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韓, 액체수소로 달리는 친환경 열차 개발…1회 충전으로 1000km 달린다

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韓, 액체수소로 달리는 친환경 열차 개발…1회 충전으로 1000km 달린다

2021.04.20 14:57
액체수소를 이용해 최고속도 시속 150km로 한번 충전에 1000km 이상을 운행하는 수소열차 개발이 진행된다. 한국철도기술연구원 제공
액체수소를 이용해 최고속도 시속 150km로 한번 충전에 1000km 이상을 운행하는 수소열차 개발이 진행된다. 한국철도기술연구원 제공

정부와 민간이 액체수소를 이용해 한번 충전으로 최고 시속 150km로 최대 1000km를 운행하는 액화수소열차 개발에 나선다.

 

한국철도기술연구원은 올해부터 액화수소 기반 수소열차 개발사업을 시작한다고 20일 밝혔다. 이 사업은 과학기술정보통신부 과제로 2024년까지 정부 145억 원, 민간 41억 원 등 총 186억 원이 투입된다. 철도연이 주관기관을 맡고 현대로템, 브이씨텍, 패리티 등 기업이 참여한다.

 

수소열차는 수소자동차처럼 수소를 연료전지에서 전기로 변환해 동력원으로 쓰는 열차다. 수소는 에너지를 만드는 과정에서 물만 배출해 대표적인 친환경 에너지원으로 꼽힌다.

 

디젤 엔진을 사용하는 열차는 탄소 배출량이 많아 일본, 프랑스, 독일 등 철도 강국들은 수소를 연료로 쓰는 열차를 개발하고 있다. 한국도 2018년부터 고압의 기체수소 저장 기술을 개발하는 등 수소연료전지 하이브리드 철도차량 개발을 진행하고 있다. 

  

이번에 개발하는 액화수소열차는 고압의 기체수소를 저장하는 기존 수소열차와 달리 수소를 영하 253도 이하의 초저온 상태로 액화시켜 저장하고 이를 에너지원으로 이용해 달리는 열차다.

 

액화수소는 기체보다 압력이 낮아 수소를 안정적으로 보관할 수 있어 사고 위험이 적다. 기체일 때보다 저장밀도가 2배 높고 운송 효율도 7배 이상 높아 경제성이 크다. 하지만 액화수소 제조와 보관 기술이 기체수소보다 어려워 상용화까지는 시간이 더 걸리는 것으로 평가받는다. 철도연에 따르면 지금까지 액화수소열차 개발에 성공했다고 발표한 국가는 아직 없다.

 

철도연은 상용 디젤기관차 대체가 가능한 2.7메가와트(MW)급 연료전지 추진기술과 액화수소 공급기술 개발에 나선다. 국내에서 액화수소를 이용한 운송방식 연구는 드론을 운전할 수 있는 수준인 1kg급 소용량에 머물러 았다. 철도연은 모듈당 70kg급 액화수소 운송이 가능하도록 해 6개 모듈 420kg급 액화수소 운송을 목표로 잡았다.

 

철도연은 액화수소 하이브리드 추진시스템과 고단열 극저온 액화수소 저장기술, 고속 충전기술을 개발해 2022년 하반기 중 트램에 장착한 뒤 시험할 계획이다. 전차선이 없는 구간에서도 운행할수 있도록 해 디젤 철도차량을 대체한다는 목표다. 기술적으로는 한 번 충전으로 최대 1000km를 주행해 해외에서 개발 중인 기체수소 열차 대비 운행거리는 1.6배 늘리고, 충전시간은 20% 줄인다는 계획도 세웠다.

 

김길동 철도연 스마트전기신호본부장은 “세계 최초로 액화수소열차를 개발해 노후 디젤 기관차의 수입 대체효과와 철도 인프라가 낙후된 남북철도 및 유라시아 대륙횡단용 장거리 열차로 활용될 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.

 

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

 

각국의 수소열차 개발 현황. 철도연 제공
각국의 수소열차 개발 현황. 철도연 제공

 

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