액화수소 기관차용 핵심기술들이 개발돼 국내 최초로 '조합시험'이 진행된다. 액화수소 핵심기술은 철도 기관차의 추진인버터 제어기술과 하이브리드 추진기술, 액화수소 저장 기술과 기화장치다.
철도 기관차 추진인버터 제어기술은 기관차 7천 대에 해당하는 기술로 기존 기술을 대체할 수 있는 추진제어장치 기술이다.
최근 한국철도기술연구원 연구진은 390kM 모터를 1개의 인버터로 1개의 모터를 제어하는 방식(1C1M)으로 개발하고, 현재 견인력과 가속력을 시험하고 있다. 오는 10월 시험인증을 수행할 계획이라고 밝혔다.
하이브리드 추진기술은 연료전지와 직류 전압을 변환하는 장치(이하 DC-DC 컨버터)와 배터리팩으로 구성, 인버터에 전원을 공급한다.
특히, 이 기술은 세계 최초의 대용량 병렬 제어 구조로, 연료전지 400kW, 배터리팩 300kW, DC-DC 컨버터 600kW로 구성됐다. 현재 견인력 시험을 비롯해 부하변동 시험, 컨버터 고장대체 시험, 가혹한 동작 조건에서 다양한 시퀀스 시험을 진행하고 있다.
액화수소 저장 기술과 기화장치는 영하 253℃의 액화수소를 저장 용기에 저장하고, 고효율로 기화할 수 있는 장치다. 연료전지에서 수소을 사용하기 위한 조건인 영상 이상의 수소온도 제어 및 17bar까지 압력 제어가 가능하도록 기화장치가 설계됐다.
한편, 연구진은 지난 2021년 12월부터 샌드박스를 준비, 2023년 7월 정부 승인을 받았고, 2단계 안전관리계획으로 가스안전공사와 산업부 승인을 받았다.
이후 공인 시험절차와 안전관리계획 승인에 따라 액화수소 기관차용 핵심기술 성능 검증을 위해 오는 11월 중 액화수소 저장 용기부터 연료전지, DC-DC 컨버터, 추진인버터, 부하기까지의 조합시험을 수행할 예정이다.
연구책임자인 김길동 박사는 “70kg급 액화수소 저장탱크와 380kW급 연료전지로 이뤄진 모듈 6개를 기관차에 탑재하면 2.7MW급 상용 디젤기관차의 추진기술을 대체할 수 있을 것”이라고 설명했다.
이어 “개발된 핵심기술이 수소기관차 및 액화수소 트램 등에 탑재될 수 있도록 실용화 연구개발사업 확대를 위해 노력할 계획”이라며 “액화수소 기관차는 디젤기관차를 대체할 시스템으로 장거리 노선에 강점이 있다”고 말했다.
