액화수소열차 개발 착수···글로벌 기술 현황은?

[이넷뉴스] 탄소 저감을 위해 독일, 프랑스 등 주요 선진국에서 친환경 열차 개발에 나선 가운데, 국내에서도 액화수소 기반의 수소열차 개발이 시작됐다. 한국철도연구원은 현대로템 등 민간 기업과 함께 오는 2024년까지 총 186억 원을 투입해 액화수소 기반 수소열차 개발 사업에 착수한다.

액화수소열차는 오염물질 배출이 전혀 없고 고성능 필터로 공기 중의 미세먼지까지 걸러내기 때문에 친환경 시대에 적합하다. 안전하고 경제적이기 때문에 실용화될 경우 탄소배출을 줄이는 데 큰 도움이 될 수 있는 운송수단이다.

◇ 전 세계 수소열차 기술 개발 현황은?

수소 열차는 현재 독일, 프랑스 등 유럽의 철도 강국들이 빠르게 기술을 주도하고 있다. 독일은 지난 2018년 세계 최초로 수소 동력 열차 ‘코라디아 아일린트’ 출시했으며 해당 열차는 독일 정부로부터 자금 지원을 받은 프랑스 철도회사 알스톰이 개발했다.

당시 출시된 열차는 물과 증기와 오염물질 배출이 없다. 화학 반응으로 발생된 전기 에너지는 열차 바닥에 위치한 리튬이온배터리에 저장해 동력으로 활용하는 방식이다. 최대 시속은 140킬로미터(km)다. 1회 충전 시 600km에서 800km까지 주행 가능했다.

해당 열차는 독일 나더작센주에서 첫 운행을 시작했으며 향후 나더작센주에서는 2021년까지 모든 디젤 열차를 수소 열차로 대체한다는 계획이다. 독일은 오는 2040년까지 전국의 디젤기관차를 모두 수소전기열차로 대체한다는 목표를 갖고 있다.

프랑스 역시 알스톰사의 수소 열차 시험 운행을 성공했고 오는 2025년까지 수소 열차 상용화를 예정하고 있다. 프랑스 역시 현재 운행 중인 디젤 기관차를 모두 수소 열차로 전환한다는 계획이다.

영국도 지난 2019년 처음으로 수소열차를 개발했고 이듬해 수소 열차 첫 시험 운행을 시작했다. 이 밖에 유럽 주요국뿐만 아니라 미국, 일본 등도 수소 열차에 관심을 갖고 실용화를 위한 기술 개발에 착수 중이다.

◇ 기체수소 아닌 액체수소 열차 개발 ‘왜?’

현재 세계에서 운영 중인 수소열차는 기체수소를 저장해 연료로 사용한다. 철도연은 액화수소를 저장해 연료로 사용하는 열차를 개발한다. 액화수소는 기체수소를 저장해 사용하는 것보다 안전하게 수소를 보관할 수 있다. 수소가 액체 상태일 때 기체일 때 보다 저장밀도가 두 배 높아지고 압력 역시 기체수소를 저장할 때보다 확연히 줄어들게 된다.

아직까지 국내에서는 액화수소를 적용한 수송 부문의 기술 개발은 미비한 상황이다. 드론을 운전할 수 있는 1킬로그램(kg) 미만 소용량에 국한돼 있다. 향후 철도연은 모듈당 70kg급, 총 420kg의 액화수소를 적용해 장거리 운행이 가능한 액화수소 기관차를 개발한다는 계획이다.

국내에서 액체수소열차 개발에 성공할 경우 액체수소 기반의 수소기관차는 세계 최초가 된다. 철도연은 최고속도 시속 150km, 한번 충전해서 1,000km 이상 운행하는 액화수소 기반 수소기관차 핵심기술을 개발해 700바(bar) 기체수소 열차 대비 운행거리는 1.6배 늘리고, 충전시간은 20% 줄인다는 계획이다.

수소열차는 간접배출량을 포함한 탄소배출량을 디젤기관차 대비 51.9%, 전동차 대비 13.7% 줄일 수 있다. 게다가 수소 생산에 들어가는 전기를 신재생에너지로 대체가 가능할 경우 탄소 배출이 전혀 없게 된다.

이처럼 세계 각국이 수소열차 개발에 적극적인 이유는 친환경적이면서도 경제성이 뛰어나다는 장점이 있기 때문이다. 기존의 열차와 달리 철로에 전선을 설치하는 비용이 절반 이하로 줄어들게 된다. 환경성과 경제성 모두를 갖춘 운송수단이라는 점 때문에 향후 수소열차 도입은 확대될 것으로 전망된다.

[이넷뉴스=김수정 기자] meteor1224@enetnews.co.kr