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강상규 연구실

서울대학교 조선해양공학과

강상규 교수

Water Electrolysis

Fuel Cell Performance Analysis

Hydrogen Production Systems

강상규 연구실

조선해양공학과 강상규

강상규 연구실은 조선해양공학과를 기반으로 연료전지, 수전해, 에너지 시스템 통합 등 차세대 친환경 에너지 기술 개발에 주력하고 있습니다. 연구실은 고체산화물 연료전지(SOFC), 고분자전해질 연료전지(PEMFC), 인산형 연료전지(PAFC) 등 다양한 연료전지 시스템의 성능 향상, 내구성 평가, 하이브리드 시스템 설계 및 최적화에 대한 심층 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 연료전지와 엔진, 유기 랭킨 사이클(ORC), 흡착식 냉방 시스템 등과의 융합을 통해 분산발전, 선박, 건물, 데이터센터 등 다양한 응용 분야에서 에너지 효율을 극대화하는 기술을 개발하고 있습니다. 수전해 기반 그린수소 생산 기술도 연구의 핵심 축입니다. 알칼라인 수전해(AWE), 고체산화물 수전해(SOEC), 고분자전해질 수전해(PEMWE) 등 다양한 수전해 시스템의 설계, 최적화, 경제성 평가를 통해 수소 생산 단가를 낮추고, 재생에너지와의 연계 운전 시나리오를 현실적으로 구현하고 있습니다. 해상 풍력, 태양광 등 변동성 재생에너지와 직접 연계된 수전해 시스템의 동적 모델링 및 시뮬레이션을 통해 실제 전력망 환경에서의 수소 생산 효율과 경제성을 분석하며, 해양 환경에 특화된 수전해 기술, 해수 기반 선택적 이온 반응 수전해, 폐열 활용 고순도 수소 생산 등 차별화된 연구도 활발히 진행 중입니다. 연구실은 연료전지 및 수전해 시스템의 실증 및 상용화를 위한 다양한 프로젝트와 특허를 보유하고 있으며, 온실가스 저감, 에너지 절감, 경제성 분석 등 다양한 관점에서 시스템을 평가합니다. 또한, 동적 모델링, 제어 전략 개발, 실시간 시뮬레이션 등 첨단 디지털 트윈 기술을 접목하여 미래 에너지 시스템의 지능화와 최적 운전을 위한 기반을 마련하고 있습니다. 이러한 연구는 온실 이산화탄소 시비용 열병합발전 시스템, 선박용 연료전지 시스템, 건물용 하이브리드 냉방 시스템 등 다양한 산업 현장에 적용되고 있습니다. 강상규 연구실은 국내외 학술대회, 산업체 협력, 정부 과제 수행 등 다양한 활동을 통해 연구성과를 확산하고 있으며, 차세대 친환경 스마트 선박, 초격차 조선산업, 해양에너지 연계 그린수소 생산 등 국가 전략 산업의 핵심 기술 개발에도 적극적으로 참여하고 있습니다. 연구실의 이러한 노력은 탄소중립 실현, 에너지 전환, 미래 친환경 에너지 사회 구현에 중요한 기여를 하고 있습니다. 앞으로도 강상규 연구실은 연료전지 및 수전해 기반 에너지 시스템의 혁신적 기술 개발과 실용화, 그리고 산업 현장과의 긴밀한 협력을 통해 지속가능한 에너지 미래를 선도할 것입니다. 차별화된 융합 연구와 실증 중심의 접근을 바탕으로, 친환경 에너지 기술의 글로벌 경쟁력 확보와 산업적 파급효과 창출에 앞장설 계획입니다.

