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by cobok Apr 10. 2022

일론 머스크, 터널은 왜 뚫는걸까?

Boring 컴퍼니의 Not Boring한 계획

[요약]

1. 교통 체증이란 문제를 해결하기 위해 일론 머스크가 선택한 대안은 터널입니다.

2. 터널은 많은 장점들에도 불구하고 1) 느린 굴착 속도와 2) 값비싼 굴착 비용이란 문제로 인해 이제껏 주목받지 못해왔는데요.

3. 2016년 설립된 더 보어링 컴퍼니는, 이 2가지 문제를 해결하고 터널을 이용한 초고속 이동수단을 상용화하기 위한 사업을 벌이고 있습니다.

4. 장기적으로 보어링 컴퍼니의 터널 굴착 기술은, 1) 로보택시 상용화 시 발생할 교통 체증의 해결책, 2) 화성에서의 지하 도시 구축을 위한 도구로까지 사용될 수 있을 겁니다.

마스터 플랜 파트3에 보어링 컴퍼니가?

마스터 플랜 파트3에 대한 계획을 언급한 일론 머스크 (사진 출처: 트위터)

일론 머스크가 마스터 플랜 파트3의 구상을 시작했다고 합니다.

앞서 파트1에서는 전기차의 대중화 계획을 다뤘었고, 파트2에서는 여기서 한 걸음 나아가 제품군을 확장하고 자율주행을 통한 수익 모델 구축을 목표로 했었죠. 파트3 구상을 시작한다는 뉴스 한 줄에, 사람들은 다시 한번 일론 머스크가 그리는 미래에 대한 부푼 기대와 상상을 하게 됐습니다.

특히 이번 파트3에서는 테슬라 뿐 아니라 일론 머스크가 운영하는 스페이스X, 더 보어링 컴퍼니까지 다룰 것을 예고했는데요. 마치 어벤져스처럼 여러 회사들의 비전이 궁극적으로 서로 연결되면서, 기존 파트1, 파트2보다 훨씬 더 큰 그림의 계획을 보여줄 것으로 기대를 모으고 있습니다.

그런데 파트3에 더 보어링 컴퍼니라는 상대적으로 생소한 이름이 등장했습니다. 자동차가 달리는 터널을 개통하는 회사 정도로만 알려져 있을 뿐, 테슬라나 스페이스X에 비해 상대적으로 주목도가 떨어졌었는데요. 사업 성과 역시 그리 돋보이지는 못해, 일론 머스크가 취미로 운영하는 사업이라고 생각했던 분들도 있었을 겁니다.

보어링 컴퍼니는 무얼 하는 회사일까요?

보어링 컴퍼니의 비전은 어떻게 테슬라, 스페이스X와 연결되는 걸까요?

보어링컴퍼니는 2016년 처음 설립돼 사업을 시작했습니다 (사진 출처: Bloomberg Businessweek)

교통 체증의 해결법, 왜 터널일까?

교통체증에 대한 스트레스를 호소하는 일론 머스크 (사진 출처: 트위터)

일론 머스크 본인이 LA 출퇴근길에 겪은 살인적인 교통 체증이 보어링 컴퍼니의 창업 모티브가 되었는데요. LA는 세계에서 가장 길이 막히는 도시 중 하나입니다. 2020년 Inrix라는 분석 기관에 의해 진행된 조사에 따르면, LA 도심의 통근자들은 1년에 평균 45시간을 교통 체증으로 낭비한다고 합니다. 일론 머스크의 표현을 빌리면, 이런 체증은 “영혼을 파괴하는(Soul-crushing)” 고통스런 문제인데요.

일론은 이런 교통 체증의 근본적인 원인이 도시 설계의 “차원”에 있다고 말합니다.

사람들은 3차원(가로/세로/높이) 형태의 높은 고층빌딩에 모여 일하지만, 출퇴근을 위해 그들이 이동하는 도로는 2차원(가로/세로)으로 되어 있습니다. 쉽게 말하면, 고층 빌딩은 높이 쌓아올려 많은 사람을 수용하는 데 제약이 없지만, 도로는 1개 층으로만 지어지기 때문에 수용 용량에 한계가 있다는 겁니다. 때문에 도로가 수용 가능한 것보다 많은 수의 인구가 특정 시간에 몰려, 필연적으로 교통 혼잡이 발생하게 되는데요.

