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한국철도기술연구원(이하 철도연)은 국토교통부 산하 국토교통과학기술진흥원의 철도기술연구사업으로 수소철도차량을 개발 중이다. (사업명 : 수소연료전지 하이브리드 동력시스템을 적용한 철도차량 추진시스템 최적화 및 운용기술 개발)

수소철도차량은 수소연료전지를 기반으로 한 하이브리드 철도차량으로 철도연은 최고속도 시속 110km, 1회 충전으로 600km 이상 주행 가능한 수소철도차량을 개발하고 있다.

철도연은 수소연료전지 하이브리드 동력시스템 및 철도차량용 전력변환장치, 수소충전소 구축 방안 및 철도차량 기술기준(안) 등을 개발하여 충북 오송의 철도종합시험선로에서 안정성 및 효율성 등에 대한 성능검증을 2022년까지 완료할 계획이다.

이후, 실용화를 위한 실증시험을 추진하고, 철도운영기관과의 협의를 통해 수소철도차량의 운영방안 및 적용 가능 노선 검토, 철도차량 중장기 구매 및 교체 계획에 수소철도차량이 반영될 수 있도록 진행할 예정이다.

수소철도차량은 물 이외의 오염물질이 전혀 배출되지 않는 친환경 차량으로, 전기차보다 이산화탄소를 적게 배출한다. 또한 전차선, 변전소 등의 급전설비가 필요하지 않아 전력 인프라 건설 및 유지비용을 절감할 수 있다.

개발 후 전철화가 되어 있지 않은 구간을 운행하는 디젤철도차량을 점진적으로 대체하여 효율적이고 안전한 철도운행을 하는 것이 목표다.

현재 디젤철도차량은 철도 분야의 탄소 및 미세먼지를 발생하는 주 오염원의 하나로 지적되고 있다. 오는 5월부터 신규 도입되는 디젤철도차량은 미세먼지 관리 종합대책에 따라 새로운 대기오염물질 배출허용기준을 준수해야 한다.

국토교통부의 ‘철도전철화 효과분석’ 자료에 따르면 디젤철도차량의 탄소배출량은 19kg/km, 전기철도차량은10.6kg/km, 수소철도차량은 9.1kg/km 이다.

▲수소연료전지 하이브리드 철도차량 에너지 흐름도 - Powering

일본, 유럽, 중국, 미국 등 해외 선진국은 친환경 수소철도차량 개발 및 실용화에 매우 적극적이다. 경쟁력 확보를 위해서는 기술개발을 통한 시장 선점이 필요하다.

최근 정부는 자동차, 철도, 선박 등 수송 분야를 비롯해 온실가스 감축, 미세먼지 저감, 친환경 에너지 확산과 에너지원 다각화 등 에너지 분야까지 신산업 및 일자리 창출을 위한 수소경제 활성화 로드맵을 발표하고 관련 정책을 진행하고 있다.

나희승 철도연 원장은 “수소철도차량 기술개발을 통해 탄소 및 미세먼지, 에너지비용 저감뿐만 아니라 수소에너지 관련 산업 활성화와 이를 통한 일자리 창출이 기대된다”며, “향후 전철화가 이루어지지 않은 구간 또는 남북·대륙철도 일부 구간에서 디젤철도차량을 대체하는 미래 친환경 철도로 그 효과가 기대된다”고 전했다.