“한번 충전에 1000㎞ 가는 액화수소 기관차 개발한다”

2022년 하반기 트램에 장착해 시험

▲액화수소 충전 인프라와 액화수소 기관차. (사진제공=한국철도기술연구원)

국내 연구진이 한번 충전해 1000㎞ 이상 가는 소수 기관차를 개발한다. 독일, 프랑스, 일본 등에 비해서도 앞선 기술이다.

한국철도기술연구원은 최고속도 시속 150km, 한번 충전해서 1000㎞ 이상 운행하는 액화수소 기반 수소기관차 핵심기술 개발을 시작했다고 20일 밝혔다.

철도연은 디젤기관차를 대체할 기술로 이 기술이 완성되면 세계최초 액화수소 기반의 수소기관차가 될 것이라고 기대한다. 2024년까지 186억 원(민간 41억 원)을 투입한다. 철도연을 비롯해 현대로템, 브이씨텍, 패리티가 연구기관으로 참여했다.

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 수소보다 압력이 훨씬 낮아서 안정적인 상태로 수소를 보관 운송할 수 있다. 액화수소는 기체상태일 때보다 저장밀도가 약 2배 높고 운송효율도 7배 이상 경제적이다.

철도연이 개발 중인 액화수소 열차는 외국의 700bar(바) 기체수소 열차 대비 운행거리 1.6배 향상, 충전시간 20% 단축을 목표하고 있다. 현재 독일, 프랑스, 일본 등 선진국을 중심으로 수송 부문 탄소 배출량 규제에 대응해 친환경 수소 열차가 개발되고 있다.

(사진제공=한국철도기술연구원)

현재 상용 디젤기관차 대체가 가능한 2.7MW(390kWㆍ모듈기반)급 연료전지 추진기술 및 액화수소 공급기술을 연구개발 중이다. 액화수소 하이브리드 추진시스템, 고단열 극저온 액화수소 저장기술 및 고속 충전기술 등을 개발해 2022년 하반기 트램에 장착해 시험할 계획이다. 이후, 대용량 기관차 구현을 위한 액화수소 기반 추진기술 및 액화수소 공급기술을 개발해 전차선이 없는 구간에서 운영할 수 있는 액화 수소기관차 실용화를 진행할 예정이다.

현재 국내에서 액화수소를 이용한 운송방식은 드론을 운전할 수 있는 1kg 미만 소용량에 국한돼 있으나 철도연은 모듈당 70kg급, 총 420kg의 액화수소를 적용할 예정이다. 철도연이 개발 중인 장거리 운행이 가능한 대용량 액화수소 기반 기관차 및 관련 핵심기술이 개발되면 세계 최초가 된다.

연구책임자인 김길동 철도연 스마트전기신호본부장은 “세계 최초로 액화수소 기관차를 개발해 노후 디젤기관차의 수입 대체효과와 철도 인프라가 낙후된 남북철도 및 유라시아 대륙횡단용 장거리 열차로 활용될 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.

한석윤 철도연 원장은 “액화수소 열차 기술이 철도교통을 친환경 수소생태계로 전환하기 위한 디딤돌이 되고, 2050년 탄소중립 실현을 위한 핵심기술이 될 수 있도록 최선을 다하겠다”고 전했다.