수소 열차, 친환경성 높고 인프라 구축 비용 절감 효과 커
북한 등 인프라 없는 곳에서 운영시 유리
수소전기차 기술 보유한 현대차그룹 '로템' 기술개발 착수 여부에도 관심↑
북한 등 인프라 없는 곳에서 운영시 유리
수소전기차 기술 보유한 현대차그룹 '로템' 기술개발 착수 여부에도 관심↑
국내에서도 수소를 연료로 하는 철도차량이 개발된다. 수소연료 열차는 탄소배출량이 적다는 점이 특징이며 전차선 등의 설비가 필요없어 철도 인프라가 낙후된 지역에서도 운행이 가능하다. 특히 북한 지역 및 대륙횡단 차량으로 적합한 것으로 평가 받고 있다. 업계는 이번 연구를 계기로 수소연료 열차에 대한 관심이 높아질 것으로 기대하고 있으며 더 나아가 관련 기술을 상당부문 확보하고 있는 현대로템 등 대기업들의 개발 및 상용화 참여 가능성에 높은 관심을 보이고 있다.
17일 업계에 따르면 철도 부품 전문 기업인 우진산전과 한국철도기술연구원 등은 지난달부터 600km 이상 연속주행이 가능한 ‘수소연료전지 하이브리드 철도차량’ 개발에 착수했다. 수소를 연료로 산소와 반응시켜 전기를 생산해 운행하는 차량이다. 이번 개발의 총 연구기간은 2022년 12월 31까지며 기업부담금 외 정부출연금도 올해에만 10억원 가량 투입된다. 구체적으로 우진산전이 최고속도 110km/h 철도차량 설계 및 제작을 맡고 철기연이 철도차량 및 주요 구성품 최적화 기술을 개발하는 역할을 수행한다. 또 수소열차 충전을 위한 충전소 인프라의 경우 우진기전이 맡아 개발한다.
수소연료전지 철도차량의 가장 큰 장점은 ‘친환경성’이다. 디젤차량 등에 비해 탄소배출량이 매우 낮다. 연구보고서에 따르면 전기철도차량을 수소연료전지 철도차량으로 대체 시 기존대비 13.7%의 탄소배출 저감이 가능하며, 디젤철도차량을 대체할 경우 51.9% 저감이 가능하다.
상용화를 위해 필수적인 ‘사업성’ 역시 높다. 통상 디젤기관차 기대수명은 25년으로 현재 국내에서 기대수명을 초과한 디젤기관차 26대가 운행 중에 있으며, 2022년 이후 92대의 디젤기관차가 추가적으로 기대수명을 초과하게 된다. 따라서 연구개발이 완료되는 2022년 이후 수소연료전지 철도차량에 대한 수요가 높을 것으로 기대된다. 통상 디젤기관차의 납품단가가 (차종에 따라 다르지만) 대당 20억원 가량인 점을 고려할 때 산술적으로 디젤차량이 모두 수소연료열차로 대체 될 경우 국내에서만 2000억원 이상의 수요가 있는 셈이다.
또 수소열차는 외부전력설비로부터 에너지를 공급받지 않는 에너지 자립형 시스템인 대용량 수소연료전지를 활용하는 만큼 열차 운행을 위한 변전소, 전차선 등 전력인프라 구축비용도 절감할 수 있다. 예를들어 전철화 사업이 계획된 장항선과 경북선에 수소연료전지 하이브리드 철도차량을 적용할 경우 장항선은 비전철화구간 145km에 필요한 전철화 사업비용 1797억원, 경북선은 비전철화구간 115km에 필요한 전철화 사업비용 1425억원을 절감할 수 있다. 변전소 등 철도 인프라가 부족한 북한 및 대륙횡단 노선에서도 수소열차를 운영하면 별도의 구축 비용 없이 철도 운행을 할 수 있을 것으로 기대된다.
이미 프랑스의 알스톰사가 세계최초로 여객용 수소연료전지 열차를 제작해 독일에 납품했으며 오스트리아 등 선진국에서 수소열차 도입을 추진하는 등 해외에서도 높은 관심을 보이고 있다.
철기연 및 우신산전은 “신재생에너지를 통해 발생이 가능한 수소를 적용한 연료전지는 자동차 및 버스 등의 수송용 전원으로서 이미 상용화되어 있고 미국, 일본, 중국을 비롯한 유럽에서 철도차량의 수송용 전원으로 적용하려는 연구 및 실용화가 빠르게 진행되고 있다”며 이번 연구에 높은 의의를 두고 있다.