이런 교통 체증을 해결하기 위한 대안으로 최근 떠오른 게 UAM이죠. 수십 년 전 어린이들이 그림으로 그렸던 미래의 모습처럼, 날아다니는 비행체가 사람들을 빠르게 실어나르는 미래 교통 수단이 될 거라고 말하는 사람이 많습니다. 실제로 이런 예측에 발맞춰 현대차 같은 회사는 일찍부터 UAM 사업을 준비하고 있기도 하고요.

미래 수송 수단으로 언급되고 있는 UAM의 프로토타입 (사진 출처: 현대자동차)

하지만 이런 비행체는 결코 좋은 해결책이 될 수 없다는 게 일론 머스크의 생각입니다. UAM은 쉽게 말하면 바퀴 달린 헬리콥터입니다. 도로 위의 자동차처럼 많은 헬리콥터가 우리 머리 위를 날아다닌다고 상상해보죠. 일단 엄청나게 시끄러울 겁니다. 비행체들의 날개가 일으키는 바람과 먼지도 무시 못할 겁니다. 또 가까운 머리 위로 뭔가가 날아다닌다는 것에서 안전에 불안함을 느끼는 사람도 많을 겁니다.

이런 문제점들 때문에 UAM 대신 일론 머스크가 대안으로 제시한 해결책은, 터널입니다. 교통 체증 해결책으로서 터널의 장점은 무수히 많은데요.

1. 확장이 용이함

터널은 지하라는 특성상 확장에 물리적 한계가 적습니다. 수평 방향으로 터널 옆에 또 다른 터널을 추가하는 것도 가능하고, 터널 위에 터널을 뚫어 사용하는 수직 확장도 가능합니다. 앞서 언급한 3차원 도시 설계에 맞는 3차원 교통 시스템이라는 말입니다.

2. 날씨의 영향을 받지 않음

지상 도로와 달리, 터널은 날씨의 영향을 거의 받지 않습니다. 토네이도가 불든 눈폭풍이 불든 지하 통행에는 문제가 생기지 않으니까요. 심지어 지진이 발생해도 지상 건축물보다 구조적으로 훨씬 안전하다고 합니다.

3. 공사가 조용하고 피해없이 진행됨

터널 굴착 공사는 사람들이 알아차리지 못하는 사이 매우 조용하게 진행됩니다. 땅의 진동/소음 흡수 능력이 매우 우수하기 때문인데요. 소음과 통행 불편을 초래하는 도로 공사와 달리, 터널 공사는 지상에서 알아차리지 못할 정도로 훨씬 더 조용하게 진행할 수 있습니다.

4. 기존 도시 구조를 해치지 않음

지상 도로 확장과 달리, 터널은 기존 도시 구조에 변형을 가져오지 않습니다. 터널을 뚫는다고 해서 기존 도로를 막는다거나 건축물을 해체할 일이 없다는 말입니다. 오히려 터널을 뚫어 기존의 지상 도로를 대체할 수 있다면, 도시 공간의 활용도를 넓힐 수도 있을 겁니다.

https://www.youtube.com/watch?v=QKP24t8UgB8

터널 옹호론자는 일론 머스크뿐이 아닙니다. 알쓸신잡에 출연해 유명해진 유현준 교수도 지하 터널로 지상 도로를 대체해 토지 활용도를 늘리자는 제안을 하고 있습니다. (출처: TVN)

그럼에도, 터널이 주목받지 못한 이유

그렇다면, 이런 무수한 장점에도 불구하고, 왜 터널은 이제껏 전도유망한 미래 대안으로 주목받지 못했을까요? 일론 머스크가 지적한 문제는 크게 2가지입니다.

1. 뚫는 속도가 너무 느리다

달팽이는 1초에 약 1cm 남짓을 움직이는데요. 터널 굴착 속도는 이 달팽이보다도 느리다고 합니다. 그냥 느린 게 아니라 약 14배나 느리다고 하니, 얼마나 느리고 답답한지 감이 오시나요?

2. 뚫는 비용이 너무 비싸다

미국에서 터널 1마일(약 1.6km)을 뚫기 위해선 1-10억 달러이 든다고 합니다. 고작 1km를 뚫는 데 조 단위의 비용이 지출된다면, 이를 쉽게 감당할 수 있을 정부와 기업이 얼마나 될까요?

