- 화학공학 열역학 분야 유명 국제 학술지 ‘Energy (IF=9.4)’에 연구 성과 게재

- AI 최적화 기술로 친환경 연료전지 공정시스템 개발

그림 설명: 왼쪽부터 가톨릭대 바이오메디컬화학공학과 김이현, 이택준, 이정재 학생과 김준영 교수

 가톨릭대학교(총장 최준규) 바이오메디컬화학공학과 김준영 교수 연구팀 소속 학부생들이 화학공학 열역학 분야의 권위 있는 국제 학술지 ‘Energy (IF=9.4, JCR 상위 3.2%)’에 논문을 게재했다.

 이번 논문은 가톨릭대 김이현, 이택준, 이정재 학생이 참여해 동국대와 공동 연구를 수행했으며, 연구책임자를 제외한 모든 구성원이 학부생으로 이뤄졌다. 

 연구팀은 탄소 배출이 없는 청정 에너지원으로 각광받는 수소가 저장·운송이 어렵고 경제성이 낮다는 한계를 해결하기 위해 수소 운반체로 메탄올을 활용하는 방안에 주목했다. 고온 양성자교환막 연료전지(HT-PEMFC)에 메탄올 합성 공정을 통합한 에너지 시스템을 개발해 저탄소 전력을 생산하는 동시에 미반응 수소와 이산화탄소를 재활용하는 순환 경제 모델을 구현했다.

 개발된 시스템에는 AI 최적화 기술을 적용했다. 열역학 공정 모사(시뮬레이션)에 유전 알고리즘을 결합해 공정 조건을 자동으로 최적화하고, 열역학적 성능과 경제성을 종합적으로 평가했다. 그 결과 전력 평준화비용(LCOE)을 $0.046/KWh 수준으로 낮춰 현재 시장 가격 대비 경쟁력을 확보했으며, 별도의 이산화탄소 포집 장치 없이도 합성 공정에서 이산화탄소를 회수할 수 있는 성과를 거뒀다.

 가톨릭대 바이오메디컬화학공학과 김준영 교수는 “이번 연구는 학부생들이 도전적인 연구를 수행해 국제적 성과를 인정받은 사례로 가톨릭대 바이오메디컬화학공학과의 교육·연구 역량을 보여준다”며 “향후 수소 경제 활성화를 위한 핵심 기술 기반을 마련하고, 나아가 미래 친환경 산업 경쟁력 강화에도 이바지할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

△ 수소 캐리어인 메탄올을 활용한 전력 생산 공정 및 유전알고리즘을 통한 최적 조건 제시