수소 열차

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1. 개요
2. 원리
3. 효능
4. 대한민국 검토 노선
5. 동향
5.1. 동차 급
5.1.1. 미국 커민스 (2014~)
5.1.2. 캐나다 발라드파워 (2017~)
5.1.3. 대한민국 호라이즌 (2018~)
5.1.4. 대한민국 현대자동차 (2020~)
5.1.5. 일본 토요타 (2020~)
5.1.6. 기타
5.2. 기관차 급
6. 관련 문서
7. 관련 영상



1. 개요[편집]


수소 열차, 水素 列車, Hydrogen powered train, Hydrogen fuel cell train, Hydrail, Hydrolley

수소를 연료로 하는 기관차, 동차, 트램이 현재 모두 개발중이므로 부득이 '수소 열차'로 묶어 서술한다. 영문 위키는 열차는 Hydrail, 트램은 트롤리 버스에서 파생한 Hydrolley라는 표현으로 분리해 서술하기도 한다.


2. 원리[편집]


수소탱크와 연료전지를 두어 전기를 만든다.[1] 만들어진 전기를 축전지에 공급하고, 축전지의 전기는 인버터를 거쳐 모터에 공급하여 열차를 움직인다. 최고속도는 연료전지의 성능으로 결정되고, 주행거리는 수소탱크의 용량으로 결정된다고 보면 쉽다. 고압의 기체 수소가 담긴 트레일러 형태가 일반적이나, 한국에서 액화수소를, 독일에서 암모니아를 연료로 쓰는 방식도 개발중이다.

수소를 연소시키는 엔진 또는 터빈을 이용하여 동력을 만드는 방식도 있을 수 있겠으나[2], 이는 2030년대 이후에나 가능할 것으로 보인다. 자동차든 열차든 마찬가지이고 현재 나무위키 문서 및 언론기사에서 수소 XX라 하면 연료전지를 이용하는 방식을 의미한다.

3. 효능[편집]


디젤 열차의 대체가 주 목적이다. (처음엔 탄소 중립이 목적이었으나, 이후 경제성도 목적이 되었다.)
  • 같은 목적으로 2차전지 배터리 열차도 개발되고 있지만 고중량일수록 연료전지가 배터리에 비해 효율이 좋은데다 역과 차량기지 등의 철도 특유 고정 인프라가 수소 시스템과 궁합이 맞아 배터리도 만만치 않은 세력을 구축한 자동차와는 달리 배터리보단 수소 열차 위주의 발전이 예상된다.
  • 2018년 5월 - 영국이 2040년까지 디젤 열차를 퇴출하고 수소 열차를 도입하기로 했다. #
  • 2021년 11월 - 한국이 2030년까지 디젤 열차를 퇴출하고 수소 열차를 도입하기로 했다. #
  • 2022년 7월 - 호주 Arcadis와 영국 Smart Ports는 "호주 브리즈번~멜버른(약 1700km)에 디젤 열차보다 수소 열차가 저렴하다"고 결론내렸다. #
  • 2022년 9월 - 캐나다 루프에너지는 "디젤엔진보다 수소연료전지가 저렴하다"고 결론내렸다. #

기존 디젤 열차가 갖는 효능을 그대로 갖게 되며, 다음과 같다.
  • 전차선 없는 도심 밖 구간 주행 - 전차선이 있는(전철화된) 구간에선 전기 열차(전기 기관차, 전기동차)를 도입하는 것이 경제성으로도 에너지효율로도 좋다. 하지만 세계적으로 전철화율은 높지 않다.[3] 가선이 없는 곳에 쓰이는 내구연한이 다 된 노후한 디젤 기관차[4]디젤동차의 대체를 위해서, (1) 바로 수소열차를 투입하는 것, (2) 바로 배터리(무가선)열차를 투입하는 것[5], (3) 전차선과 전기열차(가선)를 투입하는 것, 셋이 검토되고 있다.
  • 전차선 없는 도심 내 트램 건설 - 도시의 미관을 위해 트램은 무가선 방식이 선호되는데, 배터리전기트램과 수소전기트램이 있으며, 각각 일장일단이 있다. (으레 따라 붙는 '저상' '굴절' '이층' 'n량' 등은 동력과는 무관하다.)
  • 기존과 다른 형태의 철로 설계에 유리 - 수소 열차는 터널-교량 공사비가 저렴해지고[6], 2층 열차를 창의적으로 도입하기도 자유롭다. 또한 가선 때문에 속도가 제한되는 고속열차를, (1) 열차 하단에서 무선급전하는 방식과, (2) 자기부상열차와, (3) 하이퍼루프와, (4) 수소 열차가 경쟁할 수 있다.
  • 전차선 전압이 다르거나 없는 지역과 왕래에 유리 - 국가마다(예컨대 남북한[7], 유럽) 운영회사마다(미국, 호주 등 영토가 큰 국가 내) 전철 가선의 전압이 다르다. 따라서 가선 전압이 다른 지역을 왕래할 때는 양쪽의 전압을 모두 사용할 수 있는 전기 열차를 이용하거나, 디젤 열차를 이용하는데, 이 디젤 열차의 위치를 수소 열차가 대체할 수 있다. 전철화된 지역과 전철화 안 된 지역 간의 왕래를 맡던 디젤 열차의 위치도 수소 열차가 대체할 수 있다.
  • 지상 - 지하 복합구간 운행 가능 - 내연기관을 사용하는 기관차/동차는 배기가스 문제로 지하 구간 진입이 제한된다. 대표적으로 디젤 기관차의 지하철 구간 진입은 전동차의 갑종회송이 아니고서는 매우 드물며, 그 역시 거의 대부분 영업을 하지 않는 심야 시간에 이뤄진다. 그에 반해 인체에 악영향을 주는 배기가스를 배출하지 않는 수소 열차는 대도시의 전철화 구간과 비전철화 구간을 합친 구간에서의 영업 운전도 자유롭게 가능하다. 예를 들어 교외선경의선, 용산선을 이은 영업 노선도 얼마든지 만들어 운영할 수 있다.

