수소경제 앞서가는 독일
수소경제 앞서가는 독일
  • 박공식 기자
  • 승인 2019.09.11 16:41
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액화수소충전소 상용화, 수소열차도 달린다
세계최초 수소열차(이미지출처:www.railcolornews.com)
세계최초 수소열차(이미지출처:www.railcolornews.com)

[미디어고양파주]  10일 여의도 국회 대로변에 수소충전소가 설치돼 준공식을 가지면서 수소차와 수소 경제에 대한 관심이 더 높아지고 있다. 액화수소충전소를 설치하고 수소 열차를 상용화하는 등 수소 경제에서 앞서가는 독일의 예를 살펴본다.

독일에서 수소 산업이 빠르게 성장하고 있다. 액화수소충전소가 상용화되고, 지역 간 이동수단으로 수소열차가 디젤열차를 대체하기 시작했다. 독일 전역에 설치된 수소충전소가 92개로 늘어나면서 우체국 배송용 수소 트럭, 수소 버스 등 수소차량 보급이 늘고 있다.

최근 선보인 액화수소충전소는 일반수소충전소에서 고압가스로 수소를 저장했다가 충전에 쓰는 것과 달리 액체수소를 저장탱크에 저장했다가 충전할 때 사용한다. 액체수소 저장탱크 내부 압력은 일반 공기와 비슷한 2기압으로 폭발 위험을 크게 낮췄다. 독일 린데그룹은 이 같은 액화수소충전소를 독일 전역에 5곳 설치했다.

액화수소충전소가 좋은 점은 부피가 큰 기체를 액체로 바꿔 저장하기 때문에 가로·세로 5m, 8평 정도의 좁은 공간에서도 충전소 설치가 가능하다는 점이다. 자동차 1대 세차하는 공간이면 충전소 1개를 설치할 수 있다.

액화수소충전소를 포함한 수소충전소가 많이 생기면서 수소차 이용이 확산되고 있다. 함부르크의 차량공유기업 '클레버셔틀(Clever Shuttle)'은 전체 공유 차량 500여대 중 4분의 1을 수소차로 운영한다.

수소차는 일반 내연기관 차량보다 구입 가격은 비싸지만, 내연기관 자동차 운행에 필요한 엔진오일·냉각수 교환 등 각종 정비 비용이 적게 든다. 또 정부의 지원을 받을 수 있다. 연방 교통디지털인프라부의 저공해차량 자금지원 프로그램 NOW를 통해 올들어 지금까지 1,390대의 트럭 구입 비용을 지원했다. 이 중 994대가 액화천연가스차량이고 339대가 압축천연가스 차량이다.

수소차 보급을 뒷받침하는 것이 충전 인프라 기술의 발전이다. 독일 린데그룹은 독보적인 액화수소충전소 제조 기술을 갖췄다. 액체로 만든 수소를 저장하려면 저장용기 내부를 영하 250도로 유지할 수 있는 저온 저장하는 기술과 극저온 상태의 액화수소를 순식간에 영하 40℃ 온도 가스로 만들어 차량에 주입할 수 있는 기술이 필요하다. 이런 기술은 독일과 미국·프랑스·일본 등 4개국 정도만 보유하고 있다.독일에서 수소 산업 생태계가 빠르게 자리잡는 또 하나의 비결은 민관간 협업이다. 예를 들어 독일 교통부·경제부·환경부 등 관계 부처가 칸막이를 터 국립수소연료전지기구와 같은 '컨트롤타워' 조직을 만들었다. 이외에 민간 참여를 늘리기 위해 민관 합동 특수목적법인(SPC) 설립 방식으로 여러 기관이 함께 사업을 진행해 사업 초기 손실 위험을 최소화한다. 독일 린데그룹은 물론 프랑스 수소기업 에어리퀴드, 벤츠 등 완성차 기업들이 독일이 세운 특수목적법인 'H2모빌리티'에 참여하고 있다. 민관이 합동으로 인프라를 구축한 뒤, 어느 정도 자리를 잡으면 인프라를 민간 기업에 이양한다.

독일은 지난 해 9월 수소열차가 세계 최초로 승객 운행을 시작했다. 두 대의 수소열차가 북부 독일 니더작센주의 마을과 도시들을 연결하는 100km 구간에서 운행을 시작했다.

코라디아 아이린트(Coradia iLint)는 세계 최초로 수소연료전지를 사용하는 객차로 프랑스의 TGV 제작사 알스톰 프랜스포트(Alstom Transport)가 제작했다. 알스톰의 주력기종인 코라디어 린트(Coradia Lint) 54 디젤열차를 원형으로 만들었으며 전철화 되지 않은 노선에서 운행하기에 적당하다. 이 열차는 현재 독일 잘츠기터(Salzgitter)에서 제작되고 있다.

수소열차는 디젤기관차가 움직일 때 들리는 소음이 없어 매우 조용하다. 열차를 타본 사람들은 쾌적하고 조용한 것을 수소열차의 가장 큰 장점으로 꼽는다. 

수소 열차는 승객 좌석이 150석이고 입석이 150석이다. 최고 시속 140km로 1,000km까지 달린다. 첫 운행을 한 두 대의 객차는 브레머베르데역 철로에 인접한 40피트 높이의 강철 콘테이너에있는 수소를 이용하는 이동수소충전소에서 연료를 충전했다. 열차 구동력과 계기 시스템에 필요한 전기는 저장된 수소를 공기 중 산소와 결합해서 에너지를 생성하는 연료전지에 의해 공급된다.

열차 제동 중에 나오는 운동에너지와 연료전지가 생산하는 잉여에너지는 리티움이온 배터리에 저장된다. 남은 에너지는 정상 운행시와 가속도를 낼 때 공급된다. 중앙 셀렉트론(Selectron) 차량통제시스템은 분산화된 I/O 모듈과의 지속적 통신 유지를 하는 데에 이더넷, CAN, MVB 네트워크를 이용한다. 연료전지함과 수소연료탱크는 열차의 지붕 쪽에 있고 열차의 하부에 구동모터, 인버터, AC/CD 컨버터, 보조 컨버터, 배터리함이 설치됐다.

코라디아 아이린트 열차 개발은 독일정부의 국가수소연료전지기술혁신프로그램(NIP)으로부터 800만 유로(105억 원)를 지원받았다.

알스톰은 니더작센주를 포함 독일의 주정부들과 60량의 수소 열차 수주 의향서를 체결했다.  프랑크푸르트 라인-마인지역 철도사업자인 파마(Fahma)는 콜라디아 아이린트(Coradia iLint) 형 수소열차 27량을 발주했다. 인도시기는 2022년 말이며 공급가는 약 5억 유로(6581억 원)이다. 탑승인원 160명인 이 열차들은 프랑크푸르트-마인 지역 4개 노선에 투입된다. 디젤차량 구입비용 보다 추가되는 비용의 40%와 수소충전소 설립 비용을 연방정부가 부담했다. 알스톰과의 계약에는 25년간의 수소공급, 차량유지 관리가 포함돼있다.

수소열차는 공해물질 배출이 전혀 없고 물과 수증기만 배출한다. 디젤열차보다 가격이 비싸지만 유지비용이 적게 든다.

액화수소탱크
액화수소탱크


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