열차 선로가 태양광 발전소로 변신?
- Deborah Harvey
- 8월 18일
- 6분 분량
스위스 시범 프로젝트, 철도 선로 사이에 태양광 패널 설치
서부 스위스의 한 조용한 마을에서, 평범해 보이는 철도 구간이 야심 찬 아이디어의 실험장이 되었다: 철도 선로를 선형 태양광 발전소로 변환한 것이다.
이 전략은 열차가 계속 운행되는 동안 미사용 공간을 청정 에너지 생산에 활용하는 것을 목표로 한다. 이는 재생 에너지와 교통 인프라에 대한 사람들의 인식을 근본적으로 바꿀 수 있는 성과이다. 전 세계적으로 채택된다면, 이는 세계 재생에너지 생산의 주요 축이 되어 가구당 전기요금을 낮추고 에너지 안보를 강화할 수 있다.
모든 신기술과 마찬가지로 여기에는 도전 과제가 있다. 즉, 태양광 패널은 최적의 성능을 발휘하기 위해 깨끗하고 눈이 덮이지 않은 상태를 유지해야 하며, 정기적인 철도 유지보수 때 태양광 패널을 일시적으로 철거했다가 다시 설치해야 한다. 수십만 킬로미터의 철도 선로로 확장할 수 있는 잠재력은 흥미롭지만, 시스템의 실제 비용과 내구성은 아직 알려지지 않았다.
그러나 이미 존재하는 인프라에서 열차 기관사나 승객이 인지하지 못하게 대규모 전력을 생산하는 데 대한 전 세계적인 관심이 커지고 있다.
착안에서 설치까지
선웨이즈(Sun-Ways) 개념은 2020년 스위스 로잔 근처 렌스르낭에서 기차를 기다리던 스타트업 창업자 조제프 스쿠데리가 철로 사이의 빈 공간을 보고 ‘저 공간을 태양광 발전에 활용하면 어떨까’라는 생각을 하면서 탄생했다.
이 단순한 질문은 5년간의 개발을 촉발했으며, 결국 스위스 뇌샤텔주 뷔트(Buttes)에서 100미터(328피트) 구간의 철로에 48개의 탈착식 태양광 패널을 설치하는 시범 사업으로 열매를 맺었다.
스쿠데리는 2025년 4월 우중에 진행된 프로젝트 공개 행사에서 “우리는 집 지붕에 태양광 패널을 부착하는 것처럼 선로에 설치했다”면서 “이 단계까지 이르렀다는 것은 기적과도 같은 일”이라고 말했다.
《The Earth & I》가 그의 혁신이 촉발된 계기를 묻자, 스쿠데리는 “나는 어린 시절부터 발명 세계에 매료되었고, 내 영웅은 자이로 기어루스(Gyro Gearloos) 였다”며 월트 디즈니 캐릭터를 언급했다. 1950년대 만화책 ‘자이로 기어루스’는 도널드 덕 세계관의 캐릭터를 중심으로 한 ‘미친 발명가’ 이야기를 다뤘다. 그는 일상적인 문제에 대한 해결책을 찾는 경향이 늘 자신에게서 떠나지 않았다면서 “서랍 바닥에 잠들어 있는 노트에 수십 개의 발명품 구상이 기록되어 있다”고 덧붙였다.
젊은 시절 만화책 영웅의 영감을 넘어, 그는 스위스 대형 전기 그룹의 커뮤니케이션 및 마케팅 담당 책임자로 11년간 근무했다. 그는 “태양광 발전 홍보를 담당했다”면서 “이 분야는 내가 열정적으로 추구하는 분야”라고 말했다.
스위스 국가 철도망 221호선 구간에 선웨이즈가 시범 배열한 태양광 패널은 지역 전력망에 전기를 공급한다. 각 패널은 표준 380와트 모듈이며, 48개의 패널이 연간 약 1만6000킬로와트시(kWh)의 전기를 생산할 것으로 예상된다. 이는 스위스4~6가구의 연간 평균 전력 소비량과 비슷하다.
선웨이즈는 광범위한 안전 연구를 거쳐 스위스 연방교통청(FOT)으로부터 승인을 받았다. 규제 당국은 초기에는 운행 선로에 장비를 설치하는 것에 대해 신중했기 때문이다. 실제로 FOT는 2023년에 이 계획을 거절했다. 그러나 독립적인 전문가들로부터 특수 설계된 패널이 열차나 신호 시스템에 방해가 되지 않는다는 것을 확인한 후 승인을 내렸다.
최종적으로 당국은 모든 계절에 걸쳐 시스템을 모니터링하는 조건으로 뷔트에서 3년간의 시범 운영을 승인했다. 지난 4월 말부터 여객 열차가 이 독특한 태양광 발전소를 통과하며 장기 테스트의 일환으로 운행을 시작했다.
