Wabtec: 수소는 미래의 기관차 연료입니다

철도는 디젤을 수소를 직접 연소하도록 전환한 다음 제로 배출 연료 전지 기술을 채택할 수 있다고 기관차 제조업체는 말합니다.

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철도 산업이 온실가스 배출을 줄이고 궁극적으로 제거하는 방법을 모색함에 따라 Wabtec은 수소가 내연 기관에서 연소되거나 연료 전지에 동력을 공급하는 데 사용되는 미래의 기관차 연료로 보고 있습니다.

“우리는 이것이 영향력 있는 기술이 될 것이라고 생각합니다. 우리는 이것을 비주류적인 것으로 보지 않습니다. 이는 미래에 디젤 엔진을 대체하게 될 것입니다.”라고 Wabtec의 첨단 기술 담당 부사장인 Philip Moslener는 말합니다.

수소는 연료로 연소될 때 온실가스를 배출하지 않습니다. Moslener는 "오늘날 경제적으로 실행 가능하지 않습니다."라고 말하면서 수소는 현재 디젤 연료보다 훨씬 더 많은 비용이 든다고 지적합니다.

그러나 수소 생산량은 증가할 것으로 예상되며, 이로 인해 이르면 2030년에 경쟁 디젤 연료에 비해 비용이 낮아질 것입니다. 미국에서는 초당적 기반시설법에 6~10개의 수소 생산 및 저장 허브를 개발하기 위한 70억 달러의 자금이 포함되어 있습니다. 캐나다에서도 유사한 노력이 진행되고 있습니다. 한편 에너지 기업들은 수소 생산 시설에 투자하고 있다.

따라서 Wabtec은 수소 기관차 연구 및 개발 노력을 북미 지역의 계획된 수소 생산 속도에 맞추는 것을 목표로 하고 있습니다. Wabtec은 2027년에 첫 번째 수소 프로토타입을 출시하기를 희망하고 있습니다.

Moslener는 전기를 저장하기 위한 배터리와 결합된 수소 구동 연료 전지가 디젤 전기 기관차를 대체할 배출가스 제로 솔루션이 될 것이라고 말했습니다.

그러나 연료전지는 아직 라인홀 기관차에 필요한 에너지 밀도를 갖추고 있지 않습니다. 도로 기관차에는 3,300kW의 전력이 필요합니다. 이는 오늘날 기관차에 장착할 수 있는 연료 전지에서 사용할 수 있는 전력의 10배에 해당한다고 Moslener는 말합니다.

그러나 최근 몇 년 동안 배터리가 더 많은 저장 용량을 확보하고 전기 자동차의 주행 거리를 확장한 것처럼 더욱 강력한 연료 전지의 개발도 계속될 것으로 예상됩니다.

"우리는 거기에 도달할 것입니다"라고 Moslener는 말합니다.

연료전지 기관차 구성에 궁극적으로 더 많은 배터리 용량이 필요한 경우 철도회사는 항상 Wabtec의 FLXdrive 배터리 전기 기관차 중 하나를 열차에 추가할 수 있다고 그는 말합니다.

마력 요구 사항이 낮기 때문에 연료 전지 전환 기관차는 도로 기관차보다 더 빨리 실행 가능해질 수 있습니다.

도로 기관차와 전환기는 각 서비스 유형의 요구 사항이 다르기 때문에 서로 다른 에너지 관리 시스템이 필요합니다. Moslener는 연료 전지가 일정한 양의 전력을 생산하는 것을 선호하므로 스위처는 연료 전지를 사용하는 대신 배터리에서 전기를 끌어와야 한다고 Moslener는 말합니다. 반대로, 도로 기관차는 상대적으로 안정적인 전력 수요로 작동하는 경우가 많으며 연료 전지와 배터리의 조합을 활용하여 견인 모터에 전력을 공급할 수 있습니다.

다른 경로는 내연기관에서 수소를 연소시키는 것입니다. "우리는 또한 이를 실행 가능한 솔루션으로 보고 있습니다. 특히 전환 기술인 경우에는 더욱 그렇습니다"라고 Moslener는 말합니다. “내연기관의 좋은 점은 바로 엔진입니다. 우리는 엔진을 알고 있습니다. 고객은 엔진에 편안함을 느낍니다. 그들은 그것을 유지하는 방법을 알고 있습니다. 그들은 그것을 작동하는 방법을 알고 있습니다.”

또 다른 장점: Wabtec의 Evolution 시리즈 기관차는 거의 수정하지 않고도 수소로 운행할 수 있습니다. Moslener는 “우리 EVO 엔진 제품군의 좋은 점은 수소로 변형될 수 있는 유전적 특성을 갖고 있다는 점입니다.”라고 말합니다.

가장 큰 기술적 장애물은 어떻게 수소 연료를 연소실로 가져오는가이다. 액화천연가스와 마찬가지로 수소도 점화되려면 스파크가 필요합니다. 플로리다 동부 해안 철도에서 사용되는 Wabtec LNG 구동 기관차는 파일럿으로 사용되는 디젤 연료를 포트 분사 방식으로 사용합니다. Moslener는 이 기술을 수소 사용에 맞게 조정해야 한다고 말했습니다.