반도체 생산라인 증설에 따른 폐수처리 수요 증가 대비
반도체나 전자제품 생산 공정에서 표면에 있는 불순물을 제거하기 위해 알코올류가 사용되고, 이를 함유한 폐수는 역삼투압, 오존, 생물학적 분해 등의 방식으로 처리되고 있다.
그러나 이러한 방식으로는 고농도의 알코올 폐수를 저농도로 낮추는 것은 가능하지만 저농도의 알코올 폐수에서 알코올류를 완전 분해 처리하기는 어렵다.
알코올류는 물과 잘 섞이는 성질이 있어 물리적 방법으로는 완전 분리가 불가능하며, 화학적 또는 생물학적 방법으로는 그 처리가 매우 비효율적이기 때문이다.
이 때문에 저농도로 1차 처리된 알코올 폐수는 다량의 깨끗한 물로 희석한 후 방류하고 있다.
한국과학기술연구원(KIST)은 극한소재연구센터 김상훈, 문건희 박사 연구팀이 고도산화공정에서 촉매제로 사용되는 산화철에 극미량의 구리를 첨가함으로써 물속의 미량 알코올을 빠른 시간에 완전히 분해할 수 있는 광촉매 재료를 개발했다고 28일 밝혔다.
연구진은 수처리 고도산화공정 중 산화제와 촉매를 사용하는 펜톤산화법을 사용했다.
펜톤산화법에서 알코올류는 라디칼 생성을 검증하는 시약으로 사용됐으나 이번 연구에서는 제거 목표 물질로 주목한 것이 특징이다.
이는 반도체 폐수처리에 투입되는 비용과 수자원을 획기적으로 줄일 수 있는 수처리 기술이다.
기존에는 10ppm의 알콜 폐수를 1ppm 이하 농도로 낮추려면 처리하고자 하는 폐수의 10배에 해당하는 깨끗한 물을 희석 용도로 투입했다.
그런데 KIST가 개발한 광촉매를 수처리 공정에 활용하면 그만큼의 수자원을 절약할 수 있게 된다.
연구팀은 실제 반도체 공정에서 폐수를 받아와 개발한 광촉매를 적용했으며, 그 결과 실험실에서 보였던 것과 비슷한 알코올 분해 성능을 보여 실제 적용 가능성이 크다는 사실도 입증했다.
김상훈 KIST 박사는 “평택과 이천에 대규모 반도체 생산라인의 신설이 예정되어 있어 향후 반도체 폐수처리 수요도 빠르게 증가할 것으로 예상된다”라면서, “이번 연구결과는 적은 자원과 비용으로 반도체 폐수를 효과적으로 처리하는 해결책을 제공할 수 있을 것”이라고 설명했다.
이 연구결과는 화공 및 환경 분야의 대표적인 학술지인 Chemical Engineering Journal(IF: 14.610, JCR(%): 2.465)에 게재 예정이다.
