4차 산업혁명 시대를 맞아 트램 에너지 전달 방식에 대한 신기술 개발과 운행도 활성화되고 있다.

국내 전기자동차 출시 이후 최근 수소차량까지 등장한 것처럼 트램도 배터리와 슈퍼커패시터 외에 수소, 무선급전, 바닥급전(APS) 방식 등 기술이 개발돼 세계에서 운행을 시작했다.

먼저 무공해 에너지로 각광 받고 있는 수소전기 방식이 있다. 수소 연료전지를 동력원으로 수소+배터리, 수소+슈퍼커패시터로 혼용할 수 있다.

산소와 수소를 이용해 에너지를 생산하기 때문에 공기청정 기능을 갖춘 친환경 대중교통이 될 전망이다. 1회 충전 시간이 15분 이내로 짧고 200㎞ 이상 주행이 가능하다는 점도 장점 중 하나다. 앞으로 수소경제 진입에 따라 수소비용과 시스템비용 절감은 물론 성능 향상까지 기대된다.

다만 수소 충전 인프라가 필요하고 관련 법규가 미비한데다 수소에 대한 안전 홍보가 부족하다는 단점도 있다. 배터리 대비 투자비용도 높다.

현재 중국과 프랑스 등이 수소 트램, 열차를 개발해 상용화를 시작했다. 국내에서는 현대로템이 수소 트램을 개발하고 있다. 2021년 실증을 통해 2023년 상용화 한다는 계획이다.

한국철도기술연구원도 국가 연구개발(R&D)을 통해 수소연료전지 철도차량을 개발한다. 2025년 실증을 통해 2030년 상용화할 예정이다.

공진회로 사이 자기장을 통해 전력을 공급하는 무선급전 방식에 대한 국내 R&D도 시작했다.

비접촉 에너지 전달 방식으로 가선을 제거했기 때문에 소음이 적고 전력 공급선이 노출되지 않아 감전사고도 줄일 수 있다.

현재 독일에서 시험선이 운영 중이며 한국철도기술연구원이 경전철용 무선 급전 시스템 R&D를 시작했다. 2022년이면 실용화 기술개발이 이뤄질 예정이다. 상용화를 위해서는 자기장으로 인한 안정 검증이 필요한 상황이다.

이밖에 가선으로 인한 도심 미관 악화 방지를 위해 지면으로 전력을 공급 받는 APS 방식도 있다. 바닥급전으로 안정적인 전원공급이 가능하나 건설비가 가선 공사비의 세 배에 달해 효율성이 떨어진다는 단점이 있다. 또 눈이나 비가 내리면 전원공급이 불안정해질 수 있어 유지관리가 까다롭다.

이 기술은 현재 알스톰사가 기술을 독점하고 있으며 국내 R&D 계획은 아직 수립되지 않은 상황이다.

이희선 우송대 철도차량시스템학과 교수는 “자동차가 전기, 수소 등 다양한 에너지를 통해 발전하고 있는 것처럼 트램도 전력 공급 방식을 두고 신기술이 계속해 도입이 될 것으로 예상된다”면서 “다만 기술력을 바탕으로 얼마나 안전하고 효율적인가가 상용화의 척도가 될 것”이라고 말했다.

대전=양승민기자 sm104y@etnews.com