매칭 진행 중
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ID
30132
전기화학·열유동 기반 수소·배터리 진단
기업 용역
정부 지원 과제
기술 이전
을 함께 진행할
기업
을 찾는 공고입니다.
본 연구는 전기화학·열유동 해석을 기반으로 수소에너지 및 배터리 시스템의 성능진단 및 최적설계 기술을 개발하는 것을 목표로 합니다. PEM 연료전지(PEMFC), PEM 수전해(PEMWE), 고온 수전해(SOEC) 및 배터리 등 전기화학 에너지 시스템을 대상으로 실험, 전기화학 임피던스 분광법(EIS), CFD/FEM 해석을 통한 데이터 분석을 결합하여 성능과 내구성 향상에 기여하고자 하며, 유로 및 셀 구조, 열·물질전달, 기체–액체 이상유동 및 구조적 특성을 종합적으로 분석하여 제품 개발 단계에서 활용 가능한 성능 예측, 고장진단 및 설계 최적화로 확장하고자 합니다.
게시자 유형
연구실
핵심 키워드
연료전지
수전해
배터리EIS
과제 규모
1억원 이상
공고 마감일
2026-12-31
연구실 소개
연구실 소개
서울시립대학교 기계정보공학과 Energy Lab은 수소에너지 및 전기화학 에너지 시스템을 중심으로 PEM 연료전지(PEMFC), 수전해(PEMWE/SOEC), 배터리 및 전기화학 임피던스 분광법(EIS)을 연구하는 연구실입니다. 실험과 함께 CFD, 구조해석 및 전기화학 모델링을 연계하여 열·유체 및 물질전달, 기체·액체 이상유동, 전기화학 반응, 열화 및 구조 건전성 등을 종합적으로 분석하며, STAR-CCM+, ANSYS, COMSOL, MATLAB 등의 해석·설계 역량을 기반으로 자동차·수소·배터리·에너지 관련 기업 및 연구기관과의 공동연구를 통해 시스템 성능 향상, 설계 최적화, 진단 및 신뢰성 평가 기술 개발을 수행하고 있습니다.
대표 연구 분야
1. PEM 연료전지 및 수전해 시스템 성능 향상·최적 설계 - PEMFC 및 PEMWE의 유로, 다공성 수송층(PTL), 촉매층 및 셀 구조에 따른 열·유체·물질전달 특성을 실험과 CFD를 통해 분석하고, 물·산소 기포 등 이상유동 현상을 고려한 고성능 셀 및 스택 설계 기술을 개발합니다. 2. 배터리 EIS 기반 상태 진단 및 열화·안전성 평가 - 전기화학 임피던스 분광법(EIS)을 이용하여 배터리의 SoC, 온도 및 열화 상태에 따른 임피던스 특성을 분석하고, 등가회로 및 데이터 기반 모델링을 통해 배터리 상태 진단과 이상·열폭주 조기 감지를 위한 알고리즘을 개발합니다. 3. 고온 수전해(SOEC) 열유동 및 구조 최적화 - 고온에서 작동하는 SOEC의 유동, 열전달 및 전기화학 반응을 연계하여 해석하고, 채널·리브 구조 최적화와 열응력 및 구조해석을 통해 성능과 내구성을 향상시키는 설계 기술을 연구합니다. 4. 전기화학 시스템 EIS 및 진단 기술 - 연료전지, 수전해 및 배터리 시스템의 EIS 측정·모델링을 통해 내부 저항, 전하전달, 물질전달 및 열화 현상을 분석하고, 고주파 영역에서 배선 인덕턴스와 기생 커패시턴스 등 측정계 영향을 분리·보정하는 진단 기술을 개발합니다. 5. CFD·FEM 기반 에너지 시스템 설계 및 최적화 - STAR-CCM+, ANSYS, COMSOL 등을 활용하여 연료전지·수전해·배터리 및 에너지 시스템의 열유동, 이상유동 및 구조 거동을 해석하고, MATLAB 및 AI 기반 분석 기법을 결합하여 제품 설계와 성능 최적화를 수행합니다.
정부과제 / 산학협력 경험
- 2022–2026 | 철도 연계 수소전기차용 수소생산 기술 개발(산업통상자원부(KEIT), 현대로템 등) | 세부과제 연구책임자 - 2023–2027 | PEM 수전해 스택 성능·인증·안전 기술 개발(산업통상자원부(KETEP), 단국대학교 등) | 세부과제 연구책임자 - 2024–2027 | 차세대 PEM 수전해 소재 및 신뢰성 기술 개발(한국연구재단(NRF), 한국과학기술연구원(KIST) 등) | 세부과제 연구책임자 - 자동차용 배터리 EIS 진단 기술 산학협력(현대자동차·현대모비스 관련 산학연구) - PEM 연료전지·수전해 셀 구조 및 실링 최적화 산학협력(관련 수소·연료전지 기업) - 국내외 연구기관 공동연구(KIST 등, Stanford University 등)
연구 희망 개요
연구 희망 및 관심 주제
전기화학·열유동 해석 기반 수소에너지·배터리 시스템 성능진단 및 최적설계 기술 개발 - 본 연구는 수소에너지 및 배터리 시스템의 성능 향상·상태진단을 위해 실험, 전기화학 임피던스 분광법(EIS), CFD/FEM 해석을 통한 데이터 분석을 결합하는 기술 개발을 목표로 합니다. PEM 연료전지, PEM 수전해, SOEC 및 배터리 등을 대상으로 유로 및 셀 구조, 열·물질전달, 물과 기체의 이상유동 및 구조적 특성을 분석하여 최적설계 기술을 개발하며, 배터리에서는 EIS와 운전 데이터를 활용하여 SoC, 온도, 열화 및 이상 상태를 진단하는 기술을 개발하고자 합니다. 또한 실험 및 시뮬레이션 데이터를 기반 분석·최적화 기술과 연계하여 제품 개발 단계에서 활용할 수 있는 성능 예측, 고장진단 및 설계 최적화 기술로 확장하고자 합니다.
