한번 충전 서울~부산 왕복…친환경 ‘수소열차’ 달린다

- 철도연, 액화수소 철도 기관차 핵심기술 개발

수소연료전지 열차 개념도.[한국철도기술연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한번 충전으로 서울~부산을 왕복할 수 있는 장거리 친환경 수소열차가 조만간 한국에서 상용화될 전망이다.

한국철도기술연구원은 수소기관차 핵심기술인 액화 수소를 연료전지에 공급하여 전기에너지로 출력 제어하는 조합시험에 성공했다.

190kW 연료전지에 액화 수소를 공급, 출력된 전기에너지를 하이브리드 제어장치와 배터리 충전상태 60%를 기준으로 충전과 방전을 수행하면서 300kW 출력까지 제어하는 기술이다.

철도연은 이 기술을 내년에는 수소트램에 적용하여 시험 진행할 계획이다. 또한, 2024년까지 70kg급 액화수소 탱크, 380kW급 연료전지로 이루어진 모듈로 개발할 예정이다. 개발된 모듈 6개를 기관차에 탑재하면 디젤기관차를 대체할 수 있을 것으로 예상된다.

한국철도기술연구원은 오는 2024년까지 최고속도 시속 150km, 1회 충전으로 1000km 이상 운행하는 액화수소 기반 수소기관차 핵심기술을 개발 중이다.

액화수소열차는 이산화탄소를 다량 배출하는 디젤기관차를 대체할 기술로 완성되면 세계최초 액화수소 기반의 수소기관차로 이름을 올릴 전망이다.

수소공급 및 연료전지 시스템 시험 모습.[한국철도기술연구원 제공]

액화수소열차는 에너지 변환 과정에서 오염물질을 전혀 배출하지 않고, 고성능 필터로 공기 중의 미세먼지까지 걸러내기 때문에 친환경적이며, 안전하고 경제적이다.

액화수소는 수소를 영하 253도 이하의 초저온 상태로 액화시킨 것으로 기체상태의 고압 수소에 비해 압력이 훨씬 낮아서 안정적인 상태로 수소를 보관 운송할 수 있다.

또한 기체상태일 때보다 저장밀도가 약 2배 높고, 운송효율도 7배 이상 경제적이다.

철도연이 개발 중인 액화수소열차는 외국의 700bar(면적 1㎡ 당 10만 N의 힘을 받을 때의 압력) 기체수소 열차 대비 운행거리 1.6배 향상, 충전시간 20% 단축을 목표하고 있다.

연구개발책임자인 김길동 박사는 “액화수소를 이용한 모듈의 성능검증을 완료하고, 샌드박스 규제 협의가 마무리되면 수소트램에서 시험을 진행하면서 기술을 보완할 계획”이라고 말했다.

한석윤 철도연 원장은 “액화수소 기관차는 디젤기관차를 대체할 시스템으로 장거리 철도노선에 강점이 있다”며 “기후변화를 해결하는 명품 K-철도기술로 철도교통의 새로운 패러다임을 열어가겠다”고 전했다.

nbgkoo@heraldcorp.com