열차의 1량당 차량가격을 비교하면 다음과 같다.[8]
  • 고속열차: 하이퍼루프 (세계 사례 없음)[9] > 자기부상열차 400~450억원[10] > 수소 (세계 사례 없음) > 전기(가선) 동차(KTX 등) 350~400억원
  • 기관차: 수소 (세계 사례 없음) > 전기(가선) 64.0억원 > 디젤 57.5억원
  • 동차: 수소 (국내 사례 없음)[11] > 전기(가선) 13.7억원[12] > 디젤 9.5억원
  • 트램: 수소 (국내 사례 없음) > 배터리(무가선) 60~70억원[13] > 전기(하단 무선급전) 40~50억원[14] > 전기(상단 가선) 35~45억원[15]
  • 버스[16]: 수소 6~7억원 > 배터리 3~4억원 > 디젤 1~2억원


4. 대한민국 검토 노선[편집]


해외 노선의 경우 하단 '동향' 문단에 다룬다. 사실상 한국에 트램이 놓일 곳들 및 비전철 구간들은 거의 한번씩 검토되고 있다.

  • 수도권
    • 경원선 연천역~백마고지역 - 비전철 구간[17][복선전철화]
    • 교외선 능곡역~가능역 - 2022년 1월, 정부-경기도 검토 ##[복선전철화]
    • 인천 6개 노선 - 2호선(검단지선), 영종트램, 송도트램, 주안송도선, 부평연안부두선, 제물포연안부두선 - 2022년 4월, 인천광역시의 국토부 신청 #
    • 의왕역~초평지구~월암지구 순환노선 - 2022년 4월, 더불어민주당 제안 #



  • 경상권
    • 경북선 영주역~김천역 - 비전철 구간
    • 울산 도시철도 (4개 전 노선) - 2020년 9월, 국토교통부 승인 #
    • 부산-양산-울산 광역철도 - 2020년 9월, 울산광역시 발표 #[18]
    • 창원 도시철도 (3개 전 노선) - 2021년 1월, 창원시 발표 #
    • 울산-경주-대구 광역철도 - 2022년 2월, 지자체 정부 공동건의 #
    • 부산형 급행철도 - 2022년 12월, 박형준 제안 # 2023년 3월, 수소 열차로 선정 #




5. 동향[편집]



5.1. 동차 급[편집]


주체
도입연도
연료
연료전지
최고속도
수소탱크
주행거리
축전지
프랑스 알스톰
2016
기체수소
250 kW[19]
140 km/h
250 kg
1000 km
220 kWh
중국 CRRC
2017
기체수소
200 kW
70 km/h
12kg[20]
40 km
130 kWh[21]
한국 철기연-우진산전
2021
기체수소
200 kW
110 km/h
84kg[22]
600 km
190 kWh
일본 JR 동일본
2022(목표)
기체수소
240 kW
100 km/h
25 kg[23]
140 km
240 kWh
한국 현대로템
2023(목표)
기체수소
400 kW
80 km/h
40 kg
150 km
260 kWh

수소 열차 영문 위키에 정리되어 있듯, 2002년 캐나다, 2006년 일본, 2007년 대만, 2009년 미국, 2010년 인도네시아, 2011년 스페인, 2012년 덴마크, 영국, 남아프리카공화국 등에서 시범도입이 있었다. 하지만 2014년 9월 프랑스 알스톰의 '코라디아 아일린트(Coradia iLint)' 모델의 상업화부터 본격적으로 관심을 받기 시작한다.

최종 서술 시점 기준 기술장벽이 높은 연료전지 및 수소 보관 기술을 중심으로 정리했다. 연료전지 기술이 성숙해 저렴해지면 철도차량제작사 중심으로 문서가 재정리될 수 있다.