협력 가능 분야
- PEM 연료전지 및 PEM 수전해 셀·스택 성능 향상 및 최적설계 - 수전해 산소기포 및 연료전지 물 관리 등 기체–액체 이상유동 분석 및 개선 - 배터리 EIS 기반 SoC·온도·열화·이상 상태 진단 및 열폭주 조기 감지 기술 - SOEC 등 고온 전기화학 시스템의 열유동·전기화학·열응력 연성해석 및 구조 최적화 - STAR-CCM+, ANSYS, COMSOL 등을 활용한 CFD/FEM 기반 제품 설계 및 성능 개선 - EIS 측정·등가회로 모델링 및 측정 시스템의 인덕턴스·기생 커패시턴스 영향 분석·보정 - 실험 및 CAE 데이터를 활용한 AI 기반 성능 예측, 이상진단 및 설계 최적화 - 기업 보유 제품의 성능 편차 및 고장 원인 분석과 설계 개선안 도출
본 연구 관련 연구실 특장점
- 연료전지–수전해–배터리를 아우르는 전기화학 에너지 시스템 연구 경험을 보유하고 있습니다. - EIS를 이용한 전기화학 시스템의 내부 현상 분석 및 상태·열화 진단 기술을 보유하고 있습니다. - PEM 수전해의 기체–액체 이상유동 및 산소기포 거동에 대한 실험·CFD 연계 연구 역량을 보유하고 있습니다. - STAR-CCM+, ANSYS, COMSOL, MATLAB 등을 활용한 열유동·구조·전기화학 모델링 및 최적설계 역량을 보유하고 있습니다. - 실험–EIS–CAE–데이터 분석을 연계하여 기업 제품의 문제를 원인 분석부터 설계 개선까지 수행 가능한 연구 체계를 구축하고 있습니다. - 수소·연료전지·수전해·배터리 분야의 정부 R&D 및 기업 산학협력 프로젝트 수행 경험을 보유하고 있습니다. - 국내 연구기관 및 해외 대학 연구진과의 공동연구 경험을 기반으로 융합연구를 수행할 수 있습니다. - 기업 개발 단계에 맞추어 성능평가, 원인 규명, 모델 개발, 설계 최적화 및 진단 알고리즘 개발까지 단계별 공동연구가 가능합니다.
협업 요건
파트너 기대 역할
기업 역할 - 공동연구 대상인 연료전지, 수전해, 배터리 및 관련 부품·시스템의 사양과 설계정보 제공 - 실제 제품 또는 시제품과 운전조건, 성능시험 및 내구시험 데이터 제공 - 현장에서 발생하는 성능 저하, 편차, 열화, 고장 등 핵심 기술문제 및 개발 요구사항 제시 - 연구 결과의 실제 제품 적용을 위한 시제품 제작, 성능 검증 및 양산 적용성 평가 - 필요 시 공동 시험환경 구축 및 실증시험 지원 연구실 역할 - 기업의 기술적 문제를 기반으로 연구개발 목표 및 실험·해석 방법론 수립 - 연료전지·수전해·배터리의 성능 및 전기화학 특성 평가와 EIS 기반 원인 분석 - CFD/FEM을 활용한 열유동, 물질전달, 이상유동 및 구조·열응력 해석 - 실험 및 해석을 통한 성능 저하·제품 편차·고장 원인 규명과 설계 개선안 제시 - 실험·시뮬레이션 데이터를 활용한 AI 기반 성능 예측 및 상태·이상 진단 알고리즘 개발 - 설계변수 최적화 및 개선 모델 제안을 통한 제품 성능·내구성 향상 기술 개발 - 연구 결과의 논문화, 특허화 및 후속 정부 R&D 과제 연계를 통한 공동 기술개발 확대
협업 파트너 희망 요건
- 연료전지, 수전해, 배터리 및 수소·에너지 시스템 관련 제품 또는 핵심 부품을 개발·제조하는 기업 - 실제 제품의 성능 향상, 내구성·신뢰성 개선, 고장 및 성능 편차 원인 규명 등 구체적인 기술개발 수요를 보유한 기업 - 제품 사양, 운전조건, 성능시험 및 EIS 등 연구에 필요한 실험·운전 데이터를 공동연구 목적으로 제공하고 활용할 수 있는 기업 - 시제품 제작 및 실증시험이 가능하며, 연구실의 실험·CFD/FEM·전기화학 모델링 결과를 실제 제품 설계에 적용할 의지가 있는 기업 - 단기 기술자문뿐 아니라 산학공동연구, 정부 R&D 과제, 특허 및 기술사업화 등 중장기 공동 기술개발을 희망하는 기업