국내 연구진이 플라즈마-촉매 반응 과정에서 특정 촉매물질의 활성저하 양상과 이에 따른 화학 반응의 경로 변화를 최초로 규명했다.

이대훈 한국기계연구원(원장 임용택) 박사팀과 조선대학교의 공동연구팀은 Cu/ZnO/γ-Al₂O₃ 촉매를 이용한 메탄올 플라즈마 분해반응 시, 촉매 표면에 발생하는 화합물의 흡착·산화로 인해 촉매 활성 저하가 일어나며, 이것이 반응 경로를 변화를 가져와 생성물이 변화 될 수 있음을 밝혔다. 

이 변화는 기존의 촉매반응에서 생성되지 않는 탄화수소종의 생성에도 영향을 준다는 점도 함께 알아냈다. 

플라즈마-촉매 융합 반응 기술은 서로 상반된 장단점을 갖는 플라즈마와 촉매의 반응 특성을 융합해 각 방식의 장점만을 활용해 시너지를 얻는 기술이다. 플라즈마 이용 화학공정은 특정 물질을 선택적으로 생성하는 정도가 기존 촉매반응보다 약하지만 고온을 필요로 하는 기존 공정보다 낮은 상온에서도 반응이 가능하다는 장점이 있다. 

사실 기존의 플라즈마-촉매 융합 반응 관련 연구는 주로 오존을 활용해 오염물질을 산화시켜 제거하기 위한 반응 연구에 치중돼 왔다. 더욱이 플라즈마와 촉매의 융합으로 인한 구체적인 반응기구에 대한 연구가 제대로 이뤄지지 않았다. 

이대훈 박사는 "플라즈마-촉매 융합 반응을 통해 촉매 기반의 기존 화학공정들 중 공정비용과 반응 조건 등 한계가 있는 특정 화학반응들의 난제를 해결해 줄 수 있을 것"이라며 "앞으로 이를 적용한 메탄 기반 화학산업에 기여할 것이라고 생각한다"고 기대감을 나타냈다.

이번 연구는 플라즈마 분야의 저널인 '플라즈마 프로세스 폴리머'의 5월호 표지로 선정됐다.