배터리식 기관차는 현실적일까

배터리식 전철 실현은 가능할까. 지금까지 짐을 수송하는 화물차에는 디젤엔진 등 내연기관이 대부분을 차지하며 미국의 경우 대부분은 디젤 기관차로 연간 3,500만톤에 달하는 이산화탄소를 배출해 65억 달러 상당 건강 피해를 불러오는 것으로 추산되고 있다.

탈탄소 사회 이행이 요구되는 요즘 철도 차량에 있어서도 전기가 요구되는 건 당연한 흐름. 하지만 국토가 넓은 미국에선 방대한 초기 비용과 보수 비용을 수반할 수 있다. 버클리국립연구소 연구팀기 검토 중인 건 거대한 배터리를 붙인 전철. 미국 내 기존 디젤기관차는 대부분 디젤 엔진으로 발전기를 돌려 전력을 일으키고 이 전력으로 모터를 움직이는 방식으로 구동하기 때문에 배선을 전환하는 것만으로 디젤 엔진으로 발전기를 돌려 전력을 낳는 부분을 배터리로 대체할 가능성이 있다는 것.

연구팀은 미국 내에서 일반적인 화물열차가 하루 평균 241km 주행한다는 전제 하에 기관차 4대와 화차 100대로 이뤄진 적재량 7,000톤 대형 화물 열차를 구동시킬 수 있는 배터리에 대해 추산 작업을 실시했다 그 결과 인산철 리튬배터리라면 이 대형 화물 열차를 움직이는 기관차 4대에 충분한 전력을 공급할 수 있다는 결과를 얻었다. 만일 대형 화물열차를 인산철계 리튬 배터리로 구동시키면 인산철계 리튬 배터리 크기는 일반 화차 1대 40ㅃ% 가량 크기로 끝난다고 한다.

또 현행 디젤 엔진에서 인산철계 리튬 배터리로 바꿨을 경우 장점도 밝혀지고 있다. 인산철계 리튬 배터리는 직접 전력을 모터 동력으로 변환할 수 있기 때문에 소비 전력이 절반으로 떨어지는 데다 디젤 엔진에서 필요했던 연료 보급 시간까지 단축할 수 있다는 것. 이는 연료 보급에 비해 배터리 급전 시간이 빠른 것에 더해 급전에 시간이 너무 걸리는 경우 배터리 자체를 교환하는 방식이 채택되는 것도 기여하고 있다.

반면 배터리로 전환하는 경우 당연히 많은 비용이 든다. 가솔린 가격이나 배터리 충전 빈도 등에 따라 비용은 크게 달라질 수 있지만 배터리로 전환하는 초기 투자만으로 150억 달러가 든다. 배터리로 경감되는 대기 오염을 고려하면 440억 달러 절약이 되며 또 이산화탄소 배출량 감소까지 고려하면 940억 달러 절약을 기대할 수 있다. 배터리는 앞으로 더 효율적으로 될 전망이지만 2021년 기준으로도 내연식보다 경제적이라는 결과다.

전철용 대형 배터리 전용성에 대해서도 철도 기업이 배터리 전환을 진행한다는 건 철도 회사가 대형 배터리를 많이 소유한다는 걸 의미한다. 따라서 이 배터리군을 살려 재해에서 재해 지역 전력 공급이나 전력 가격이 저렴한 시간대에 전력을 매입해 높은 시간대에 파는 식으로 수익을 올릴 수 있을 가능성도 있다. 텍사스 시장에서 전력 재판매 사업을 운영할 경우 1년 만에 배터리 초기 비용을 회수하는 이익을 올릴지도 모른다는 추산을 덧붙였다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.