차량 탑재 액화수소 공급시스템 소형·경량화 성공

철도연은 차량에 직접 탑재할 수 있는 온보드(일체형) 액화수소 공급시스템을 개발했다. 이 기술은 액화수소 철도차량 상용화를 앞당길 핵심 설비다.

–253℃ 극저온에서 저장되는 액화수소는 안정적으로 연료전지에 공급하기 위해 기화, 압력 조절, 온도 제어 등 복합적인 제어가 필요하다. 개발 초기에는 기능별 개별 모듈을 사용해 부피와 무게가 커서 열차 탑재가 어려웠다.

철도연은 압력·유량·온도 제어를 하나로 통합한 ‘컴팩트 제어 장치’를 적용했다. 그 결과 부피는 10%, 무게를 5% 줄였다. 이로써 1회 충전 주행거리를 기존 수소열차 대비 2배 이상 늘렸다.

개발된 시스템은 95kW급 연료전지 4기, 총 380kW를 안정적으로 구동한다. 저장용기는 고성능 합성섬유인 케블라 소재 지지 구조를 적용해 극저온 조건에서도 단열 성능을 유지한다.

기화 장치는 전기 가열과 외부 대기열을 함께 사용하는 이중 열원 방식을 채택해 효율과 에너지 사용 균형을 높였다. 또한, 기화된 수소는 자기가압(PBU) 시스템을 통해 연료전지 운전에 필요한 17bar 압력을 안정적으로 유지·공급한다.

액화수소는 대기압에서 저장할 수 있어 안전성이 높고, 부피는 기체수소의 1/800 수준으로 수송 효율도 우수하다. 이러한 장점은 철도 환경에서의 활용도를 높이며, 펌프나 압축기 없이도 안정적인 공급이 가능하다.

철도연은 ㈜패리티와 공동으로 온보드 액화수소 공급시스템을 개발했으며, 현재 인증시험을 진행 중이다. 열차에 즉시 적용할 수 있는 수준에 도달했으며, 노후 디젤열차의 액화수소 전환을 가속화할 전망이다.

철도연은 2026년까지 성능 검증을 완료하고, 수소 트램에 적용해 실증 연구로 확장할 계획이다.