본 발명은 분리막을 이용한 HI 농축 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명에 따르면, 열화학적 물분해 수소 제조 공정에서 HI를 농축하는 방법으로서, (a) 분젠반응에 의해 생성되는 황산을 농축하는 단계; 및 (b) 상기 분젠반응에 의해 생성되는 요오드화수소산 용액 및 상기 농축된 황산 용액을 분리막 모듈로 유입하여 상기 요오드화수소산 용액을 농축하는 단계-상기 분리막 모듈에서 상기 요오드화수소산 용액에 포함된 물은 삼투압에 의해 상기 황산 용액 측으로 이동함-를 포함하는 열화학적 물분해 수소 제조 공정에서 HI 농축 방법이 제공된다.