권도현 | 기자 작성일 2026년 02월 13일
건국대학교 윤기로 교수(재료공학과) 연구팀이 한국생산기술연구원, 서울대학교 등과 공동으로 수소연료전지의 성능과 수명을 동시에 높일 수 있는 차세대 초박막 분리막 기술을 개발했다. 이번 연구 성과는 에너지 소재 분야 국제 최상위 학술지 ‘Advanced Energy Materials’(IF=26.0, JCR 상위 2.5%) 1월호에 게재됐으며, 해당 호 표지(Front Cover) 논문으로도 선정됐다.
‘Advanced Energy Materials’ 제16권 4호 앞표지 최근 수소연료전지는 승용차를 넘어 트럭과 버스 같은 중·대형 상용차는 물론 트램, 선박, 항공기 등 다양한 운송 수단으로 활용 범위가 빠르게 확대되고 있다. 이를 위해서는 연료전지가 장시간 안정적으로 작동해야 하며, 이 성능을 좌우하는 핵심 부품이 바로 전해질막(분리막)이다.
분리막은 연료전지 내부에서 양극과 음극을 분리하면서 수소이온만 이동시키는 동시에 수소 기체의 누설을 막는 역할을 하며 연료전지의 출력, 수명, 안전성을 좌우하는 핵심 소재다. 산업계에서는 오랫동안 분리막을 얇게 만들면서도 내구성을 유지하는 것이 어려운 기술적 과제로 꼽혀왔다.
현재 업계에서는 튼튼한 다공성 지지체를 이용해 분리막의 강도를 보강한 ‘강화복합막(이하 강화막)’이 널리 활용되고 있다. 그러나 기존에 널리 사용돼 온 ‘ePTFE’ 기반의 지지체는 이미 만들어진 고분자 필름을 늘려 찢는 방식의 톱 다운(Top-down) 공정으로 제조되기 때문에 내부 기공 구조를 정밀하게 제어하는 데 근본적인 한계가 있었다. 그 결과, 막을 얇게 만들수록 수소 기체가 반대쪽 전극으로 쉽게 투과하고, 동시에 내구성이 저하되는 문제가 발생해왔다.
연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 고분자를 용액 상태로 만든 뒤 정전기력을 이용해 머리카락보다 훨씬 가는 섬유 형태로 뽑아내는 전기방사(electrospinning) 기술과 고분자 필름이나 부직포를 특정 온도에서 두 방향으로 잡아당겨 늘리는 이축연신(biaxial stretchin