플라즈마 활용하면 금속촉매의 수명 연장 가능해진다

[대전·충청=이데일리 박진환 기자] 산화된 금속 촉매를 환원할 때 플라즈마를 활용하면 일반적인 열 환원 반응보다 낮은 온도에서 더 빠르게 환원되는 현상과 그 원리가 국내 연구진에 의해 규명됐다.

한국기계연구원은 플라즈마연구실 이대훈 박사팀이 플라즈마-촉매 융합 반응 과정에서 금속 촉매의 환원을 효과·효율적으로 진행시킬 수 있는 기술적 방법을 찾아 플라즈마-촉매 융합 반응 연구의 새로운 방법론을 제시했다고 14일 밝혔다.

대부분의 화학공정은 원하는 물질을 선택적으로 반응 생성물로 만들어 내는 촉매 반응에 기반하며, 이 때 사용되는 금속 촉매는 반복 사용에 따라 산화되며 촉매로서의 기능을 잃게 된다.

촉매의 기능을 회복시키기 위해서는 일반적으로 열 환원 반응을 활용하는데 이는 고온의 환원기체를 공급, 금속산화물에서 금속상태로 환원을 시키는 방법이다.

이 때 고온이 촉매의 구조변화를 일으키기 때문에 환원된 촉매의 성능은 충전식 배터리와 유사하게 지속적으로 감소하고, 결국은 촉매를 교체해야 한다.

이대훈 박사와 조선대 공동 연구팀은 이번 연구에서 금속촉매를 환원할 때 플라즈마를 활용하면 열 환원 반응 보다 낮은 온도에서 더욱 빠르게 환원시킬 수 있다는 점을 알아냈다.

이 박사는 “플라즈마-촉매 융합 반응을 통해 산화된 금속촉매를 보다 낮은 온도에서 빠르게 환원시킴으로써 금속 촉매의 구조변화를 막을 수 있고 결과적으로 촉매 교체시기를 지연하는 것이 가능해 질 것”이라며 “이번에 밝혀진 새로운 환원 원리를 적용해 우리나라 화학 산업에 기여하고 싶다”고 말했다.

한편 이번 연구는 유럽 내 촉매 관련 화학 분야에서 가장 권위 있는 저널로 지난달 18일 발행된 ‘CHAMCATCHEM Vol.8, Issue 4’ 표지논문으로 선정됐다.