최지현 석사과정 학생

국립공주대학교(총장 임경호) 미래자동차공학과 최지현 석사과정(지도교수 한재영)이 에너지 분야 세계적 권위의 국제학술지 Fuel에 「Exergy performance and System-Level evaluation of cooling Topologies for Multi-Stack PEMFC hybrid light aircraft」라는 제목의 논문을 게재하며, 수소 기반 미래항공모빌리티 분야에서 우수한 연구성과를 거뒀다.

Fuel은 연료, 에너지 변환, 수소에너지, 탄소중립 기술 분야를 대표하는 SCI급 국제학술지로, JCR 기준 상위 10%에 해당하는 저명 학술지다. 이번 논문 게재는 국립공주대학교 미래자동차공학과 한재영 교수 연구팀이 수소연료전지 기반 미래항공 추진시스템, 열관리, 에너지관리 및 시스템 통합 설계 분야에서 보유한 연구역량을 국제적으로 인정받았다는 점에서 의미가 크다.

이번 연구는 수소연료전지를 적용한 다중 스택 PEMFC 하이브리드 경항공기 추진시스템을 대상으로, 항공기 운항 중 발생하는 부하 변화와 열적 불균형 문제를 시스템 수준에서 분석한 연구다. 최지현 석사과정은 실제 경항공기 비행 프로파일을 반영한 통합 시스템 모델을 구축하고, 연료전지 스택, 배터리, 추진시스템, 공기공급계 및 열관리 시스템을 함께 해석해 냉각 구조가 항공기 성능에 미치는 영향을 정량적으로 평가했다.

특히 병렬형, 직렬형, 직병렬형 냉각 구조를 비교한 결과, 병렬형 냉각 구조가 직렬형 대비 보조동력 소비를 약 45~50% 저감하고, 연료전지 효율을 약 5~8% 향상시키는 것으로 나타났다. 또한 연료전지 스택과 열관리 시스템의 엑서지 손실을 최대 57%까지 줄일 수 있음을 확인했다.

이번 연구는 수소항공기용 연료전지 시스템에서 냉각 유로 설계가 단순한 열관리 부품 설계를 넘어, 수소 소비량과 운항 효율을 좌우하는 핵심 기술임을 제시했다는 점에서 의미가 크다. 연구팀은 엑서지 분석과 TOPSIS 기법을 적용해 고효율·저손실 수소연료전지 시스템 설계를 위한 평가 기준을 제시했다.

최지현 석사과정은 “이번 연구를 바탕으로 수소 기반 미래항공모빌리티와 친환경 추진시스템 분야에서 실제 산업 적용으로 이어질 수 있는 연구를 지속하겠다”고 말했다.

지도교수인 한재영 교수는 “수소연료전지 항공기는 출력 안정성, 열관리, 에너지관리, 시스템 경량화가 동시에 해결되어야 하는 고난도 융합기술 분야”라며 “이번 연구는 다중 스택 연료전지 시스템의 냉각 구조를 항공기 운항 조건과 연계해 평가했다는 점에서 학술적 의미뿐 아니라 산업적 활용 가능성도 크다”고 밝혔다.

한편 국립공주대학교 한재영 교수 연구팀은 수소연료전지 기반 미래항공모빌리티 추진시스템, 전기차·수소차 열관리, 히트펌프 설계 및 제어 기술, 시스템 통합 해석 및 제어 분야에서 연구성과를 지속적으로 발표하며 글로벌 연구 경쟁력을 확대해 나가고 있다.