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.

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.