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(대전=연합뉴스) 이주영 기자 = 플라스마를 이용해 산화된 금속 촉매를 기존 방식보다 낮은 온도에서 더 빠르게 효율적으로 환원시켜 촉매의 수명을 연장할 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다.

한국기계연구원(KIMM)은 14일 플라스마연구실 이대훈 박사와 조선대 공동 연구팀이 플라스마-촉매 융합 반응 과정에서 금속 촉매 환원을 효과적, 효율적으로 진행할 수 있는 새로운 기술적 방법을 찾아냈다고 밝혔다.

한국기계연구원(KIMM) 플라스마연구실 이대훈 박사의 플라스마-촉매 융합반응 연구가 게재된 유럽 학술지 'CHEMCATCHEM' 표지. [한국기계연구원 제공]

대부분 화학공정에는 원하는 물질을 선택적으로 만들어내는 촉매 반응이 사용된다. 이때 사용되는 금속 촉매는 반복해 사용하면 산화돼 촉매 기능을 잃게 된다.

촉매의 기능을 회복시키기 위해 일반적으로 고온의 환원 기체를 공급, 금속산화물에서 산소를 떼어내 금속상태로 되돌리는 열환원 반응이 사용된다. 하지만 이 방법은 고온으로 촉매의 구조변화가 일어나 환원된 촉매의 성능은 지속해서 떨어지는 문제가 있다.

연구진은 이 연구에서 금속촉매를 환원할 때 플라스마를 활용하면 열환원 반응보다 낮은 온도에서 금속촉매를 더 빠르게 환원시킬 수 있다는 사실을 밝혀냈다.

환원기체인 수소에 플라스마를 가하면 기체가 방전돼 화학적으로 반응하기 쉬운 수소 라디칼로 변한다.

기존 열환원 반응에서는 수소 분자가 금속 촉매에 흡착된 뒤 이미 흡착된 산소와 결합해 떨어져 나오는 과정을 거쳐 금속촉매가 환원되지만 수소 라디칼은 금속 촉매에 흡착되지 않고 산소와 직접 결합해 OH 라디칼을 형성한 후 바로 금속 촉매에서 분리돼 환원 속도가 훨씬 빠르다고 연구진은 설명했다.

이대훈 박사는 "플라스마-촉매 융합 반응을 통해 산화된 금속촉매를 보다 낮은 온도에서 빠르게 환원시킴으로써 금속 촉매의 구조변화를 막을 수 있고 결과적으로 촉매 교체 시기를 지연하는 것이 가능해질 것"이라며 "이번에 밝혀진 새로운 환원 원리를 적용해 화학산업에 기여하고 싶다"고 말했다.

이 연구 결과는 유럽의 촉매 관련 화학 분야 학술지(CHEMCATCHEM, 2월 18일자)에 표지 논문으로 게재됐다.

한국기계연구원(KIMM) 플라스마연구실 이대훈 박사

scitech@yna.co.kr

출처:http://www.yonhapnews.co.kr/bulletin/2016/03/14/0200000000AKR20160314079100063.HTML