"차세대 기관차는 수소로 달린다"…핵심 기술 국산화 성공

한국철도기술연구원

[아시아경제 김봉수 기자]"차세대 철도 기관차는 수소로 달린다."

한국철도기술연구원은 수소기관차 핵심기술인 액화 수소를 연료전지에 공급해 전기에너지로 출력 제어하는 조합시험에 성공했다고 31일 밝혔다.

190kW 연료전지에 액화 수소를 공급해 출력된 전기에너지를 하이브리드 제어장치와 배터리 충전상태 60%를 기준으로 충전과 방전을 수행하면서 300kW 출력까지 제어하는 기술이다. 연구원은 이 기술을 내년에는 수소 트램에 적용해 시험 진행할 계획이다. 또 2024년까지 70kg급 액화수소 탱크, 380kW급 연료전지로 이루어진 모듈로 개발할 예정이다. 개발된 모듈 6개를 기관차에 탑재하면 디젤기관차를 대체할 수 있을 것으로 예상된다.

철도연은 2021년부터 액화수소 기반 수소기관차 핵심기술을 개발 중이다. 이 기술이 완성되면 세계 최초 액화수소 기반의 수소기관차가 된다. 액화수소 하이브리드 추진시스템, 액화수소 공급 및 고속 충전 시스템 등도 개발 중이다. 대용량의 극저온 액화수소를 공급하고 제어, 저장하는 기술을 철도차량에 적용하는 연구는 세계 최초로 선박, 비행기 등 타 교통수단에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

전 세계적으로 수소 동차 연구는 2016년경부터 진행됐지만, 수소기관차 연구는 2021년부터 본격화됐다. 캐나다의 캐나디언 퍼시픽(CP), 중국의 중궈중처(CRRC), 미국의 왑텍(Wabtec), 폴란드의 페사(PESA), 체코의 CZ LOKO 등이 수소기관차를 연구하고 있다. 동차는 철도차량 하부에 동력장치를 탑재하고 그 위로 승객이나 화물을 싣는 형태이고, 기관차는 동력장치가 없는 객차나 화차를 끌고 다니는 철도차량이다.

액화수소 열차는 에너지 변환 과정에서 오염물질을 배출하지 않기 때문에 기후변화에 가장 최적화된 철도차량이다. 액화수소는 수소를 영하 253도 이하 초저온 상태로 액화시킨 것으로 기체 상태의 고압 수소에 비해 압력이 훨씬 낮아 안정적인 상태로 수소를 보관 운송할 수 있다. 기체 상태일 때보다 저장밀도가 약 2배 높고, 운송효율도 7배 이상 경제적이다.

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

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr