유상석 연구실은 연료전지 시스템, 특히 고분자전해질 연료전지(PEMFC)와 고체산화물 연료전지(SOFC)의 열 및 물질전달 특성에 대한 심층적인 연구를 수행하고 있습니다. 연료전지의 성능과 내구성은 스택 내부의 온도 분포와 수분 관리에 크게 영향을 받기 때문에, 연구실에서는 다양한 실험적·수치적 방법을 통해 열관리 및 수분전달 메커니즘을 규명하고 있습니다. 이를 위해 1차원, 2차원, 3차원 모델링과 실험 데이터를 결합하여 연료전지 스택 내의 온도장, 습도장, 수분 확산 특성을 정밀하게 분석합니다. 특히, 연료전지의 동적 운전 조건에서 발생하는 열 및 물질전달 현상을 실시간으로 계측하고, 이를 바탕으로 열관리 시스템의 최적화 전략을 제시합니다. 예를 들어, 중공사막 가습기, 바이패스 밸브, 냉각 시스템 등 다양한 부품의 설계와 제어 알고리즘을 개발하여 연료전지의 효율과 내구성을 동시에 향상시키고 있습니다. 또한, 실차 환경에서의 내구성 평가와 장기 운전 시 성능 저하 원인 분석 등 실용적인 연구도 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 수소 모빌리티, 상용차, 전기버스 등 다양한 응용 분야에 적용되고 있으며, 실제 산업 현장에서 요구되는 고내구·고효율 연료전지 시스템 개발에 기여하고 있습니다. 연구실의 성과는 국내외 학술지, 특허, 산학협력 프로젝트 등에서 활발히 발표되고 있으며, 미래 친환경 에너지 시스템의 핵심 기술로 자리매김하고 있습니다.

연구실은 볼텍스 튜브를 활용한 에너지 분리 및 가스 분리 기술에 대한 연구도 활발히 진행하고 있습니다. 볼텍스 튜브는 압축된 기체를 고온과 저온의 두 흐름으로 분리하는 장치로, 연구실에서는 이를 이용한 이산화탄소 분리, 배기가스 정화, 선박 및 차량용 온실가스 저감 시스템 등 다양한 응용 분야에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 실험적 연구와 수치해석을 통해 볼텍스 튜브의 형상, 운전 조건, 내부 유동 특성이 온도 분리 및 가스 분리 효율에 미치는 영향을 분석하고, 최적 설계 방안을 도출하고 있습니다. 특히, 볼텍스 튜브를 이용한 이산화탄소 및 입자상 물질의 분리 저감 시스템, 선박용 배출가스 저감 장치, 수소 회수 시스템 등 다수의 특허를 보유하고 있으며, 실제 산업 현장에 적용 가능한 기술로 발전시키고 있습니다. 또한, 볼텍스 튜브 기반의 냉난방 시스템, 공조시스템, 프리쿨러 등 다양한 에너지 응용 기술도 개발 중입니다. 이러한 연구는 친환경 에너지 및 탄소중립 사회 실현에 중요한 역할을 하고 있습니다. 연구실은 볼텍스 튜브의 기본 물리 현상부터 산업적 응용까지 폭넓은 연구를 수행하며, 실험실 내에서의 실증과 더불어 국내외 산학협력 및 정부과제 등을 통해 기술의 실용화와 고도화를 추진하고 있습니다. 이로써 에너지 절감, 환경오염 저감, 신재생에너지 시스템의 효율 향상 등 다양한 사회적 요구에 부응하고 있습니다.