철도 인프라에 태양광 패널 설치
운영 중인 철로에 태양광 패널을 설치하려면 정밀한 공학 기술이 필요하다. 선웨이즈 시스템에서 각 모듈은 레일 사이의 침목(sleeper) 위에 평평하게 배치되며, 특허받은 레일 간 고정 메커니즘으로 부착된다. 이 구조는 열차가 안전하게 통과할 수 있도록 하며, 레일 연삭이나 자갈 다지기 등 유지보수 작업을 위해 쉽게 제거할 수 있다.
스쿠데리가 설명하듯, 진정한 도전은 에너지를 생산하는 것이 아니라 운영 중인 철로 궤간에서 안전하게 에너지를 생산하는 것이었다. 패널의 빠른 분리 설계가 이를 가능하게 한다.
설치를 간소화하기 위해 선웨이즈는 쇼이흐처사와 협력해 하루에 1000제곱미터(1만760제곱피트)의 패널을 설치하거나 제거할 수 있는 기계화 차량을 개발했다. 각 패널은 유럽과 북미에서 가장 일반적인 철도 궤간인 1435mm에 맞게 설계되었지만, 더 넓거나 좁은 궤간에도 적응 가능하다.
철도 궤간은 전 세계적으로 크게 다르다. 이는 설계상의 도전 과제이자 더 넓은 채택의 기회이다. 인도는 광궤 선로(1676mm)를 운영하며, 일본 일부 지역과 아프리카 여러 국가에서는 협궤 선로(1067mm)를 이용한다. 선웨이즈는 시스템을 모듈형으로 설계해 조정 가능성을 확보했다. 이 유연성 덕분에 핵심 개념은 전 세계적으로 적용 가능하지만, 각 국가의 네트워크는 태양광 패널을 철도에 적용하기 전에 맞춤형 솔루션과 추가 인증 절차가 필요할 수 있다.
내구성을 위해 설계된 이 시스템은 시속 150km(93mph)의 속도와 시속 240km(149mph)의 바람 속에서도 안정적으로 작동한다. 반사 방지 블랙 PV 패널을 사용해 눈부심을 줄이며, 효율성을 위해 브러시가 장착된 열차가 패널을 지나갈 때 자동으로 청소한다.
설치 후 패널은 철도 인프라, 공공 전력망, 또는 전기 열차를 구동하는 견인 시스템에 전력을 공급할 수 있어 추가 인버터가 필요 없게 된다. 현재 뷔트 시범 프로젝트는 지역 전력망에 연결되어 있지만, 향후 버전에서는 최대 효과를 위해 철도 변전소와 직접 연결될 수 있다.
태양광 철도 기술의 장점
철도 선로를 태양광 발전 플랫폼으로 사용하는 가장 명확한 장점은 효율적인 토지 활용이다. 일반적으로 다른 개발이 금지된 철도 구간의 광활한 면적을 활용해 새로운 부지로 사용하거나 자연 경관을 훼손하지 않고 청정 에너지를 생산할 수 있는 것이다. 선웨이즈는 “철도의 광활한 미활용 지표면을 활용해 [우리는] 태양광 에너지 생산을 혁신하는 것을 목표로 한다”고 설명한다. 유럽 전역에만도 약 26만km(16만1556마일)의 철도 선로가 존재하며, 이는 엄청난 미개척 태양광의 잠재력을 의미한다.
독일 프라운호퍼 연구소의 마르틴 하인리히 박사는 “철도 선로를 활용해 태양광 에너지를 생산하는 것은 훌륭한 아이디어”라고 동의하며, 패널을 아직 개발되지 않은 땅에 확산시키는 것보다 이미 개발된 환경에 설치하는 것이 더 현명하다고 지적했다.
선웨이즈 시스템의 또 다른 장점은 기존 인프라와의 시너지 효과이다. 주요 전기 소비업체인 철도회사가 선로에서 생성된 태양광 전력을 직접 사용할 수 있다. 선웨이즈는 스위스만 해도 5300km(3293마일) 이상의 철도가 존재해 선로에 태양광 패널을 설치하면 연간 약 10억 kWh의 전력을 생산할 수 있을 것으로 추산한다. 이는 국가 전기 소비량의 약 2%에 해당하며, 30만 가구에 전력을 공급할 수 있는 규모이다. 스위스 FOT는 공공교통 시스템이 태양광 설치를 통해 전기 수요의 20~30%를 자체 생산할 수 있을 것으로 전망한다.
이 기술의 모듈식 구조는 신속하고 확장 설치가 가능하며, 정기 유지보수 일정 중에 패널을 설치하고 필요하면 쉽게 재배치할 수 있다. 시각적 영향이 최소화되고 새로운 토지가 필요 없기 때문에 태양광 패널을 갖춘 철도 구간은 경관이나 농경지를 방해하지 않는 지속 가능한 해결책을 마련해준다.