5.1.1. 미국 커민스 (2014~)[편집]


코라디아 아일린트(Coradia iLint) 영문 위키

2016년 9월, 프랑스 알스톰이 코라디아 아일린트 차량모델 및 제원을 공개했다. # 코라디아 아일린트 모델의 납품 실적은 다음과 같다.
  • 독일: 2014년 9월, 세계 최초 상업화 계약했다. # 2018년 9월, 독일 슐레스비히홀슈타인에 도입했다. # 2022년 8월, 독일 니더작센주 브레머뵈르데시에 도입했다.[24] #1, #2
  • 영국: 2018년 12월, 영국 리버풀에도 도입했다. # 2019년 1월, 에버숄트레일(Eversholt rail) 사가 수입을 결정했다. # 2021년 11월, 에버숄트레일 사가 10대를 추가 주문했다. #
  • 프랑스: 2021년 3월, 프랑스국영철도가 도입을 결정했다. # 2021년 9월, 시범운전했고, 2022년 투르-로슈 노선에 도입했다. #
  • 폴란드: 2021년 7월, 폴란드 브로츠와프에 도입했다. #
  • 스웨덴: 2021년 9월, 스웨덴 외스테르순드에 도입했다. #
  • 체코: 2022년 12월, 알스톰과 미국 에어프로덕츠(Air-Products)가 체코에 수소열차 도입 양해각서를 체결했다. #
  • 캐나다: 2023년 1월, 퀘백의 노선에 투입되었다. # 2023년 7월, 100명을 태우고 주행했다. #

2019년, 두 차례의 인수합병이 있었다. 알스톰은 캐나다 하이드로제닉스(Hydrogenics)의 연료전지를 이용하는데, 1월, 프랑스 에어리퀴드(Air Liquide)가 약 230억원의 지분을 인수했다. # 곧이어 6월, 미국 커민스가 약 3350억원의 지분을 인수해서 대주주가 되었다. #

2023년, 우크라이나 전쟁으로 인한 납품 지연, 영하 10도 이하에서 작동이 불가능하므로 운영절차 미비 등으로 독일에 노선 적용이 지연된다. #

5.1.2. 캐나다 발라드파워 (2017~)[편집]


중국 중국중차와의 중국 노선 건설은 다음과 같다.
  • 2017년 4월, 칭다오시의 12정거장짜리 8km 노선과 탕산시의 4정거장짜리 14km 노선에 66석(최대 366명 탑승)짜리 수소 트램을 상업화한다. 충전시간 15분, 최고속도 70km/h, 350bar의 수소탱크 12kg, 주행거리 40km, 캐나다 발라드파워의 FCveloCity 연료전지 100kW 2개, 축전지 20kWh 2개, 슈퍼캐피시터 45kWh 2개 등의 스펙을 가진다. # 2022년까지 개량 모델을 내놓겠다고 했다.
  • 2022년 12월, 청두시에서 중국중차-창춘과 청두철도그룹이 협업해 푸싱(Fuxing)을 개조한 수소열차가 선보였다. 슈퍼 커패시터도 함께 쓰이며, 최고시속 160km, 1회충전 주행거리 600km, 정원 1502명, 5G에 기반한 자율주행 기능 등을 주장했다. #

영국 버밍엄 대학교와의 영국 노선 건설은 다음과 같다.
  • 2018년 12월, 발라드파워가 포터브룩과 버밍엄대학교가 연구하는 HydroFLEX 프로젝트에 연료전지를 제공하기로 했다. 350bar 기체수소통, 400kW 연료전지, 400kW 배터리가 목표다. #
  • 2019년 8월, 2량짜리 폐 동차(Class 319)에 발라드파워 100kW급 연료전지를 장착하고 롱마스턴에서 운행했다. #
  • 2021년 11월, 유엔기후변화협약 당사국총회가 영국에서 개최되자 차량이 전시되었다.

스위스 슈타들러 레일과의 미국 노선 건설은 다음과 같다.
  • 2019년 11월, 슈타들러 레일이 미국 캘리포니아에 첫 수소 동차 노선을 만들기로 한다. #
  • 2022년 7월, 슈타들러 레일이 'FLIRT H2' 열차를 공개했다. 수소탱크-연료전지를 실은 가운데 1량에서 전기를 만들어서, 앞뒤 2량의 배터리에 공급하는 방식이다. 정원 108명, 최고속도 130 km/h. 미국 캘리포니아 샌버내디노-레드랜드 14km 구간에 도입할 계획을 밝혔다. #
  • 2022년 10월, 슈타들러 레일이 캐나다 발라드파워 연료전지를 사용한다고 밝혔다. #
  • 2023년 7월, 슈타들러 레일이 이탈리아 철도운영사 ARST에 열차 납품 계약을 맺었다. #

독일 지멘스와의 독일 노선 건설은 다음과 같다.
  • 2021년 7월, 지멘스가 바이에른 주 노선에 2023년 중반 수소열차를 임대하기로 MOU했다. # 캐나다의 발라드파워사가 제공한 200kW 연료전지 2대가 사용되었으며, 2022년 제원공개, 2023년 시범운행, 2024년부터 아우크스부르크~퓌센 구간을 여객운행할 예정이다. 주행거리(수소탱크)는 800km로 설계할 예정이다. #
  • 2022년 5월, 지멘스가 (2021년 7월 밝혔던 예정대로) 독일철도공사와 크레펠트에서 'Mireo Plus H (미레오 플러스 H)' 모델을 공개했다. #
  • 2022년 7월, 지멘스가 독일 베를린-브란덴부르크 노선(운용사 니더바르니머 아이젠반)에 7대를 납품했다. #
  • 2022년 9월, 지멘스와 도이치반이 모바일 충전을 선보였다. #


