[투데이에너지 유정근 기자] 한국철도기술연구원(이하 철도연, 원장 한석윤)이 세계최초 액화수소 기반의 수소기관차 핵심기술 개발을 시작했다.
액화수소열차는 최고속도 시속 150km이며 한 번 충전하면 1,000km 이상 운행할 수 있다. 또한 에너지 변환 과정에서 오염물질을 전혀 배출하지 않고 고성능 필터로 공기 중의 미세먼지까지 걸러내기 때문에 친환경적이며 안전하고 경제적이다.
액화수소는 수소를 영하 253℃ 이하의 초저온 상태로 액화시킨 것으로 기체상태의 고압 수소에 비해 압력이 훨씬 낮아서 안정적인 상태로 수소를 보관 운송할 수 있다.
또한 액화수소는 기체상태일 때보다 저장밀도가 약 2배 높고 운송효율도 7배 이상 경제적이라는 장점이 있다.
철도연이 개발 중인 액화수소 열차는 외국의 700bar 기체수소 열차대비 운행거리 1.6배 향상과 충전시간 20% 단축을 목표로 하고 있다.
현재 철도연은 상용 디젤기관차 대체가 가능한 2.7MW(370kW/모듈기반)급 연료전지 추진기술 및 액화수소 공급기술을 연구개발 중이다.
액화수소 하이브리드 추진시스템, 고단열 극저온 액화수소 저장기술, 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 독일, 프랑스, 일본 등 선진국을 중심으로 수송부문 탄소 배출량 규제에 대응해 친환경 수소열차가 개발되고 있다.
2019년 수소경제 활성화 로드맵 발표 이후 올해 2월부터 세계 최초로 수소경제 육성 및 수소 안전관리에 관한 법률(수소법)이 시행되면서 수송수단에도 액화수소를 적용을 위한 기술개발이 가속화되고 있다.
현재 국내에서 액화수소를 이용한 운송방식은 드론을 운전할 수 있는 1kg 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.
개발 중인 액화수소 추진기술은 배터리 공급방식으로 한계가 있는 장거리 운행 노선에 강점이 있으며 전철화가 돼 있지 않은 구간을 운행하는 디젤 철도차량을 점짐적으로 대체해 탄소 배출과 미세먼지를 획기적으로 줄일 수 있다.
또한 액화수소 공급·제어·저장에 대한 원천기술을 철도, 선박 등 대형 모빌리티 수소경제 생태계를 구축하고 지속 가능한 수소경제 시장을 확대할 것으로 기대된다.
연구책임자인 김길동 철도연 스마트전기신호본부장은 “세계 최초로 액화수소 기관차를 개발해 노후 디젤기관차의 수입 대체효과와 철도 인프라가 낙후된 남북철도 및 유라시아 대륙 횡단용 장거리 열차로 활용될 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다.
한석윤 철도연 원장은 “액화수소 열차 기술이 철도교통을 친환경 수소생태계로 전환하기 위한 디딤돌”이라며 “2050년 탄소중립 실현을 위한 핵심기술이 될 수 있도록 최선을 다하겠다”고 밝혔다.