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서울과학기술대학교 미래에너지융합학과 조원철 교수 연구팀이 과학기술정보통신부 ‘2025년 기후·환경 연구개발사업(그린수소 기술자립 프로젝트)’ 신규 과제에 최종 선정됐다.

이번 사업은 수소·탄소 포집·활용(CCU)·무탄소 에너지 등 6개 전략 분야에서 27개 과제(’25년 총 233.7 억 원)를 선발해 기후위기 대응 핵심 기술을 고도화하는 국가 R&D 프로그램으로, 평균 경쟁률은 3 : 1에 달했다. 조 교수팀의 과제는 수소 분야에서 유일하게 ‘분리막’을 주제로 한 세부 과제이며, 대학이 주관기관인 (포항공대·GIST·한국에너지공과대·서강대·중앙대·서울과학기술대학교) 가운데 하나로 이름을 올렸다.

▲ 고효율, 안전, 내구, 가압형 차세대 이온솔베이팅 분리막 개발 개요도

이번 선정으로 연구팀은 2025년 3월부터 2028년 2월까지 3 년간 총 13.8 억 원을 지원받아 「알칼라인 수전해 차세대 이온-솔베이팅 분리막 개발」 연구를 수행한다. 과제는 PBI(Polybenzimidazole) 매트릭스 내부에 친수성 수로(hydrophilic channels)를 정밀 설계해 전도도를 높이고, 다공성 구조를 활용해 가스 차단성과 내구성을 동시에 극대화하는 하이브리드 분리막을 구현한다. 특히 20 wt% KOH, 80 °C, 2 A cm⁻² 이상 운전 조건에서 분리막 오믹저항(HFR)을 0.05 Ω cm² 이하로 유지하며 1000 h 이상 지속 운전하는 것을 핵심 목표로 설정해 산업 현장 적용 가능성을 입증할 계획이다.

연구는 서울과학기술대학교가 주관하고 KIST와 한양대학교 ERICA 캠퍼스가 공동 참여한다. KIST는 PBI 슬러리 제작 및 조성 분석을, 한양대 ERICA는 막-촉매 인터페이스 머신 러닝 분석을 담당해 산학연 협업 체제로 기술 완성도를 높인다.

연구팀은 본 과제를 통해 고전도 PBI 막의 성능과 다공성 분리막의 내구성을 모두 살린 고내구·고성능 차세대 분리막을 개발하여, 장시간 안정적으로 그린수소를 생산할 수 있는 핵심 소재의 국산화와 생산 단가 절감 기반을 마련할 것으로 기대하고 있다.