액화수소 싣고 달린다…철도연, 주행거리 2배 늘릴 '온보드 수소공급시스템' 개발
2026.06.10 09:14
노후 디젤열차 수소전환·수소트램 상용화 앞당길 전망한국철도기술연구원이 철도차량에 직접 탑재할 수 있는 액화수소 저장·공급 일체형 시스템을 개발했다. 기존 기체수소 기반 수소열차보다 주행거리를 2배 이상 늘릴 수 있을 것으로 기대되면서 수소철도 상용화에 한 걸음 더 다가섰다는 평가다.
철도연은 액화수소를 추진에너지로 활용하는 하이브리드 추진시스템 시연회를 9일 충남 당진 시험장에서 개최했다. 이날 시연에는 현대로템 등 철도산업계와 유관기관 관계자 30여명이 참석했다.
이번에 개발된 '온보드 액화수소 저장·공급시스템'은 저장탱크와 기화장치를 하나로 통합해 차량 탑재를 위한 소형·경량화를 구현한 것이 특징이다.
액화수소는 영하 253도의 극저온 상태로 저장된다. 이를 연료전지에 공급하기 위해서는 상온의 기체수소로 신속하게 기화하고 압력을 안정적으로 제어해야 한다. 철도연은 이러한 기능을 차량 내에서 수행할 수 있는 일체형 시스템을 개발했다.
개발 시스템은 고단열 저장용기와 기화시스템으로 구성된다. 저장용기에는 케블라 소재를 적용해 강도를 확보하면서도 무게를 줄였다. 기화시스템에는 고효율 판형 열교환기와 자기가압(PBU) 기술을 적용해 기존 방식보다 부피를 약 25% 줄였다.
철도연은 액화수소 기반 수소전기기관차의 핵심 기술인 연료전지 병렬 제어기술과 DC-DC 하이브리드 추진기술도 함께 개발했다.
특히 이번 시스템은 세계 최초로 100㎾급 연료전지 4대를 병렬 제어하는 구조를 채택했다. 여기에 300㎾급 DC-DC 컨버터 2기, 150㎾h 배터리팩 2기, 600㎾급 부하장치 등을 통합해 대용량 철도 모빌리티 적용 가능성을 검증했다.
수소열차 주행거리 1200㎞ 이상 기대
이번 기술은 수소철도 상용화의 핵심 과제인 주행거리 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대된다.
액화수소는 같은 부피 기준으로 기체수소보다 더 많은 수소를 저장할 수 있어 에너지 밀도가 높다. 이에 따라 기존 수소열차의 1회 충전 최대 주행거리인 600㎞를 2배 이상 늘릴 수 있을 것으로 전망된다.
철도연은 이번 기술이 수소트램뿐 아니라 노후 디젤열차를 액화수소 기반 친환경 열차로 전환하는 데도 활용될 수 있을 것으로 보고 있다.
현재 국내에는 액화수소 활용을 위한 세부 법령이 마련되지 않아 규제 샌드박스를 통한 실증이 진행되고 있다. 철도연은 2023년 정부 승인을 받은 데 이어 산업통상자원부와 한국가스안전공사의 안전관리계획 승인도 완료했다.
김길동 철도연 수석연구원은 "액화수소는 저장과 수송 효율이 높고 빠른 충전과 장거리 운행에 강점이 있다"며 "수소전기트램에 우선 적용해 실용화 연구를 확대할 계획"이라고 말했다.
사공명 철도연 원장은 "이번 기술은 철도뿐 아니라 선박 등 대용량 모빌리티 분야로 확장 가능성이 크다"며 "탄소중립 시대를 대비한 K-수소철도 기술 개발을 지속적으로 추진하겠다"고 말했다.
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