철도연, '세계 최초' 액화수소 기관차 기반 마련...핵심기술 개발

전기에너지로 출력 제어 성공
내년 수소 트램에 시범 적용
2024년 380㎾급 모듈 개발
성공땐 디젤 열차 대체 전망

한국철도기술연구원(원장 한석윤)은 수소기관차 핵심기술인 액화수소를 연료전지에 공급해 전기에너지로 출력 제어하는 조합시험에 성공했다.

개발 기술은 190킬로와트(㎾) 연료전지에 액화수소를 공급, 출력된 전기에너지를 하이브리드 제어장치와 배터리 충전상태 60%를 기준으로 충전과 방전을 수행하면서 300㎾ 출력까지 제어하는 기술이다.

이 기술을 내년에는 수소 트램에 적용해 시험 진행할 계획이다. 또 2024년까지 70㎏급 액화수소 탱크, 380㎾급 연료전지로 이뤄진 모듈로 개발할 예정이다. 개발 모듈 6개를 기관차에 탑재하면 디젤기관차를 대체할 수 있을 전망이다.

철도연은 액화수소 기반 수소기관차 핵심기술을 지난해부터 개발 중이다. 이 기술이 완성되면 세계 최초 액화수소 기반 수소기관차가 된다. 액화수소는 수소를 영하 253도 이하 초저온 상태로 액화시킨 것으로 기체 상태 고압 수소 대비 압력이 훨씬 낮아 안정적인 상태로 수소를 보관·운송할 수 있다. 기체 상태일 때보다 저장밀도가 약 2배 높고 운송효율도 7배 이상 경제적이다. 액화수소 열차는 에너지 변환과정에서 오염물질을 배출하지 않기 때문에 기후변화에 가장 최적화된 철도차량이다.

철도연은 이를 위해 액화수소 하이브리드 추진시스템, 액화수소 공급 및 고속 충전 시스템 등을 개발 중이다. 대용량 극저온 액화수소를 공급하고 제어·저장하는 기술을 철도차량에 적용하는 연구는 세계 최초로 선박, 비행기 등 타 교통수단에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

연구개발책임자인 김길동 철도연 수석연구원은 “액화수소를 이용한 모듈 성능검증을 완료하고, 샌드박스 규제 협의가 마무리되면 수소 트램에서 시험을 진행하면서 기술을 보완할 계획”이라고 말했다.

한석윤 철도연 원장은 “액화수소 기관차는 디젤기관차를 대체할 시스템으로 장거리 철도 노선에 강점이 있다”며 “기후변화를 해결하는 명품 K-철도 기술로 철도교통의 새로운 패러다임을 열어 가겠다”고 전했다.

김영준기자 kyj85@etnews.com