도심의 빌딩 사이를 소리없이 지나가는 초전도 자기부상열차가 교통혁명을 일으킬 것이다.
초전도자기부상열차는 초전도코일이 발생하는 깅력한 자장을 이용, 열차가 안정적으로 부상해 초고속 주행을 가능하게 한다. 초전도체가 가진 최대의 특징은 '전기 제항이 제로'인 현상이다. 전기저항이 없기 때문에 발열에 의한 전기적 손실이 없고 전기 손실이 없으므로 높고 안정된 자기장을 만들 수 있다.
초전도자기부상열차는 높고 안정된 자장을 갖는 초전도 자석에 의한 대표적인 초전도 응용사례의 하나다. 유명한 우주학자 제럴드 오닐은 '기술시대'(The Technology Age)라는 책에서 초전도 자기부상열차에 대해 다음과 같이 썼다.
나는 규슈의 관광지 미야자키 바로 가까이에 와 있었다. 해안선 가까이 설치된 9m 정도 높은 전망대에 오르자 좌측의 아득히 먼 곳에 콘크리트로 한층 높여진 선로가 종려나무 틈사이로 보였다. 그 너머는 일본의 국철연구소다. 순간 두개의 차량으로 된 열차가 눈 아래를 화살같은 속도로 '앗' 하는 순간에 빠져나갔다. 그것은 '탄환열차'라고 불리는 신칸센보다도 훨씬 빠른 속도였다. 더구나 그 열차는 마치 물결위를 달리는 쾌속정처럼 조금도 소리를 내지 않고, 바닥에서 분명히 4인치 정도의 간격을 유지하면서 달려갔다.
현재까지 실용화를 목표로 개발되고 있는 자기부상시스템은 두가지다. 열차에 탑재한 철심 전자석과 강자성체 레일 사이의 상호인력에 의해 부상하는 방식과 열차에 탑재한 강력한 초전도자석과 유도장치간의 유도반발력에 의해 부상하는 방식이 그것이다. 전자를 EMS(Electromagnetic Suspension) 후자를 EDS(Electrodynamic Suspension)방식이라 한다.
초전도자기부상열차는 EDS 방식을 이용한다. 부상 높이는 EMS 방식에서는 10mm 정도이며 EDS 방식에서는 1백mm 이상이다. 일본 국철에 의해 개발이 추진되고 있는 EDS 시스템에서는 극저온 (4K)환경에서 작동되는 열차에 설치한 강력한 직류(DC)초전도자석이 부상, 안내 및 추진에 사용된다.
열차가 진행할 때 초전도자석과 유도장치에 설치한 지상코일에 의해 유도되는 기전력과의 상호작용에 의해 반발력이 생기고 이에 따라 부상된다. 추진은 니오브티탄(NbTi)초전도자석과 유도 벽을 따라 설치한 코일자석간의 상호작용에 의해 이루어진다. 선로의 각구간에 위치한 전력공급원이 유도 벽면을 따라 설치된 코일에 전류를 흘려 코일을 전자석으로 만든다.
이때 차상에 설치된 각각의 초전도자석은 바로 전면의 반대극상을 가진 전자석에 의해 끌려가고 초전도자석 바로 후면에 위치한 같은 극성을 갖는 초전도자석과의 반발력에 의해 추진된다. 열차는 진행할 때 이웃하는 지상 전자석의 극성을 재빨리 반대로 바꿔줌으로써 계속 진행된다.
초전도자기부상열차의 아이디어는 1960년대 말 미국 브룩해븐연구소 핵물리학자인 제임스 포웬과 고든 댄비에 의해 시작됐다. 이후 활발한 연구가 있었으나 1975년 MIT의 핸리 콤과 리처드 손톤에 의해 발명된 소형 모형 초전도 자기부상열차의 제작을 끝으로 연구가 중단됐다.
반면 일본은 1970년 이후 현재까지 일본국철에 의해 꾸준히 추진해왔다. 1970년대 말 미야자키에 건설된 7km 시험노선에서 ML-500이 시속 5백17km의 최고속도를 기록했으며, 이후 실측(Full scale) 모델인 2량 또는 3량이 연결된 MLU-001, MLU-002 개발을 통해 실용화에 박차를 가하고 있다. 일본은 특히 초전도자석과 냉동기 개발에 괄목할만한 진전을 보이고 있다.
현재 야마나시에 43km 노선을 건설중에 있으며 이 노선은 실험뿐만 아니고 실용화에도 그대로 이용될 계획이라고 한다. 일본국철은 초전도자기부상열차의 실용화 시기를 2005년 경으로 예상하고 있다.
