"디젤기관차 대체, 액화수소기반 기관차 기술개발 속도"
철도연, 핵심기술 개발...국내 최초 조합시험 착수
추진인버터 제어ㆍ하이브리드 추진ㆍ수소저장기술ㆍ기화장치
70kg급 저장탱크ㆍ380kW급 연료전지 모듈 6개 탑재
"2.7MW급 상용 디젤전기기관차 추진기술 대체 기대"
수소공급 및 연료전지 시스템 실험 모습. / 사진=한국철도기술연구원
액화수소를 연료로 사용하는 철도기관차 기술 개발이 속도를 내고 있다. 이 기술이 상용화되면 기존 디젤전기기관차를 대체할 수 있다.
한국철도기술연구원은 액화수소 기관차용 핵심기술을 개발해, 국내 최초로 개발 기술의 조합시험을 진행한다고 5일 밝혔다.
철도연에서 개발한 액화수소 핵심기술은 철도기관차의 추진인버터 제어기술, 하이브리드 추진기술, 액화수소 저장 기술과 기화 장치다.
철도기관차 추진인버터 제어기술은 그간 수입에 의존해오다가, 이번에 국산화했다. 7000호대 기관차에 해당하는 기술로 기존 기술을 대체할 수 있다.
1개의 인터버로 1개의 390kM 모터를 제어하는 방식(1C1M)으로 개발했다. 현재 견인력 및 가속력을 시험 중이며, 내달 시험인증을 수행할 계획이다.
하이브리드 추진기술은 연료전지, 직류 전압을 변환하는 장치(DC-DC 컨버터)와 배터리팩으로 이뤄져 인터버에 전원을 공급한다.
세계 최초로 대용량 병렬 제어 구조이고, 연료전지 400kW, 배터리팩 300kW, DC-DC 컨버터 600kW로 구성돼 있다. 현재 견인력 시험, 부하변동 시험, 컨버터 고장대체 시험, 가혹한 동작 조건에서의 다양한 시퀀스 시험 등을 진행하고 있다.
액화수소 저장 기술과 기화장치는 영하 253℃의 액화수소를 저장 용기에 저장하고, 고효율로 기화할 수 있는 장치다. 연료전지에서 수소를 사용하기 위한 조건인 영상 이상의 수소온도 제어 및 17bar까지 압력 제어가 가능하도록 기화장치를 설계했다.
현재 국내에선 액화수소를 사용하기 위한 세부 법령이 마련돼 있지 않은 상태로, 규제 샌드박스를 통해 해결할 필요가 있다.
이번에 진행 중인 연구개발은 지난 2021년 12월부터 샌드박스를 준비해, 지난해 7월 정부 승인을 받았다. 또 2단계 안전관리계획으로 가스안전공사 및 산업부 승인도 받았다.
이후 공인 시험절차와 안전관리계획 승인에 따라 액화수소 기관차용 핵심기술 성능을 검증하기 위해 액화수소 저장 용기부터 연료전지, DC-DC 컨버터, 추진인버터, 부하기까지의 조합시험을 11월 중 수행할 예정이다.
연구책임자인 김길동 철도연 박사는 "70kg급 액화수소 저장탱크, 380kW급 연료전지로 이뤄진 모듈 6개를 기관차에 탑재하면 2.7MW급 상용 디젤기관차의 추진기술을 대체할 수 있을 것"이라고 했다.
그러면서 "개발된 핵심기술이 수소기관차 및 액화수소 트램 등에 탑재될 수 있도록 실용화 연구개발사업 확대를 위해 노력할 계획"이라고 전했다.
한석윤 원장은 "액화수소 기관차는 디젤기관차를 대체할 시스템으로 장거리 노선에 강점이 있다"며 "기후변화를 위한 다양한 K-철도 기술 개발을 위해 더 노력하겠다"고 밝혔다.
/ 장병극 기자
[출처 : 철도경제신문(https[출처 : 철도경제신문(https://www.redaily.co.kr)]://www.redaily.co.kr)]
