천연가스는 전체 에너지원 중 약 25% 이상을 차지하는 주요 화석연료로, 그 주성분인 메탄 (CH4)은 지구온난화지수 (Global Warming Potential, GWP)가 이산화탄소 대비 28배에 달하는 강력한 온실가스이다. 그러나 천연가스의 생산과 이동, 추출 과정에서 발생하는 메탄은 낮은 농도 (0.1-1.0 vol%)와 불안정한 유량으로 인하여 배출량 규제에 어려움이 있어 이를 효과적으로 처리할 수 있는 촉매 개발이 필수적이다. 희박 메탄산화 반응 (Lean Methane Oxidation, LMO)은 배기가스 내 메탄을 완전 연소시켜 이산화탄소와 물로 전환하는 친환경적인 반응으로, Pd/CeO2 촉매가 가장 우수한 활성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 이는 CeO2의 강한 금속과 지지체 간 상호작용 (Strong Metal-Support Interaction, SMSI)과 높은 산소 저장용량, 그리고 우수한 산화환원 성질(Ce3+ ↔ Ce4+)에서 기인한다. 선행연구에 따르면, Pd/CeO2 촉매를 기존의 IWI (Incipient Wetness Impregnation) 방법보다 기계화학적 촉매합성법인 볼 밀링 (Ball-milling) 방법으로 합성할 때 더 높은 활성과 안정성이 보고된 바 있다. 따라서, 본 연구에서는 볼 밀링 방법을 적용하여 Pd/CeO2 촉매를 제조하고, LMO 반응에 대한 활성을 평가하였다. 그 결과, Pd/CeO2-5Hz 촉매가 가장 높은 메탄 전환율과 TOF (Turn-over Frequency), 가장 낮은 활성화 에너지를 나타내었다. 촉매의 특성 분석에 따르면, 이는 볼 밀링 과정에서 형성된 풍부한 PdCUS (Coordinatively unsaturated Pd sites)가 메탄의 활성화에 중요한 역할을 한 것으로 해석된다. 본 연구는 단순한 합성법을 통해 메탄 저감 촉매를 개발할 수 있는 새로운 가능성을 제시하며, 향후 대기질 개선과 온실가스 저감에 기여할 것으로 기대된다.