인천대학교 기계공학과 목표 로드맵

이 연구는 기계공학을 기반으로 자연 유래 소재를 활용하여 재생 의료, 친환경 에너지 등 미래 핵심 산업의 난제를 해결하는 융합 연구라는 점에서 학문적 의의가 있습니다. 특히 기초 연구 성과를 실제 산업에 적용 가능한 기술로 발전시켜 학문과 산업의 가교 역할을 수행합니다.

인천대학교 TBMFLAB은 해조류, 실크 등 자연 소재를 고도화하여 인체 친화적이고 생분해성이 뛰어난 차세대 생체 재료를 개발합니다. 이 재료를 바탕으로 줄기세포를 탑재해 조직 재생을 돕는 마이크로니들 기술과 3D 프린팅을 이용한 인공 조직 지지체(스캐폴드)를 제작하고 있습니다. 더 나아가, 개발된 생체 재료를 생분해성 배터리나 수분 증발 원리의 에너지 생성 기술에 적용하여 지속 가능한 미래 기술을 연구합니다.

이 연구는 재료의 멀티스케일 구조를 정밀하게 설계하여, 기존에 해결하기 어려웠던 연료전지의 성능과 내구성이라는 상충 관계(trade-off)의 문제를 동시에 해결하는 통합적 접근법을 제시합니다. 이는 차세대 에너지 변환 장치의 근본적인 난제를 해결하는 핵심 원천 기술을 확립했다는 점에서 중요한 학문적 의의를 가집니다.

인천대학교 김상문 교수 연구팀은 수소 연료전지의 상용화를 가로막는 내구성 저하와 성능 불안정 문제를 해결하기 위해 '멀티스케일 구조화 기술'을 개발했습니다. 이 기술은 3차원 계층 구조와 상호침투 고분자 네트워크(IPN)를 적용하여 전해질막의 기계적 강도를 획기적으로 높입니다. 또한, 전극과 기체 확산층의 미세 구조를 최적화하여 물의 생성 및 배출을 정밀하게 제어함으로써 수분 관리 효율을 극대화합니다. 이를 통해 다양한 운전 환경에서도 안정적인 고성능을 발휘하는 차세대 연료전지 핵심 부품의 통합 솔루션을 제공합니다.