Water Electrolysis
Fuel Cell Performance Analysis
Hydrogen Production Systems
연료전지 시스템 및 하이브리드 에너지 시스템
강상규 연구실은 연료전지 시스템, 특히 고체산화물 연료전지(SOFC), 고분자전해질 연료전지(PEMFC), 인산형 연료전지(PAFC) 등 다양한 연료전지의 성능 향상과 시스템 통합에 대한 연구를 선도하고 있습니다. 연구실에서는 연료전지의 효율을 극대화하기 위해 애노드 오프가스 재순환, 터보차저, 이젝터, 엔진 하이브리드 등 다양한 혁신적 시스템 구조를 개발하고, 실험 및 수치해석을 통해 최적 운전 조건을 도출합니다. 또한, 연료전지와 엔진, 유기 랭킨 사이클(ORC), 흡착식 냉방 시스템 등과의 하이브리드 시스템을 설계하여 분산발전, 건물, 데이터센터, 선박 등 다양한 응용 분야에 적용하고 있습니다. 이러한 연구는 단순히 전기적 효율 향상에 그치지 않고, 열병합발전(CHP), 삼중열병합 시스템, 폐열 회수 등 에너지의 다중 활용을 통해 전체 시스템의 에너지 효율을 극대화하는 데 중점을 두고 있습니다. 실제로, 온실가스 저감, 에너지 절감, 경제성 분석 등 다양한 관점에서 시스템을 평가하며, 실용화와 상용화를 위한 최적화 연구도 활발히 진행되고 있습니다. 특히, 온실 이산화탄소 시비용 열병합발전 시스템, 선박용 연료전지 시스템, 건물용 하이브리드 냉방 시스템 등 다양한 특허와 실증 프로젝트를 통해 연구성과를 산업 현장에 적용하고 있습니다. 연구실은 연료전지 시스템의 내구성, 성능 저하 요인, 가스 확산층(GDL) 및 막전극접합체(MEA) 등 핵심 부품의 장기 신뢰성 평가도 병행하여 수행합니다. 이를 통해 연료전지의 상용화에 필수적인 내구성 확보와 유지보수 비용 절감, 시스템의 장기적 안정성 향상에 기여하고 있습니다. 또한, 동적 모델링, 제어 전략 개발, 실시간 시뮬레이션 등 첨단 디지털 트윈 기술을 접목하여 미래 에너지 시스템의 지능화와 최적 운전을 위한 기반을 마련하고 있습니다.
수전해 기반 그린수소 생산 및 에너지 전환 기술
본 연구실은 알칼라인 수전해(AWE), 고체산화물 수전해(SOEC), 고분자전해질 수전해(PEMWE) 등 다양한 수전해 기술을 활용한 그린수소 생산 시스템의 설계, 최적화, 경제성 평가에 중점을 두고 있습니다. 수전해 시스템의 효율 향상, 고온·고압 운전 조건에서의 성능 최적화, 스택 내 내구성 및 가스 크로스오버 저감 등 핵심 기술 개발을 통해 수소 생산 단가를 낮추고, 재생에너지와의 연계 운전 시나리오를 현실적으로 구현하고 있습니다. 또한, 해상 풍력, 태양광 등 변동성 재생에너지와 직접 연계된 수전해 시스템의 동적 모델링 및 시뮬레이션을 통해 실제 전력망 환경에서의 수소 생산 효율과 경제성을 분석합니다. 연구실은 수전해 시스템의 실증 및 상용화를 위한 다양한 프로젝트를 수행하며, 해양 환경에 특화된 수전해 기술, 해수 기반 선택적 이온 반응 수전해, 폐열 활용 고순도 수소 생산 등 차별화된 연구를 진행하고 있습니다. 또한, 수전해 시스템과 연계된 에너지 저장, 전력-가스 변환(P2G), 이산화탄소 자원화 등 미래 에너지 전환을 위한 융합 기술 개발에도 앞장서고 있습니다. 특히, 수전해 기반 그린수소의 철강, 조선, 선박, 온실 등 다양한 산업 분야 적용을 위한 시스템 통합 및 최적화 연구를 통해 탄소중립 실현에 기여하고 있습니다. 경제성 분석, 민감도 분석, 몬테카를로 시뮬레이션 등 정량적 평가 기법을 활용하여 수전해 시스템의 투자 타당성, 운전 비용, 수소 생산 단가(LCOH) 등을 체계적으로 분석합니다. 이를 바탕으로, 정책 제안, 산업계 협력, 실증사업 기획 등 실제 산업 현장과 연계된 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 연구실의 이러한 노력은 미래 친환경 에너지 사회 구현을 위한 핵심 기반 기술로 자리매김하고 있습니다.
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In-situ analysis of water transport properties through a reinforced composite membrane in polymer electrolyte membrane fuel cells
Min Kyoungdoug, 강상규, Kim Jiwoong, Kim Sehyeon, Woo Seong-Yong, Chun Hyunsoo, Sim Jaebong
CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, 2024
2
Numerical analysis and parametric optimization of a direct ammonia solid oxide fuel cell system integrated with organic Rankine cycle
강상규, Oh Seunghun, Kim Siwoong, Jung Jongyun, Ahn Jin Soo
JOURNAL OF POWER SOURCES, 2024
3
Novel solid oxide fuel cell system integrating adsorption cooling, heating, and carbon dioxide fertilization for greenhouse tomato production
Ham Jinyoung, 강상규, Kim Siwoong, Hong Jong-Eun
APPLIED THERMAL ENGINEERING, 2024
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무공해 자동차 보급대상 평가 규정 마련
한국환경공단
2024년 07월 ~ 2025년 04월
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하이브리드 추진 선박 대상 배터리 상태 예측 모델 개발
산업통상자원부
2024년 05월 ~ 2024년 11월
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부하변동대응 고체산화물 연료전지 스택 최적 설계 플랫폼 개발
과학기술정보통신부
2024년 ~ 2025년