잠재적 단점
태양광 철도 개념은 기술적, 물류적 도전 과제를 안고 있다. 유지보수가 주요 문제다. 태양광 패널은 침목 자갈 다짐(테이핑)이나 레일 연삭과 같은 선로 보수 작업 시 제거해야 한다. 이 때문에 선웨이즈는 제거 가능한 시스템은 개발했지만, 추가 운영 단계가 필요하다.
반복적인 취급상 손상이나 마모를 초래할 수 있다. 먼지, 기름, 눈도 성능에 문제를 일으킬 수 있다. 브러시 부착 장치가 패널 청소에 도움을 주지만, 눈이 쌓이면 겨울에 생산이 중단될 수 있다. 패널은 강한 진동과 고속 주행 등 혹독한 철도 환경을 견디도록 설계되었지만, 다년간의 시험 기간 동안 실제 내구성은 계속 모니터링 중이다.
비용과 확장성이 추가적인 장애물이다. 100미터 규모의 뷔트 시범 프로젝트 비용(연구개발, 연구, 프로토타입, 건설, 설치 비용 포함)은 58만5000스위스프랑(약72만3000달러)이며, 향후 규모가 확대되면 단위당 비용이 감소할 것으로 예상된다.
구체적 관심 증가
스위스에서 진행 중인 선웨이즈 시범 프로젝트는 운용 철도 선로에 태양광 패널을 설치한 첫 사례이지만, 철도 기반 태양광 발전에 대한 국제적 관심이 높아지고 있다.
프랑스에서는 철도 운영사 SNCF가 2025년 초 솔베이(Solveig) 프로젝트를 시작해 사용되지 않는 철도 선로에 컨테이너형 태양광 배터리 시스템을 설치했다. 아셰르 기술센터에서 진행된 개념 검증 시험에서는 휴면 철도선에 8개의 태양광 패널을 설치했으며, 태양광 매핑을 통해 식별된, 교통량이 적은 구간으로 확대할 계획이다.
스페인과 루마니아도 관심을 표명했으며, 곧 시범 설치가 예상된다. 중국과 미국도 대규모 철도 시스템에 적용하기 위해 개념을 탐색 중이다. 직접적인 협력 없이도 여러 국가가 병행 실험을 시작했다. 이탈리아의 스타트업 그린레일은 태양광 내장형 침목 테스트 실험을 진행 중이며, 독일에서는 영국 기업이 독일철도(DB) 시험 선로에서 궤간 패널 설치를 실험했다. 일본도 통근 철도선에서 궤간 패널 설치 가능성을 탐색했다. 이러한 프로젝트들은 세계 철도 네트워크가 대규모 태양광 플랫폼으로 활용될 수 있다는 인식이 확산되고 있음을 보여준다.
한편, 선웨이즈는 해외 파트너십을 추진 중이며 다수 국가와 시범 프로젝트를 확정했다. 스위스 기업은 한국이 그중 하나라고 밝혔다.
스쿠데리와 선웨이즈 팀에게 있어 뷔트 시범 프로젝트는 그들이 믿는 거대한 태양광 발전 네트워크의 시작점일 뿐이다.
스위스에만 5300km(3293마일)의 철도 선로가 있다. 스쿠데리는 여기에 250만 개의 패널을 설치하면 연간 약 1 테라와트시(TWh)의 태양광 전력을 생산할 수 있을 것으로 추산한다. 이는 이 나라 현재 태양광 발전량의 약 20%에 해당한다.
스위스 프로젝트가 진행 중인 가운데, 선웨이즈는 파트너십을 통해 국제적 확산을 가속화하기 위해 노력하고 있다. 유연한 철도 체계나 사설 철도 시스템을 갖춘 국가에서는 구현이 더 빠르게 진행될 수 있다. 회사는 향후 5년간 스위스 철도 10~100km(약 6.2~62마일)에 태양광 패널을 설치하는 동시에 프랑스, 캐나다, 멕시코, 인도네시아, 인도 등지에서 프로젝트를 추진할 계획이다.
스쿠데리는 더욱 야심 찬 미래를 상상한다: 지구의 철도 인프라 대부분이 재생에너지의 핵심 인프라로 기능하며, 조용히 테라와트시 규모의 녹색전력을 생산하는 세계를 그려본다. 그러나 이 비전을 실현하려면 지속적인 기술 혁신과 생산 비용 절감, 교통 분야 협력 파트너들의 헌신, 그리고 강력한 정책 지원이 필요하다.
*데버라 하비는 과학, 기술, 지속가능성, 글로벌 혁신 분야를 전문으로 하는 작가이자 연구원이다. 그녀의 연구는 새롭게 떠오르는 아이디어가 에너지, 인프라, 환경의 미래를 어떻게 형성하는지를 탐구한다.
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