이 연구실은 수소를 차세대 청정에너지로 활용하기 위한 생산·변환·이용 전주기 기술을 연구한다. 특히 물과 폐열을 활용하는 하이브리드 열화학 수소생산, 재생전해셀, 고온형 수전해 셀, 연료전지용 막전극조립체(MEA) 설계 등 수소경제의 핵심 기반기술에 집중하고 있다. 단순히 수소를 생산하는 데 그치지 않고, 생산 과정의 에너지 소모를 줄이고 시스템 효율을 높이기 위한 반응기 설계와 운전 전략까지 함께 다루는 점이 특징이다. 구체적으로는 황-요오드 계열 및 이산화황 탈분극 기반 열화학 공정, 촉매반응기 해석, 고온·부식성 환경에서의 반응 안정성 확보, 연료전지 내부 유동 및 물질전달 최적화와 같은 주제를 폭넓게 수행한다. 관련 특허로는 3차원 막전극조립체와 촉매연소장치가 있으며, 이는 연료와 산화제의 전달 구조를 개선하고 개질 및 연소 효율을 높여 연료전지의 출력 밀도와 소형화를 동시에 달성하려는 방향과 연결된다. 또한 수치해석과 실험을 병행하여 실제 시스템 적용 가능성을 검증하는 공학적 접근을 취하고 있다. 이러한 연구는 대규모 수소 생산의 경제성 향상, 고효율 연료전지 시스템 구현, 원자력 연계 수소 생산과 같은 미래 에너지 인프라 구축에 직접적으로 기여할 수 있다. 장기적으로는 산업용 수소 공급, 친환경 발전, 수송용 연료전지 파워트레인 등 다양한 응용처로 확장될 가능성이 크다. 따라서 이 연구 주제는 탄소중립 시대에 필요한 고효율 수소에너지 플랫폼을 구현하는 핵심 분야로 볼 수 있다.

이 연구실의 또 다른 핵심 축은 대규모 에너지저장시스템(ESS)과 미래형 모빌리티에 적합한 차세대 배터리 기술이다. 특히 바나듐 레독스흐름전지와 유기계 레독스흐름전지를 중심으로 전해질, 막, 전극, 스택 구조, 성능 저하 메커니즘을 통합적으로 연구하고 있다. 더불어 자유형상 변형이 가능한 재충전 배터리와 넓은 온도 범위에서 안정적으로 작동하는 슈퍼커패시터 연구까지 포함하여, 저장장치의 형태 자유도와 안전성, 내구성을 동시에 높이는 방향으로 연구를 확장하고 있다. 대표적으로 바나듐 레독스흐름전지의 장기 운전 중 용량 감소 예측, 막을 통한 이온 크로스오버 현상 해석, 고출력·고효율 스택 설계, 유기 레독스 활성물질 기반 전지의 실험 및 계산 연구가 수행되었다. 또한 나노구조 Mg/MgH2 기반 수소저장 소재 연구는 에너지 저장의 범위를 전기화학적 장치에서 고체 수소 저장 소재로까지 넓혀준다. 최근에는 글리세로젤 전해질, 텍스타일 전극, 자유형상 클레이 배터리, 온도 안정형 스트레처블 슈퍼커패시터 등 새로운 소재·구조 기반 저장소자를 통해 기계적 유연성과 전기화학 성능의 균형을 추구하고 있다. 이 연구는 재생에너지의 변동성을 완화하는 ESS, 전기자동차 및 친환경 자동차용 에너지저장장치, 웨어러블·로봇·항공 분야용 유연 저장소자 개발에 큰 파급효과를 가진다. 특히 장수명·고안전성·대면적 적용 가능성을 갖춘 저장장치는 향후 분산형 전력망과 차세대 전동화 시스템의 핵심 요소가 될 수 있다. 따라서 본 연구실의 배터리 및 흐름전지 연구는 실용성과 미래 확장성을 모두 갖춘 에너지공학 연구로 평가할 수 있다.

이 연구실은 에너지 장치 자체의 성능 향상뿐 아니라, 이를 실제 시스템에서 효율적으로 운용하기 위한 지능형 제어와 에너지 관리 전략에도 관심을 두고 있다. 연료전지와 배터리를 결합한 하이브리드 에너지 시스템, 친환경 자동차용 배터리 모듈, 자동차 응용용 개질기 시스템 등에 대한 연구는 에너지공학과 모빌리티 기술의 접점을 보여준다. 이러한 접근은 장치 단위 최적화에서 나아가 시스템 단위 효율과 운전 안정성을 높이는 데 목적이 있다. 최근 연구에서는 모델예측제어(MPC)와 딥 강화학습을 결합한 연료전지/배터리 하이브리드 시스템용 에너지 관리 전략이 제시되었다. 이는 주행 조건과 부하 변화에 따라 각 에너지원의 출력을 지능적으로 배분함으로써 연료 소비, 열화, 응답성 문제를 동시에 개선하려는 시도이다. 또한 자동차용 배터리팩의 열관리, 구조 설계, 출력 제어, 이종 배터리 조합 시스템, 디메틸에테르 개질기 모델링 등 다양한 발표와 연구 활동을 통해 실제 차량 적용 관점의 해석 및 최적화 역량을 축적해 왔다. 이러한 연구는 전기차, 하이브리드차, 수소전기차를 포함한 미래형자동차의 에너지 효율 향상과 내구성 확보에 매우 중요하다. 특히 인공지능 기반 제어기법을 접목하면 복잡한 실제 주행 환경에서도 더 높은 효율과 더 긴 수명을 달성할 수 있어 산업적 가치가 크다. 향후에는 스마트 모빌리티, 분산형 에너지 시스템, 로봇 및 이동형 전원 시스템으로까지 적용 범위가 확장될 가능성이 높다.