5.1.3. 대한민국 호라이즌 (2018~)[편집]


한국철도기술연구원정부출연연구기관으로서 연구개발-성과확산을 목표하며, 호라이즌(연료전지), 우진산전(차량제작), 한국철도공사(운영기술) 등과 수소 동차 제작을 협업한다. 디젤동차 대체를 주로 목표하며, 교외선 도입을 통한 상용화를 추진한다.

2018년 4월, 국토교통부 과제로 수소 동차 연구가 시작되어, 2022년 선보이기로 한다. 한국철도기술연구원은 '수소연료전지 기반 하이브리드 추진시스템 최적화 기술개발'을, 우진산전은 '수소연료전지 하이브리드 철도차량 운용 기술개발'을 맡아 영업선 운행을 위한 실용화에 중점을 뒀다.

2019년 6월, 국회 토론회에서 선보인다. #

2021년 3월, 호라이즌퓨얼셀코리아가 구체적인 제원을 밝혔다. #

2021년 5월, 스펙이 더 자세히 공개되었는데, 1.2MW 연료전지, 최고속도 110km/h(설계최고속도 121km/h, 가속성능 2.5km/h/s), 주행거리 600km. #

2022년 3월, 차량이 다 제작되어 오송에 위치한 철도종합시험선로에서 주행 영상이 공개되었다. #

2022년 12월, 2018년부터 4년간의 과제를 종료하며 개발에 성공했음을 발표했다. 철도차량 전용 수소충전소 구축 방안 및 기술기준(안)도 마련했으며, 연구목표로 제시된 운행최대속도 110km/h 이상, 1회 충전으로 600km 이상 주행이 가능함을 보였다. #1, #2, 소개 영상


5.1.4. 대한민국 현대자동차 (2020~)[편집]


1세대(2013년, 투싼 FCEV) 다음인 2세대(2018년, 현대 넥쏘) 연료전지부터 열차 활용 논의가 활발해진다. 현대로템은 모그룹 현대자동차 연료전지를 활용해 철도차량을 만드는데, 도시철도 쪽을 주로 목표한다.

2020년 11월, 현대로템이 향후 개발 방향을 밝힌다. 트램은 5량, 최고속도 70km/h, 연료전지 95kW×4, 배터리 130kW×2, 수소탱크 21kg×2 가량을 목표한다. 동차는 2량, 최고속도 100km/h, 연료전지 95kW×4, 배터리 130kW×2, 수소탱크 78kg×2 가량을 목표한다. 준고속열차는 3량, 최고속도 150km/h, 연료전지 760kW×2, 수소탱크 78kg×2 가량을 목표한다. 기관차는 최고속도 150km/h, 연료전지 3000kW, 주행거리 800km 가량을 목표한다. 철도학회 추계 발표내용

2021년 6월, 현대로템부산국제철도기술산업전에서 수소 트램의 콘셉트카를 공개한다. 95kW 현대자동차 넥쏘 연료전지 2개를 실었고, 60kW PMSM(영구자석형 전동기) 4대로 동력을 내며, 최고속도 80 km/h이며, 700bar 타입4 104L 탱크 8개에 각 4.18kg이 실려서 총 33kg의 수소를 싣고, 55kWh 리튬이온배터리팩을 싣고, 주행거리는 수소연비 5km/kg을 가정하여 150km 가량이다. 2023년 울산에서의 실증까지 400kW 연료전지, 40kg의 수소탱크를 목표한다고 밝혔다. #

2021년 9월, 현대자동차가 수소모빌리티플러스쇼 내의 하이드로젠웨이브 전시장에서, 기존 넥쏘 95kW급보다 부피가 30% 줄고 비용도 50% 줄은 100kW급, 200kW급 연료전지를 선보인다. 그리고 두께가 25cm 밖에 안 되는 105kW 연료전지를 공개하는데, 이는 공간이 적은 수소 열차용임을 밝힌다. # 같은 달, 산업부는 2030년까지 글로벌 수소 열차 시장을 4조원으로 판단하여, 424억원을 추가로 투입해 2024년을 수소 트램의 양산 시점으로 앞당기기로 한다. # 한편, 산업통상자원부가 2023년까지 424억원을 들여서 "수소전기트램실증사업"을 실시한다. #

2021년 12월, 현대로템울산광역시가 수소 트램 디자인을 공개했다. 길이 35m, 폭 2.65m, 높이 3.7m의 5개 칸으로, 차량 바닥 높이는 지면으로부터 35㎝이며, 최고 속도는 시속 70㎞로 설계되었다. 2022년 10월 차량 제작에 착수, 2023년 9월 태화강역~울산항역 구간을 운행할 예정이다. # 한편, 한국철도기술연구원-우진산전의 기체수소 열차도 공개되었다. 현대로템은 도심 트램 도입에, 철기연-우진산전은 디젤동차 교체에 초점을 맞췄다. #