어떻게 터널을 대중화할 수 있을까?

이런 문제들을 해결하고, 터널을 이용한 미래 교통 시스템을 구축하는 것이, 더 보어링 컴퍼니의 존재 이유입니다.

보어링 컴퍼니의 목표는, 달팽이보다 빠른 속도로 터널을 굴착하는 겁니다. 이를 위해 보어링 컴퍼니는 여러 해결책을 제시하면서, 기존 터널 굴착 과정에서 발생했던 여러 비효율 극복에 도전하고 있는데요.

1. 뚫는 속도가 너무 느리다 -> 어떻게 속도를 높일 것인가?

1) 굴착기 가동 시간 극대화

터널을 뚫는 굴착기, TBM의 실제 모습 (사진 출처: 호반TBM)

터널을 뚫는 데는 터널 굴착기(TBC, Tunnel Boring Machine)라는 거대한 장비를 사용하는데요. 터널 굴착 공사를 1시간 동안 진행한다고 하면, 이제껏 이 굴착기가 실제로 구멍을 뚫는 시간은 1시간 중 10분 남짓이었다고 합니다. 나머지 50분은, 뚫은 공간이 무너지지 않도록 보강재를 세우고 토사와 장비를 운반하는 '사후 작업'으로 시간을 보냈던 겁니다

보어링 컴퍼니는 이 사후작업으로 인한 낭비 시간을 최소화하기 위해, 굴착과 동시에 보강재를 설치하는 기술을 사용합니다. 또 토사나 장비를 나르는 작업까지 효율화해서, 굴착기의 가동 시간을 극대화하려 하는데요. 이 50분 간의 사후작업을 10분으로 줄이기만 해도, 굴착 속도가 5배는 오를 수 있을 거란 게 일론 머스크의 계산입니다.

2) 굴착기 성능 향상

땅을 파는 굴착기의 성능을 극대화하는 것도 가장 직관적인 개선법 중 하나일 겁니다. 보어링 컴퍼니는 지하의 암반을 깎아내는 커터라는 굴착기 부품을 더 효율적인 형태로 개량합니다. 또 굴착기의 출력도 기존 장비의 3배로 높이는데요. 지하 암반을 최대한 빠르고 잘 깎아내기 위해, 날카롭고 빠른 드릴 장비를 만들어낸 겁니다.

보어링 컴퍼니의 터널 굴착기. 1세대 고도, 2세대 라인스톰, 3세대 프루프락으로 진화해나갑니다 (출처: 더보어링컴퍼니)

3) 지상 개시식 굴착

기존에 굴착 작업을 시작하기 위해선, “터널을 위한 터널”을 뚫어야 했습니다. 터널이 시작되는 지하 지점에 굴착기를 설치하기 위해, 수직으로 깊은 터널을 만들었던 겁니다. 이 수직 터널 굴착 과정을 생략한다면, 또 다시 많은 시간을 단축할 수 있겠죠.

해수면에서 숨을 들이 마시고 잠수한 뒤 다시 수면으로 올라오는 돌고래처럼, 보어링 컴퍼니의 굴착기는 지표면에서 굴착을 시작합니다. 이렇게 터널을 위한 터널 굴착을 생략해, 더 효율적으로 빠르게 작업을 진행하려는 겁니다.

보어링 컴퍼니의 굴착기는 지상에서 바로 굴착을 시작해 더 효율적입니다 (사진 출처: 더보어링컴퍼니)

2. 뚫는 비용이 너무 비싸다 -> 어떻게 비용을 줄일 것인가?

1) 수직 계열화

배터리부터 충전기까지 모두 직접 만드는 테슬라처럼, 보어링 컴퍼니도 굴착기, 운송차량부터 보강 구조물까지 모두 직접 개발해 비용을 줄이는 것이 목표입니다. 뿐만 아니라 굴착 과정에서 파낸 토사를 재활용하는데요. 공사 현장 즉석에서 콘크리트로 만들어 터널 보강재로 활용하기도 하고, 벽돌로 만들어 일반 소비자에 저렴한 가격으로 판매까지 한다고 합니다.

