김상문 교수

연료전지의 대중화를 저해하는 워터 플러딩 현상과 전해질 막의 물리적 열화 문제를 해결하기 위한 연구를 수행하고 있습니다. 마이크로 및 나노 스케일의 구조화를 통해 막 내부의 물과 가스 흐름을 정밀하게 제어하며, 선택적 상호 침투 네트워크(IPN) 기술을 적용하여 전해질 막의 내구성을 극대화하고 있습니다. 구조 형성 과정에서는 개시제를 이용한 화학적 기상증착(i-CVD) 장비를 활용하여 막 표면과 내부에 기능성 고분자층을 정밀하게 형성합니다. 이러한 IPN 기술을 적용한 결과 15만 회 이상의 반복 인장 실험에서도 균열이 발생하지 않는 고내구성을 확인했습니다. 해당 기술은 고내구성 막전극접합체(MEA), 초경량 드론 장착용 연료전지, 저온·저가습 환경에서 구동되는 연료전지 시스템에 적용되고 있으며, 연료전지 관련 기업과의 기술이전 및 공동연구를 준비하고 있습니다. 현재 기술 성숙도는 TRL 6-7 수준입니다.

생체 구조를 모방하여 습한 환경에서도 가변적인 접착력을 갖는 스마트 표면을 설계하는 연구를 수행하고 있습니다. 고종횡비 고분자 섬유 기반의 가역적 인터로커 구조, 모세관력을 활용한 초접착 필터, 카테콜 화학을 기반으로 한 가역적 습윤 접착제 기술을 핵심 방법론으로 개발하고 있습니다. 이러한 기술은 로봇 그리퍼, 의료용 수술 도구, 오일 유출 복구용 수집기, 크랙 기반 초정밀 압력 센서 분야에 적용되고 있습니다. 초접착 필터 관련 연구는 Nature(2025)에 게재되어 피인용 12회를 기록했으며, 크랙 기반 압력센서 연구는 Scientific Reports(2017)에 게재되어 피인용 143회, 투명 ITO 크랙 센서 연구는 Journal of Materials Chemistry C(2016)에 게재되어 피인용 121회를 기록했습니다. 현재 기술 성숙도는 TRL 5-7 수준이며, 생체모방 접착 및 센서 기술의 이전을 희망하고 있습니다.

친환경 수소 생산 효율을 높이기 위해 소형모듈형원자로(SMR)의 열에너지를 연계한 수전해 시스템을 연구하고 있습니다. 고온·고압 환경에서 견딜 수 있는 기능성 전해질막과 내부식성 분리판을 개발하고, 촉매 및 이오노머 조성을 최적화하는 기술을 핵심 방법론으로 삼고 있습니다. 이를 통해 수전해 시스템의 내구성과 효율을 동시에 확보하는 것을 연구 목표로 하고 있습니다. 해당 기술은 SMR 연계 수전해 수소 생산 시스템과 무탄소 선박용 에너지 시스템에 적용되고 있습니다. 소형모듈형원자로 열에너지를 활용한 친환경 수소 생산 수전해 시스템 요소 기술 개발과 관련된 국가연구과제를 다수 수행했습니다. 현재 기술 성숙도는 TRL 5-7 수준이며, 미래 에너지 산업 기업과의 협력을 준비하고 있습니다.