최근 수소 에너지에 대한 관심이 뜨겁다. 수소 에너지는 공해 물질로 인한 환경오염을 일으키지 않아 석유나 석탄을 대체하는 청정에너지원으로 각광받고 있다. 수소차부터 수소 열차까지 관련 산업이 급속하게 성장하고 있다.

전 세계가 주목한 수소 열차

사진=ALSTOM
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수소 자동차에 이어 수소 열차도 세계적으로 이목이 집중된 분야다. 국내에서는 현대로템이 수소 자동차의 우수성을 열차에 적용하기 위한 프로젝트를 추진해왔다. 20195월에는 현대자동차와 협업해 국내 최초 수소전기열차개발에 대한 포부를 밝혔다.

지난 11월에는 독일의 국영철도회사 '도이치반'(Deutsche Bahn)이 종합 운송 솔루션 기업 지멘스 모빌리티(Siemens Mobility)와 협력해 수소 연료 전지 열차를 개발한다고 전했다. 해외 매체 CNBC는 수소 연료 전지를 이용한 전동열차를 오는 2024년까지 개발, 독일 남서부 바덴 뷔르템베르크주에서 시작해 튀빙겐시와 호브시를 거쳐 포르츠하임시를 잇는 약 600km 노선에 투입될 계획이다.

사진=Railway-News
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지멘스 모빌리티가 개발하는 열차 '미레오 플러스 H'(Mireo Plus H)는 수소 연료 전지와 리튬 이온 배터리를 조합한 동력원을 사용한다. 기존 디젤 열차를 완전히 대체할 경우 열차당 이산화탄소 배출 감소 효과는 약 330톤에 달한다.

윈프리드 헤르만 바덴 뷔르템베르크주 교통부 장관은 "수소 열차가 디젤열차를 대신해 적극 투입될 것이다"라며 "철도 부문에서 기후중립 정책을 실현하는 대표적 사례가 될 것이다"라고 포부를 밝혔다.

세계 최초 수소 열차 2018년 운행 시작

사진=ALSTOM
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세계 최초로 수소를 연료로 하는 수소전기 열차가 첫 상업적 운행을 시작한 시기는 2018917일이다. 코라디아 아이린트(Coradia iLint)라는 이름이 붙여진 이 수소 열차는 독일 북서부 니더작센 주의 브레머푀더역을 출발해 첫 운행을 성공적으로 마쳤다.

이 열차의 진정한 명칭은 수소 전기 열차. 수소를 직접 연료로 사용하는 것이 아닌, 연료전지를 이용한 전기로 달리기 때문이다. 열차 천장에 수소연료탱크와 연료 전지를 탑재한 뒤 수소와 산소의 반응으로 전기를 만들어 달린다. 생산된 수소 전기는 모터를 돌리는 데 사용되며, 남은 전기는 리튬 이온 배터리에 저장된다.

그렇다면 수소를 직접 연료로 사용하지 않는 이유는 뭘까? 첫 번째로 안전성을 꼽을 수 있다. 수소는 폭발력이 높은 특성이 있기 때문에 직접 실린더 내에서 연소시켜 에너지를 얻을 경우 가능성은 희박하더라도 사고나 폭발이 발생할 우려가 있다. 대신, 수소와 산소의 반응으로 생산된 전기를 모터로 보내면, 안전성과 경제성이라는 두 마리 토끼를 모두 잡을 수 있다.

수소 전기 열차의 장점

사진=ALSTOM
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수소 전기 열차는 물과 증기 이외에 별다른 오염물질이 배출되지 않는다. 이에 친환경 차량으로 대표된다.

경제적인 문제도 무시할 수 없다. 기존 도시철도나 고속전철은 전력선에서 직접 전기를 공급받기 때문에 전기 기관차 운행을 위해 철로에 전선을 설치하는 비용이 1km15억원 이상이 들어간다.

사진=픽사베이
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세계 첫 수소 열차 운행을 시작한 독일의 해당 구간에 전선을 설치한다고 가정하면 1,500억 원이라는 비용이 산출된다. 하지만, 실제 시범 운행 기간에 수소 전기 열차가 12대 투입됐고 제작비용은 800억 원 정도였다. 예산이 대폭 감소했다.

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