한편 수소연료 열차 개발이 본격화 되면서 현대로템 등 국내 대기업들의 관련 기술 개발 및 상용화 참여에 대한 관심도 높아지고 있다. 특히 업계 관계자들은 로템에 주목하고 있다. 로템은 고속철도 개발 경험 등으로 철도차량 제작 기술수준을 가지고 있을 뿐만 아니라 현대자동차가 수소전기차 ‘넥쏘’를 개발한 만큼 그룹차원의 수소연료 관련 기술을 보유하고 있기 때문이다.
17일 업계에 따르면 철도 부품 전문 기업인 우진산전과 한국철도기술연구원 등은 지난달부터 600km 이상 연속주행이 가능한 ‘수소연료전지 하이브리드 철도차량’ 개발에 착수했다. 수소를 연료로 산소와 반응시켜 전기를 생산해 운행하는 차량이다. 이번 개발의 총 연구기간은 2022년 12월 31까지며 기업부담금 외 정부출연금도 올해에만 10억원 가량 투입된다. 구체적으로 우진산전이 최고속도 110km/h 철도차량 설계 및 제작을 맡고 철기연이 철도차량 및 주요 구성품 최적화 기술을 개발하는 역할을 수행한다. 또 수소열차 충전을 위한 충전소 인프라의 경우 우진기전이 맡아 개발한다.
수소연료전지 철도차량의 가장 큰 장점은 ‘친환경성’이다. 디젤차량 등에 비해 탄소배출량이 매우 낮다. 연구보고서에 따르면 전기철도차량을 수소연료전지 철도차량으로 대체 시 기존대비 13.7%의 탄소배출 저감이 가능하며, 디젤철도차량을 대체할 경우 51.9% 저감이 가능하다.
상용화를 위해 필수적인 ‘사업성’ 역시 높다. 통상 디젤기관차 기대수명은 25년으로 현재 국내에서 기대수명을 초과한 디젤기관차 26대가 운행 중에 있으며, 2022년 이후 92대의 디젤기관차가 추가적으로 기대수명을 초과하게 된다. 따라서 연구개발이 완료되는 2022년 이후 수소연료전지 철도차량에 대한 수요가 높을 것으로 기대된다. 통상 디젤기관차의 납품단가가 (차종에 따라 다르지만) 대당 20억원 가량인 점을 고려할 때 산술적으로 디젤차량이 모두 수소연료열차로 대체 될 경우 국내에서만 2000억원 이상의 수요가 있는 셈이다.
또 수소열차는 외부전력설비로부터 에너지를 공급받지 않는 에너지 자립형 시스템인 대용량 수소연료전지를 활용하는 만큼 열차 운행을 위한 변전소, 전차선 등 전력인프라 구축비용도 절감할 수 있다. 예를들어 전철화 사업이 계획된 장항선과 경북선에 수소연료전지 하이브리드 철도차량을 적용할 경우 장항선은 비전철화구간 145km에 필요한 전철화 사업비용 1797억원, 경북선은 비전철화구간 115km에 필요한 전철화 사업비용 1425억원을 절감할 수 있다. 변전소 등 철도 인프라가 부족한 북한 및 대륙횡단 노선에서도 수소열차를 운영하면 별도의 구축 비용 없이 철도 운행을 할 수 있을 것으로 기대된다.
이미 프랑스의 알스톰사가 세계최초로 여객용 수소연료전지 열차를 제작해 독일에 납품했으며 오스트리아 등 선진국에서 수소열차 도입을 추진하는 등 해외에서도 높은 관심을 보이고 있다.
철기연 및 우신산전은 “신재생에너지를 통해 발생이 가능한 수소를 적용한 연료전지는 자동차 및 버스 등의 수송용 전원으로서 이미 상용화되어 있고 미국, 일본, 중국을 비롯한 유럽에서 철도차량의 수송용 전원으로 적용하려는 연구 및 실용화가 빠르게 진행되고 있다”며 이번 연구에 높은 의의를 두고 있다.
한편 수소연료 열차 개발이 본격화 되면서 현대로템 등 국내 대기업들의 관련 기술 개발 및 상용화 참여에 대한 관심도 높아지고 있다. 특히 업계 관계자들은 로템에 주목하고 있다. 로템은 고속철도 개발 경험 등으로 철도차량 제작 기술수준을 가지고 있을 뿐만 아니라 현대자동차가 수소전기차 ‘넥쏘’를 개발한 만큼 그룹차원의 수소연료 관련 기술을 보유하고 있기 때문이다.