2022년 3월, 현대로템이 이집트의 신행정수도 '뉴 카이로'에 수소트램을 도입하기로 했다. #

2022년 4월, 현대로템이 호주 퀸즐랜드에 수소트램을 도입하기로 했다. #

2022년 11월, 무함마드 빈 살만 알사우드 사우디 왕세자가 방한하여 현대자동차그룹 정의선 회장을 접견하고, 네옴에 수소트램을 도입한다는 양해각서를 체결했다. #

2023년 6월, 현대로템부산국제철도기술산업전에서 수소 트램의 실물을 공개했다. #

5.1.5. 일본 토요타 (2020~)[편집]


1세대(2014년, 토요타 미라이) 다음인 2세대(2020년) 연료전지부터 열차 활용 논의가 활발해진다.

2020년 6월, 일본이 2007년 이후 명맥이 끊긴 수소 동차 연구를 되살려, JR 동일본(동일본여객철도, JR East) 주관으로 히타치, 토요타 등과 함께 2021년 내 최고속도 100km/h 이상의 수소 동차 시운전을 목표한다고 밝힌다. # 2량에 각각 히타치의 배터리와 도요타의 연료전지를 놓고 둘 다 테스트하려 해서 수소 보관량이 적고 주행거리는 짧은 테스트용이다. 수소탱크는 한국 일진복합소재가 제공한다. #

2021년 1월, 유럽연합에서 FCH2RAIL 프로젝트가 시작되었다. 연료전지 부문은 토요타가 참여한다. #

2022년 2월, 일본 JR 동일본-히타치-토요타 팀이 FV-E991계 전동차 열차를 실물을 공개하고, 이름은 '히바리(HYBARI)'라고 밝혔다. 3월부터 실증을 시작해, 2030년 츠루미선 도입 예정을 밝혔다. #

2022년 7월, 유럽연합의 FCH2RAIL에 참여한 스페인 CAF가 토요타 연료전지를 이용해 스페인 사라고사에서 렌페 시비아(Civia) 3량 통근열차에 도입할 하이브리드 동차를 공개하고, 시운전중임을 밝혔다. 가선 구간에서는 전기를 받고, 무가선 구간에서는 수소를 쓰는 형태다. 상세 스펙은 공개되지 않았다. #

2023년 6월, FCH2RAIL 프로젝트가 스페인 사라고사-칸프랑 노선에서 수소 열차의 첫 시험 운행을 했다. 전선화 구간에서는 전기모드, 비전선화 구간에서는 수소 열차로 달리는 하이브리드 모드다. 또한 칸프랑 노선은 가파르게 높은 경사도로 험해서, 트랙 테스트로 제격이라는 평이 나왔다. #


5.1.6. 기타[편집]


2022년 11월, 오스트리아 린징어(Linsinger Maschinenbau)가 철도연마차량(레일 밀링) MG11의 수소버전을 독일 프로톤모터(Proton Motor) 연료전지를 사용해 출시했다. 철도연마차량으로는 세계 최초다. #

2022년 12월
  • 중국 중국중차와 청두철도교통이 협력해 장춘에서 도심형 수소열차를 출고했다. 주행거리 600km, 최고속도 160km/h, 최대탑승 1502명으로 설계되었다. 부품별 제원 및 회사는 비공개며, 실제 노선 투입이 되는 열차는 아니라고 밝혔다. #
  • 인도 철도부 장관이 2023년 벵갈루루의 반데(Vande) Metro를 수소 열차로 대체할 것이라고 밝혔다. 인도는 2022년 8월 KPIT(자동차 SW 기술기업)·CSIR(과학산업연구위원회)의 협업으로 수소버스를 출시한 바 있다. #

2023년 1월, 러시아가 2025년 홀름스크에 수소 여객열차를 도입할 계획을 밝혔다. 러시아 철도청, 로사톰, 트랜스마시홀딩이 외국산 연료전지를 수입해 제작하겠다고 밝혔다. #

2023년 6월, 중국 중국중차가 산시성 다퉁시에서 800kW 연료전지, 270kg 액화수소탱크(190시간 사용시간 주장)의 수소 열차를 선보이며 제품명을 '닝동'이라고 붙였다. #1, #2

2023년 7월, 중국 중국중차가 말레이시아 '구칭 트램' 3개 노선을 수소 열차로 수주했다. 700bar 기체수소, 최대 주행거리 245km, 최대 속도 70km 등이다. #

5.2. 기관차 급[편집]


주체
도입연도
연료
총 출력
최고속도
연료탱크
주행거리
폴란드 PESA
2021
기체수소
0.6 MW[25]
160 km/h
175 kg
-
중국 중국중차
2021
기체수소
0.7 MW[26]
80 km/h
600(추정) kg
627 km
캐나다 캐네디언 퍼시픽
2022(목표)
기체수소
1.2 MW[27]
80(추정) km/h
600(추정) kg
600(추정) km[28]
체코 CZ LOKO
2026(목표)
기체수소
0.8 MW
80(추정) km/h
-
-
한국 철기연
2030(목표)
액화수소[29]
3.0 MW[30]
150 km/h
1000(추정) kg
1000 km[31]
독일 DB
2030(목표)
암모니아[32]
-
-
-
-

2021년 3월, 캐나다 캐네디언 퍼시픽(CP)이 발라드파워시스템으로부터 연료전지를 공급받아 1.2MW급 기관차를 만들 예정을 밝혔다. # 여담으로 캐네디언 내셔널(CN) 쪽은 배터리기관차 쪽을 연구 시작했다.

