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본 발명은 플라즈마의 전력, 공정 시간, 유입되는 가스의 유량 등의 조건을 선택적으로 조절하여 식각 깊이 및 식각 정도를 제어한 플라즈마 식각 공정을 통해 얇게 제작된 거친 표면의 고분자 전해질막을 연속적인 열처리 공정을 통하여 표면의 평탄화를 유도한 기계적 안정성이 유지되는 초박막 전해질막을 제작하였음. 이렇게 제작된 초박막 두께의 전해질막은 막 저항 감소를 통한 성능 향상과 동시에 연료전지 제작 및 구동 시, 전해질막의 기계적 강성을 확보 가능한 효과를 기대할 수 있음. 제작된 초박막 전해질막을 연료전지에 적용 시, 오믹 저항 감소 및 이온전도도 향상으로 인한 높은 성능을 확보할 수 있었음. 이러한 결과를 통해, 플라즈마 식각 및 열처리 연속 공정을 이용하여 특정 막의 물리적/화학적 특성을 유지 또는 향상시킴과 동시에 초박막 전해질막 제작이 가능한 기술로서의 응용이 가능함을 시사함. 또한 다양한 작동 환경에서 우수한 성능 향상을 유도할 수 있고, 선택적으로 원하는 용도에 맞추어 전해질막의 두께를 미세하게 조절하고, 표면 거칠기를 조절할 수 있기 때문에 확장성이 높은 기술이라고 판단됨.