

스페이스X社와 엘론 머스크(Elon Reeve Musk) 회장이 궁극적으로 화성(Mars)으로 가려는 가장 큰 이유를 필자(筆者)가 추측하여 정리하면 다음과 같다.