본 연구센터의 목표를 달성하기 위해 3개의 전문연구 그룹으로 센터를 구성함. 1그룹은 계산화학 연구팀과 실험연구팀 간의 상호보완적인 연구를 통해 150°C 내외의 저온에서도 높은 활성을 보이는 귀금속 산화촉매 및 금속산화물 환원촉매를 개발함. 이를 통해 최적의 촉매 구조와 반응 메커니즘을 도출하고 나노 단위에서 제어된 최적 촉매를 합성함. 2그룹은 1그룹 계산화학 연구팀과의 협력연구를 통해 입자상물질 (PM) 저온연소 촉매와 NOx 및 탄화수소 흡착제를 개발함. 전산유체해석을 이용해 PM 분리필터 (DPF) 내 유체 거동을 해석하고 슬러리코팅 기법을 개발하여 촉매와 흡착제를 일체화한 필터를 개발함. 3그룹은 열화 및 피독으로 인한 촉매 비활성화 메커니즘을 해석하고 반응속도식을 도출함. 이를 통해 비활성화 억제 방안을 도출하여 촉매의 내구성을 향상시키고 상용 자동차 정화시스템에서의 성능 및 수명을 확인함. 또한 개별 장치 및 전체 정화시스템을 제어할 수 있는 자가 학습 기반의 제어 알고리즘과 문제 발생 시 이를 정확하게 진단할 수 있는 이상 진단 알고리즘을 구축하여 에너지 소모와 배출량을 최소화할 수 있는 통합 제어시스템을 개발함. 그룹 간 유기적 협력연구를 통해 초저에너지-초저배출을 동시에 달성하는 미래형 자동차 기술을 개발함. 원천기술 개발 후 중소기업 컨소시엄, 참여대기업과의 연계를 통해 실제 완성차에서의 성능을 확인하고 이를 토대로 최적화 및 상용화를 추구함. 사업 종료 후 사업단 자체 창업을 최종목표로 하며, 파생기술은 컨소시엄 참여 중소기업으로 기술이전을 통해 양도하여 국내 자동차 부품 산업의 경쟁력을 향상시킴.

본 연구과제에서는 메탄 기반 가스로부터 직접 탈수소방향족화 반응을 통해 BTX를 효율적으로 얻는 촉매 시스템을 개발하고자 하며, 상세하게는 ① 경질 탄화수소 (프로판, 에탄 및 올레핀)가 도입된 메탄의 직접 방향족화 반응 시스템 구축, ② 공정변수 최적화를 통한 BTX 수율 향상, ③ 이원기능 촉매의 물리화학적 특성 최적화를 통한 BTX 수율 극대화, ④ 조촉매의 도입을 통한 촉매의 반응성 증진, ⑤ 촉매 입자의 나노화 및 고정화법을 통한 고분산화, ⑥ 촉매의 산 특성 및 기공특성 조절을 통한 반응 안정성 개선, ⑦ 대용량 반응 시스템 상에서의 촉매 성능 평가, ⑧ 촉매의 탄소침적 저항성 증진을 통한 장기 활성 개선, ⑨ 촉매의 재생조건 최적화를 통한 장기 활성 개선, ⑩ 촉매의 물리화학적 특성 분석을 통한 반응활성과의 관계 규명 등의 연구내용을 포함한다. 1차 년도에는 반응장치 및 분석시스템을 구축하고, 활성 상으로 전이금속이 담지된 이원기능 촉매 제조 및 고분산화를 통해 촉매의 활성을 증진하고자 한다. 2차 년도에는 이원기능 촉매의 물리화학적 특성 최적화 및 공정변수 최적화를 통해 촉매의 활성 및 반응 안정성을 개선하고자 한다.