터널 토사로 만든 벽돌의 실제 모습 (사진 출처: 더보어링컴퍼니)

2) 터널 크기 감축 & 표준화

작은 터널은 당연히 시공 비용도 덜 들겠죠. 보어링 컴퍼니가 만든 터널은 무조건 1차선입니다. 기존 터널의 크기를 30-60% 줄이고 동일하게 표준화해서, 하나의 굴착기계로 여러 터널을 팔 수 있게 만든 겁니다. 이런 이유로 보어링 컴퍼니의 터널은 우리가 일반적으로 알고 있는 2차선, 4차선 터널과 달리 “도로”보다 “통로”의 느낌이 강합니다.

3) 전동 굴착기

일론 머스크는 굴착기도 전동화합니다. 디젤 연료로 움직이던 기존 굴착기와 달리, 보어링 컴퍼니가 개발한 굴착기는 배터리와 모터로 움직입니다. 때문에 디젤 굴착기와 달리 산소를 흡수하거나 유해가스를 방출하지 않습니다. 자연히 환기 시설도 필요 없어져 터널 구조도 단순해지면서 비용을 줄일 수 있게 됩니다.

결론적으로 이런 해결책들을 통해 보어링 컴퍼니는 기존보다 15배는 더 빠른 속도, 10배는 더 저렴한 가격으로 터널을 파내는 걸 목표로 합니다. 적어도 달팽이보다 빠르고 저렴한 굴을 파야 터널이 미래 교통 시스템으로 대중화될 수 있을 거라고 보는 겁니다.

루프, 하이퍼루프로의 진화

보어링 컴퍼니가 만드는 터널은 단순히 땅에 구멍을 뚫고 차가 다니게 하는 것으로 끝나지 않습니다.

기존의 일반적인 터널에서 한 걸음 나아간, 이른바 ‘루프(Loop)’라고 하는 고속 이동 시스템을 만들고 있는데요. 루프는 자율주행 전기차들이 시속 240km/h로 달릴 수 있는 초고속 이동 시스템입니다. 자율주행이 가능한 테슬라 자동차들이 루프에 진입하면, 바퀴에 보조 장치를 장착하고 터널을 빠른 속도로 달리는 겁니다. 이렇게 해서, LA 공항부터 시내까지 기존에 운전으로 1시간이나 걸리던 길도 단 8분만에 주파 가능하게 하는 것이 목표라고 발표했는데요.

https://www.youtube.com/embed/WQn-D-i5lyM

루프 시스템의 실제 구현 모습 (영상 출처: The Boring Company)

이 루프를 한 단계 더 발전시켜 최종 진화형인 ‘하이퍼루프(Hyperloop)’를 만드는 것이 보어링 컴퍼니의 목표입니다. 루프가 도시 내에서의 단거리 구간 이동을 목표로 한다면, 하이퍼루프는 멀리 떨어진 도시 간의 장거리 이동을 목표로 하는데요. 무려 1,000km/h가 넘는 속도로 달릴 수 있는 진공 터널을 구상하고 있다고 합니다. 하이퍼루프가 구축된다면, LA에서 샌프란시스코까지 기존에 운전으로 6시간, 비행기로 1시간 30분이 걸리던 거리를 무려 30분 만에 이동할 수 있다고 하는데요. 하이퍼루프가 구현될 수 있다면 그야말로 이동 수단의 끝판왕이 되지 않을까 싶습니다.

보어링 컴퍼니가 그리는 루프의 모습. 정말 미래에는 이런 차량을 타고 터널을 이동하는 날이 올까요? (사진 출처: 더보어링컴퍼니)

지구에서 화성까지, 일론이 그리는 큰 그림

하지만 일론 머스크는 단순히 캘리포니아 출근길의 교통 체증이 짜증난다는 이유 하나만으로 이 사업을 시작한 게 아닐 겁니다. 그 뒤에는 훨씬 더 큰 그림들이 숨어있는데요.

사람들은 컴퓨터가 인간 대신 운전을 하면 끼어들기나 급정거 같은 험한 운전이 사라지면서 교통 체증이 완화될 거라고 말합니다. 이렇게 자율주행 기술이 상용화된다면, 인간이 운전할 때 발생하는 비효율이 줄어들 것이란 예상에는 동의합니다.

하지만, 자율주행 기술 덕에 일론 머스크가 말하는 로보택시 서비스가 상용화된다면, 교통 체증은 훨씬 심해질 겁니다.