2021년 4월, 한국철도기술연구원이 세계 최초로 액화수소를 이용하는 기관차 연구를 시작했다고 밝힌다. 기존은 모두 기체수소를 이용하는 형태다. 기관차, 고속열차 등 MW 이상의 고출력, 대용량, 장거리의 경우 많은 연료양을 싣기 위해 밀도가 높은 액체수소의 형태로 연료를 저장하는 것. 대차나 축 하나의 출력이 각각 거의 동차 수준(100~400kW)이 된다. 액체수소 열차를 2024년까지 1.8MW 연료전지, 40kg 수소탱크를 연구하겠다고 했다. 이후 최고속도 150km/h, 주행거리 1000km를 목표한다고 밝혔다. 2030년까지 목표는 3MW급 기관차라고 밝혔다. #

2021년 6월
  • 중국 CRRC 측이 400kW급 대용량 연료전지를 선보이며 기관차용이라고 하였다. #
  • 미국 웹텍(Wabtec)이 GM과 협업하여 수소 기관차를 만들 계획을 밝혔다. # 여담으로 웹텍은 GE와도 협업하여 배터리 기관차도 연구를 시작했다.

2021년 9월, 폴란드 PESA가 180kW의 연료전지가 도입된 기관차를 선보였다. 3200t을 운반할 수 있다고 했다. # # 캐나다 발라드파워시스템 연료전지를 사용했다. #

2021년 11월
  • 중국 CRRC와 국가전력투자공사(SPIC)가 수소 기관차를 상업노선에 투입했다. 내몽골의 석탄운반 노선에 도입되었으며, 5000t을 운반하며(?) 627km 노선을 24.5시간 운영한다.[33] 6월 목표치보다 최고속도와 출력은 줄고, 주행거리와 운영시간은 늘어났다. # 향후 목표는 2MW급 기관차라고 밝혔다.
  • 캐나다 CP가 앨버타주로부터 1500만 달러를 투자받아 2022년 중 수소기관차를 3대 납품할 계획을 밝혔다. #
  • 체코 CZ LOKO가 총 출력 800kW급 소형 기관차를 제작해 2023년 이탈리아, 2025년 체코에 도입할 예정을 밝혔다. 연료전지 출력 및 기타 제원은 공개하지 않았다. 작은 동력인 이유가 입환 용도라고 밝혔다. #
  • 호주 Fortescue가 퍼스에서 수소선박에도 적용중인 암모니아 엔진을 2대의 4행정 기관차에도 달아서 연구중임을 밝혔다. #

2022년 9월
  • 미국 캘리포니아 SERA(Sierra Norther Railway)가 수소 기관차 도입 계획을 밝혔다. #
  • 미국 캐터필러BNSF, 쉐브론 등과 협업해 수소 기관차 재도입 계획을 밝혔다. 쉐브론은 토요타로부터 연료전지를 받아온다. # 이들은 앞서 2009년에 시모델을 선보인 바 있다. #

2022년 10월, 독일 DB로부터 암모니아 내연기관 기관차를 만들고, 호주 Fortescue와 협력해서 호주에서 실험을 시작했다. #1, #2

2022년 11월

2022년 12월, 프랑스 알스톰과 ENGIE가 네슬레워터스에 2025년까지 수소기관차를 납품하기로 했다. 프랑스 보주(Vosge) 공장에서 제작되며 상세 스펙은 공개되지 않았다. #

2023년 8월
  • 미국 왑텍이 구상하는 디자인을 공개했다. 2027년까지 3.3MW급을 출시하겠다고 밝혔다. #
  • 캐나다 퍼시픽 캔자스시티(CPKC)가 발라드에 4MW급 연료전지(18kW 200개)를 주문했다. 이는 기관차에 사용되며, 총 3량(라인홀유닛 2량, 스위처 1량)이다. 발라드는 2022년부터 현장테스트중이라고 밝혔다. #


5.3. 수소충전소[편집]


2020년 7월, 린데(Linde)가 세계 최초의 "고정된" 열차용 수소 충전소를 건립해, 2021년 중반 완공한다. 기존의 열차용 수소 충전은 모두 "모바일" 충전, 쉽게 말해 트럭으로 가져와 충전하는 형태였다. 하루에 1600kg을 충전할 수 있는 시설로, 하루에 알스톰 열차 14대를 충전하기로 한다. #

