남상용 교수

수소 경제 구현을 위한 에너지 전환 기술인 수전해와 연료전지의 핵심 소재로서 음이온교환막(AEM) 개발을 수행하고 있습니다. 가교 구조 및 세공 충진(Pore-Filling) 공법을 적용한 카바졸계 음이온교환막을 설계하였으며, PBI(폴리벤지미다졸) 소재 기반의 고내열·고내구성 전해질막을 개발하였습니다. 이온성 액체를 도입하여 산화환원흐름전지용 복합막의 성능을 최적화하는 연구도 병행하고 있습니다. 이러한 기술은 수소 연료전지(PEMFC, AEMFC), 그린수소 생산을 위한 수전해 시스템, 에너지저장시스템(ESS)용 산화환원흐름전지에 적용되고 있습니다. 폴리에테르에테르케톤 기반 음이온교환막 및 연료전지 기술은 ㈜퓨어멤에 기술이전되었으며, 가교형 공중합체 기반 음이온교환막 및 연료전지 기술은 ㈜에스디비에 이전되었습니다. 알칼라인 수전해용 엔지니어링 플라스틱 다이아프램 제조 기술은 주식회사 씨엔엘에너지에 기술이전되어 실용화되었습니다. 대표 논문은 각각 430회 및 350회 이상 피인용되었으며, 지지체 기반 음이온교환막을 통해 우수한 수전해 성능을 확보하였습니다. 현재 TRL 4-6 수준의 기술 개발을 진행하고 있습니다.

탄소 중립 달성을 위해서는 산업 현장에서 배출되는 배가스 내 CO2를 경제적으로 분리하고 포집할 수 있는 고효율 분리막 기술 개발이 요구됩니다. 이를 위해 배가스 산소 분리용 고분자 복합막을 개발하였으며, CO2 용해도가 향상된 중공사(Hollow Fiber) 분리막을 제조하고 이를 모듈화하는 공정 기술을 확보하였습니다. MOF(금속유기골격체) 기반 복합막을 활용하여 기체 투과 성능을 향상시키는 연구도 함께 수행하고 있습니다. 이러한 기체 분리막 기술은 산업 배가스로부터의 CO2 포집 공정과 수소 생산 공정 내 기체 분리 공정에 적용되고 있습니다. 탄소 중립 기여를 위한 중공사막 및 모듈 개발 연구를 지속적으로 수행하고 있으며, 최적화된 막 구조 설계를 통해 분리 성능을 극대화하는 성과를 거두었습니다. 현재 TRL 3-5 수준의 기술 개발 단계에 있으며, 실용화를 위한 후속 연구를 진행하고 있습니다., 수처리용 분리막 기술 (역삼투/나노여과, 중공사막, 정수 필터): 산업 폐수의 정화 및 해수 담수화를 위해서는 오염 저항성(내오염성)이 우수한 멤브레인 기술이 중요합니다. 초친수성 및 수중 초소수성 특성을 갖는 계층구조 하이드로겔 복합막을 제조하였으며, 자가 세정(Self-cleaning) 기능을 부여하는 기술을 개발하였습니다. Multi-bore 정수막 공정의 운영인자를 도출하는 연구도 수행하였습니다. 이러한 기술은 산업 폐수 내 오일-물 에멀전 분리, 해양 유출유 정화, 정수기 필터 및 해수 담수화 시스템에 적용되고 있습니다. 이중구조를 가지는 고분자 중공사 멤브레인 개발 기술은 ㈜퓨어엔비텍, ㈜에어레인, ㈜퓨어멤에 각각 기술이전되었으며, 고투과성 중공사 지지체 분리막 제조 기술(특허 등록번호 제10-1142626호)은 ㈜에어레인에 이전되었습니다. 유기용매 회수용 투과증발 멤브레인 및 시스템 개발 기술은 ㈜퓨어멤과 ㈜퓨어엔비텍에 이전되었고, 고투과성 휴대용 정수기용 분리막 개발 기술은 ㈜퓨어멤에 이전되었습니다. 전기방사를 이용한 지지체의 제조방법에 관한 노하우 기술과 유수분리를 위한 분리막 표면 치수성 코팅 기술에 관한 노하우 기술 역시 ㈜퓨어멤에 이전되어 실용화되었습니다. 하이드로겔 복합막을 이용해 99.8%의 높은 오일 제거 효율을 달성하였으며, 관련 연구 성과는 JCR 상위 1.2% 학술지인 npj Clean Water에 게재되었습니다. 현재 TRL 5-7 수준으로 상용화 단계에 근접해 있습니다.