로보택시 서비스는 1마일당 0.18달러, 우버 가격의 1/10 수준의 파격적으로 저렴한 요금제를 목표로 하고 있습니다. 물론 인간 운전사가 없기 때문에 가능한 가격이겠죠. 이는 버스나 지하철 같은 대중교통과 비교해도 비슷하거나 더 저렴한 가격일 겁니다.

2019년 오토노미 데이 행사에서 공개된 테슬라의 로보택시 계획. 1마일(1.6km)당 요금이 0.18달러 수준에 불과합니다 (사진 출처: 테슬라)

택시 요금이 이렇게 저렴해진다면, 굳이 모르는 사람들과 살을 부대껴가며 대중교통을 이용할 사람이 얼마나 될까요? 아마 기존 대중교통 수요의 상당 부분이 로보택시로 옮겨갈 겁니다. 자율주행이 상용화되면, 대중교통의 분담 기능이 저하되면서 더 많은 자동차들이 도로로 나올 거란 말입니다.

때문에 차선을 대폭 늘리거나 하지 않는 이상, 자율주행이 상용화되면서 도로 정체가 심해질 게 뻔하다는 게 일론 머스크의 생각입니다. 여기까지 고려에 두고 2016년 일찌감치 보어링 컴퍼니 사업을 시작했다는 게 놀라울 따름입니다.

한 걸음 나아가, 보어링 컴퍼니의 터널 사업은 먼 미래 화성에서의 인류 거주지를 개척하는 데도 활용될 수 있지 않을까요?

“화성 갈끄니까~”와 같은 장밋빛 구호와 달리, 화성은 사실 인류가 살기 힘든 척박한 환경입니다. 일단 중력이 지구의 1/3에 불과해, 대기층이 매우 옅습니다. 이렇게 옅은 대기층으로 인해, 지표면은 우주에서 쏟아지는 방사능에 주기적으로 노출됩니다. 뿐만 아니라 주기적으로 불어오는 모래폭풍으로 지상의 건축물과 기계들이 손상됩니다.

영화 <마션>에서 묘사한 화성의 모래 폭풍. 우리가 생각한 사막 모래 수준이 아니라 금속 파편들이 날아옵니다 (사진 출처: 영화 <마션>)

때문에 만약 인류가 화성에 살게 된다면, 그 거주지는 아마 지하 도시가 되지 않을까 하는 것이 전문가들의 예측입니다. 지하 도시를 만들고자 한다면, 가장 큰 난관은 누가 얼마나 빠르고 경제적으로 땅굴을 팔 수 있는가 하는 문제일 겁니다. 지금 우리가 터널을 파는 속도와 비용으로는 지하 도시는 커녕 기지 하나 만들기도 벅찰 테니까요.

보어링 컴퍼니가 개발하는 기술이 이런 미래 지하 도시를 구축하기 위한 핵심적인 수단이 될 수 있지 않을까요?

테슬라, 스페이스X, 그 다음은 보어링 컴퍼니가 될까?

물론 위와 같은 원대한 계획을 달성하기에, 보어링 컴퍼니의 기술은 아직까지 많이 부족합니다.

실제로 최근 완공된 라스베가스 컨센션 센터(LVCC) 지하의 1.7마일 길이의 루프는, 실제 주행 가능 속도가 시속 60km/h에 불과했는데요. 계획만 거창했을 뿐 새로운 걸 보여주지 못했다는 비판을 받기도 했습니다.

하지만, 일론 머스크가 보어링 컴퍼니에 쏟는 업무 시간은 전체의 2,3% 남짓이라고 합니다. 일주일에 100시간을 일한다고 하면, 그 중 고작 2, 3시간 가량을 쓰는 겁니다. 이 정도면 일이라기보다 취미라고 부르는 게 더 적합하지 않을까 싶습니다.

때문에 보어링 컴퍼니에는 아직 발전의 여지가 많다고 볼 수도 있습니다. 아직까지 보어링 컴퍼니의 루프는 장기 목표를 염두에 둔 실증 사업 수준이라고 봐도 무방할 겁니다. 하지만 만약 일론이 진지하게 매달린다면 언젠가 보어링 컴퍼니도 테슬라, 스페이스X처럼 고속 성장을 이루며 주목받는 날이 올 수 있지 않을까요?