2022년 9월, 한국철도기술연구원이 충북 오송에 국내 첫 열차용 수소충전소를 완공했다. #


6. 관련 문서[편집]


지구 온난화 · 기후 위기

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발생 원인
온실가스 (이산화 탄소 · 메탄 · 아산화 질소) · 프레온가스 · 냉매 · 계획적 구식화 (일회용품)
예상 문제
해수면 상승 · 해양 산성화 · 인류멸망 (에코 아포칼립스 · 페름기 대멸종홀로세 대멸종 · 팔레오세-에오세 극열기) · 환경 문제 · 기후불안증
해결 수단
기술발전
기후공학 (탄소 포집) · 대체에너지 (에너지 저장 체계 · 수소경제 · e-Fuel · 핵융합 발전) · 히트펌프 · 대체육 · 환경공학
자본투자
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국제목표
국가결정기여온실가스감축목표(NDC) · 장기저탄소발전전략(LEDS) · 지속가능발전목표(SDG)
규제제도
탄소 중립 (탄소중립기본법) · 유럽 배출가스 기준 · 재활용 · 분리수거
실천주의
환경 운동 · 지구의 날 · 세계 환경의 날 · 플로깅
공식 기구
전체 국가
유엔환경계획(UNEP) (몬트리올 의정서) · 유엔기후변화협약당사국총회(UNFCCC COP) (교토 의정서 · 파리협정) · 기후변화정부협의체(IPCC) (공통사회경제경로(SSP)) · 녹색기후기금(GCF) · 기후기술센터네트워크(CTCN) · 국제재생에너지기구(IRENA)
일부 국가
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국내
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시민 단체
국제
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국내
한국 녹색당 · 환경운동연합 · 녹색연합 · 에너지전환포럼
관련 이념
생태주의 (녹색 정치 · 에코파시즘 · 에코페미니즘) · 채식주의 · 동물권 · 금욕주의 (맬서스 트랩) · 비동일성 문제 · 공유지의 비극
기타
환경운동가 · 친환경 · 생태학 · 지구과학 · 그린워싱 · 지구 온난화 허구설





7. 관련 영상[편집]



