– 철도기관차 추진 인버터 제어기술, 하이브리드 추진기술, 액화수소 저장·기화장치 개발 – 한국철도기술원(이하 철도기술원, 원장 한석윤)은 액화수소기관차 핵심기술을 개발하고, 국내 최초로 개발된 기술을 복합화하는 시험을 진행하고 있다. 개발된 액화수소 핵심기술은 철도기관차 추진 인버터 제어기술, 하이브리드 추진기술, 액화수소 저장기술, 기화장치이다. 철도기관차 추진 인버터 제어기술은 기존에 수입에 의존하던 것을 대체한 국산제품으로, 기존 기술을 대체하여 기관차 7,000대 분의 추진기술을 구현할 수 있는 추진제어장치 기술이다. 1개의 인버터로 1개의 모터를 제어하는 방식(1C1M)으로 390kW 모터를 개발했다. 현재 견인 및 가속 시험을 진행 중이며, 10월 중 시험인증을 실시할 예정이다. 하이브리드 추진 기술은 연료전지, 직류전압을 변환하는 장치(이하 DC-DC 컨버터)와 인버터에 전력을 공급하는 배터리팩으로 구성된다. 세계 최초의 대용량 병렬 제어 구조로, 400kW 연료전지, 300kW 배터리팩, 600kW DC-DC 컨버터로 구성된다. 현재 견인 시험, 부하 변동 시험, 컨버터 고장 교체 시험, 가혹한 운전 조건에서의 각종 시퀀스 시험을 진행하고 있다. 액화수소 저장기술과 기화기는 액화수소를 -253℃의 저장용기에 저장하고 고효율로 기화시킬 수 있는 장치이다. 기화기는 연료전지에서 수소를 사용하기 위한 조건인 영하의 수소 온도 제어와 최대 17bar까지의 압력 제어가 가능하도록 설계된다. 현재 국내에서는 액화수소 사용에 대한 세부적인 법률 및 규정이 없어 규제 샌드박스를 거쳐야 한다. 현재 진행 중인 연구개발은 2021년 12월부터 샌드박스를 준비 중이며, 2023년 7월 정부 승인을 받았고, 2단계 안전관리계획은 한국가스안전공사와 산업통상자원부로부터 승인을 받았습니다. 이후 허가된 시험절차와 안전관리계획 승인에 따라 액화수소기관차 핵심기술의 성능을 검증하기 위해 11월에는 액화수소 저장용기부터 연료전지, DC-DC컨버터, 추진용 인버터, 로더까지 복합 시험을 실시할 예정입니다. 연구책임자인 철도기술연구원 김길동 박사는 “70kg급 액화수소 저장탱크와 380kW급 연료전지로 구성된 모듈 6개를 기관차에 장착하면 2.7MW급 상용 디젤기관차의 추진기술을 대체할 수 있다”며 “개발된 핵심기술을 수소기관차와 액화수소트램에 탑재할 수 있도록 상용화 R&D 사업을 확대할 계획”이라고 말했다. 철도기술연구원 한석윤 원장은 “액화수소기관차는 디젤기관차를 대체할 수 있는 시스템으로 장거리 노선에 강점이 있다”며 “기후변화 대응에도 앞장서겠다”고 덧붙였다. 미래를 대비한 다양한 K-rail 기술 개발에 더욱 노력하겠다”고 말했다. ※ 참고문헌 : 수소공급 및 연료전지시스템 사진 참고문헌 1 수소공급 및 연료전지시스템 실험 ※ 사진설명 : 철도기술원 김길동 박사의 ‘액화수소 핵심기술 개발’ 연구팀이 충남 당진에 있는 주식회사 패리티공장에서 380kW 연료전지 운영 시험을 진행하고 있다.
