글로벌 철도교통 기술 및 정책 동향(12/17)
- (일본) 일본 JR 동일본 수소 하이브리드 열차(HYBARI)상용화 추진 현황 및 기술 분석 -

연구전략본부 연구정책실 최승희 연구원
연구전략본부 연구정책실 문국현 책임연구원
연구전략본부 연구정책실 장성순 선임연구원

○ 일본 JR 동일본(JR East)이 추진 중인 수소 하이브리드 열차 ‘HYBARI(FV-E991계)’ 개발 사업은 2050년 탄소중립 달성과 비전철화 구간 디젤 열차 대체를 목표로 하는 일본 철도 분야의 대표적인 탈탄소 혁신 프로젝트이다. 실제 영업 노선을 활용해 수소열차의 상용화 가능성을 검증하고 있다는 점에서 상징성이 크다.
○ HYBARI는 수소연료전지, 대용량 배터리, 전동기를 결합한 하이브리드 구조의 열차로, 기존 철도 인프라와의 호환성을 고려해 설계되었다. 별도의 전용 노선 구축 없이도 도입이 가능해 지방 비전철화 노선의 현실적인 대안으로 평가된다.
○ 본 사업은 JR 동일본의 철도 운영·안전 노하우에 도요타의 수소 연료전지 기술과 히타치의 하이브리드 구동·전력제어 기술이 결합된 사례로, 철도·자동차·중전기 산업 간 이종 협력 모델로서 기술적·산업적 의미를 가진다.
○ HYBARI는 2022년부터 난부선과 츠루미선 등 실제 영업 노선을 활용해 장기 실증 주행을 수행했으며, 2025년 상반기 이를 성공적으로 종료하였다. 영하 10℃ 이하의 혹한기와 복잡한 선형 조건에서도 주행 성능과 안정성이 검증되었으며, 다양한 운행 환경에서 수소 하이브리드 시스템의 신뢰성이 확인되었다.
○ JR 동일본은 확보된 실증 데이터를 바탕으로 2025년 하반기부터 양산형 수소 하이브리드 열차 설계 단계에 착수할 계획이다. 이는 실증 단계를 넘어 상용화를 전제로 한 개발 단계로의 전환을 의미한다.
○ 초기 시제 차량의 한계로 지적된 약 140km 수준의 항속 거리를 디젤 열차와 유사한 300~500km 수준으로 확대하기 위한 연구도 병행되고 있다. 차세대 고밀도 수소 저장 기술과 수소 탱크 배치 최적화가 핵심 과제로 제시된다.
○ 기술적으로는 도요타의 2세대 연료전지 유닛과 히타치의 120kWh급 대용량 배터리를 적용해 하이브리드 전력 회로 기술을 구현하고, 이를 통해 회생에너지 활용 효율을 높였다. 또한 세계 최초로 철도 차량에 70MPa급 고압 수소 충전 시스템을 도입해 에너지 밀도와 충전 효율을 동시에 향상시켰다.
○ JR 동일본은 2030년부터 주요 지방 노선에 수소 하이브리드 열차를 단계적으로 도입할 계획이다. 약 440대의 디젤 열차를 대체할 경우 연간 약 6만 톤의 이산화탄소 감축 효과가 기대된다.
○ 인프라 측면에서는 ENEOS 등 에너지 기업과 협력해 철도 기지 내 수소 충전 설비 구축을 병행하고 있으며, JR 서일본 등 타 철도 운영사로의 확산 가능성도 점차 확대되고 있다.
○ 향후 안전 기술 분야에서는 고도 센서와 AI 기반 감지·제어 기술을 접목해, 선로 상 미세 장애물을 실시간으로 탐지하고 비상 상황 발생 시 수소를 안전하게 방출하는 지능형 안전 시스템 고도화가 추진될 예정이다.
○ 다만 디젤 대비 높은 연료 비용과 초기 제작비는 여전히 과제로 남아 있다. 일본 정부는 「수소기본전략」과 「그린성장전략」을 통해 수소 모빌리티를 핵심 산업으로 지정하고 정책적 지원을 지속하고 있다.
○ HYBARI 프로젝트는 유럽 알스톰, 스테들러, 한국 현대로템 등과 함께 글로벌 수소 철도 기술 표준 경쟁의 주요 사례로 평가된다. 이는 향후 국제 철도 기술 경쟁 구도에도 중요한 영향을 미칠 것으로 전망된다.
※ 사진 및 내용 출처 :
- Railway PRO (2025.12): Japan's Hydrogen Strategy Update
- Hitachi Technical Review: Hybrid Traction System for FV-E991
- JR East Integrated Report 2025: Environmental & Technical Roadmap
- Global Railway Review: Decarbonising Rail with Hydrogen AI
- https://www.kueherald.co.kr/news/articleView.html?idxno=55484