2016년 프랑스 알스톰의 코라디아 아일린트 (Coradia iLint) 모델

2021년 한국 현대로템의 수소 열차

2022년 한국 현대로템의 수소 열차
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[1] 충돌이나 사고 등으로 수소탱크로부터 수소가 누설될 경우, 수소는 공기보다 가벼워 위쪽으로 향한다. 따라서 주로 열차의 상단에 수소 탱크를 둔다. 이는 천연가스버스의 천연가스통이 상단에 있는 이유와 같다. 고압 또는 저온의 배관길이를 최소화하기 위해 연료전지는 수소탱크와 근접해 배치한다. 발전된 전기를 열차의 타 부위로 옮기는 전선의 길이는 상대적으로 중요도가 떨어진다.[2] 상단의 종류들 중 디젤 기관차, 디젤 동차는 엔진(내연기관)을 사용하고, 증기 기관차, 가스터빈 기관차는 터빈(외연기관)을 사용한다. 이들은 화석연료를 연소하므로 탄소가 배출되는 것에 반해, 수소를 연소하면 탄소배출이 없어 친환경적이다. 다만 수소는 연소과정이 폭발적이고, 물이 만들어지며 증기팽창도 있어 개발이 어렵다. 또한 이산화탄소는 발생하지 않으나 대기 중의 질소가 내연기관에서 반응하여 생성되는 질소산화물이 발생한다.[3] 각국의 전철화율은 대략 다음과 같다. 스위스 100%, 벨기에 90%, 북한 60%, 대한민국-일본-스웨덴-오스트리아-이탈리아-불가리아-네덜란드 75%, 스페인-포르투갈-폴란드-중국 65%, 유럽평균 60% 러시아 50%, 영국 40%, 브라질 30%, 호주 10% 등. 아메리카 대륙이나 기타 개도국은 전철이 없다고 봐도 무방하다. 영문위키[4] 한국철도공사 기준 4400호대 (중형), 7300~7500호대, 7600호대 (특대형) 등이 현역으로 운영중인 디젤 기관차들로, 2018년 기준 265대다. 아직 모든 디젤 차량을 퇴역시킬 수 없는 것이, 한국은 엄연히 휴전 상태인 만큼 인프라 파괴에 어느 정도 대비를 해야하기 때문이다. 이로 인해 관련 법령도 있고 이 규정에 따라 한국은 일정 수량 이상의 디젤 기관차를 반드시 구비해두어야 한다. 그러나 이 규정을 충족하면서 환경오염도 줄일 수 있는 게 바로 수소 기관차로, 이 기관차들은 기존의 디젤 차량들을 대체해야 한다.[5] 배터리 기술도 발전중이다. 2021년 9월 미국은 기관차에 수소가 아닌 배터리를 이용해 2년 뒤 선보이겠다는 연구가 진행중. #[6] 전차선이 필요한 전기기관차-전기동차의 터널-교량 건설은 전차선이 설치될 부피까지 포함해야 하며, 수 km마다 변전소도 두어야 한다. 이는 지하철의 1km당 1400억원에 달하는 막대한 건설비 논쟁에 주로 언급된다. #[7] 대한민국은 25000V의 교류 전압, 그리고 터널 및 지하철 등에선 1500V의 직류 전압을 쓴다. 북한은 3000V 직류 전압을 쓴다. #[8] 출처: 2017년 국정감사에 한국철도공사가 제출한 디젤-전기 열차의 가격 #, 2016년 프랑스 알스톰이 상업화시킨 수소동차의 가격 등[9] 아랍에미리트에서 개최된 2020 두바이 엑스포에 공개된 km당 건설비가 250~450억원으로 추정되었다.#[10] 자기부상열차는 통상 전기열차보다 차량가격은 10%, 소모전력은 20-30% 비싸다. 장점은 더 빠른 속도. # 2002년, 시속430km의 상하이 자기부상 시범운영선 33km 노선에 4500억원이 투입되었다. 2021년 중국은 시속600km의 자기부상열차를 선보이며 상하이-선전 노선 설치를 예고한다. #[11] 2016년 프랑스 알스톰의 상업화된 수소동차의 가격이 독일에서 500~550만유로, 한화로 68~74억원에 납품되었다. 프랑스에선 1400만유로, 한화로 192억원에 납품되었다. # 하지만 유럽이 한국보다 물가가 비싸다는 점을 감안해야 한다. 프랑스 알스톰사의 수소동차의 가격은 디젤동차 가격보다 고작 10-20% 비싸다고 하다.# 디젤동차 가격보다 20% 정도 비싸다면 전기동차 가격 정도다.[12] 지자체들의 도시철도 차량이기도 하다.[13] '무가선 저상 트램'이란 명칭으로 알려졌다.(위키피디아) 부산 오륙도선에 차량당 39억원에 책정되었으나, 서울 위례선에선 이 가격에 아무 기업도 입찰하지 않는다. 철도차량 제작사들은 45~50억원은 돼야 사업성이 있다고 말한다.## 결국 사업비가 배로 증가했다. #[14] 2011년 KAIST의 지면무선급전 OLEV 기술이 당연히 가선보다는 비싸서, 대전 2호선 도입 검토만으로도 논란이 일었다. #[15] 배터리트램에서 배터리가 차지하는 비용은 10% 미만이므로 추정가격.#[16] 보조금을 제외한 일반적인 18m 기준. 트램의 수송량은 버스의 8~10배고, 가격도 버스의 8~10배이다. 도시계획 상 여객 수요가 매우 많은 곳은 중전철이나 AGT 경전철을, 많은 곳은 트램을, 중간인 곳은 간선급행버스체계(BRT, 중앙버스전용차로)를, 적은 곳은 그냥 버스를 도입하는 식으로 접근할 수 있겠다.[17] 소요산 - 연천 구간은 단선 전철화가 진행 중에 있다. 예정 개통일자는 2023년 12월 15일.[복선전철화] A B 다만 이곳은 복선전철화 논의도 진행 중이다.[18] 2022년 12월에 경전철로 계획을 변경하는 것으로 검토중이다.[19] 총 출력은 390kW[20] 350bar[21] 축전지 20 kWh 2개, 슈퍼캐피시터 45 kWh 2개[22] 700bar[23] 700bar의 기체수소 1000L[24] 국내 언론들이 이를 '세계 최초'라고 잘못 알렸다. '도시/광역철도'가 아닌 '일반철도'에 놓인 거로 최초이긴 하다.[25] 총출력이 600kW, 연료전지는 180kW.[26] 총출력이 700kW, 연료전지는 400kW.[27] 200kW 6대를 사용한다. 2022년 1월 19일, 200kW 연료전지 8대가 발주되었다. #[28] 앨버타주가 구매했으므로, 놓일 노선은 "재스퍼 - 프린스 루퍼트 노선"으로 추측된다. 약 1160km 거리를 32시간 40분 동안 달리며, 중간의 "프린스 조지"역에서 정차(주박)해 연료를 충전하여 달리는 노선이다. 비아 레일 문서 참고.[29] 기체수소보다 저장밀도 2~4배 가량. #[30] 대체하려는 7600호대 디젤기관차가 2.6~7MW급이므로, 그 이상의 출력을 목표한다.[31] 입환 (비전철구간에서 전철구간으로 화물 수송), 비전철구간 무궁화호 대체 등이 예상된다. 경부선을 기준으로 500km 이상의 주행거리로 만들 것이 예상된다.[32] 액화수소보다 저장밀도 1.5~2배 가량. #[33] 연료전지 400kW, 총출력 700kW 밖에 안 돼서, 5000톤을 운반할 수 있는지 의심스럽다. '견인력'을 말한다면 총출력 2600kW의 7600호대 디젤기관차의 견인력이 542kN 즉 54톤에 불과하다. '견인중량'을 말한다면 화차 1량이 43.5t이니까 견인정수가 115가 나온다는 건데, 일반적인 견인정수가 10~50이므로 말이 안 된다.