반도체 폐수에 남은 알코올을 완전 제거할 수 있는 기술 개발

[아이뉴스24 최상국 기자] 반도체 공장 폐수에 녹아 있는 알코올을 완전히 제거할 수 있는 신기술이 개발됐다. 연구진은 알코올이 함유된 폐수를 희석시키기 위해 그동안 대량으로 사용해 온 물을 아낄 수 있는 새로운 방법이 될 것이라고 기대했다.

반도체나 전자제품 생산 과정에서는 표면에 있는 불순물을 제거하기 위해 알코올류가 사용된다. 알코올을 포함한 폐수는 역삼투압, 오존, 생물학적 분해 등 다양한 방법으로 처리하지만 알코올 농도를 낮출 수는 있어도 완전 분해 처리하기는 어렵다. 이 때문에 현재는 저농도로 1차 처리한 알코올 폐수의 10배에 해당하는 깨끗한 물을 투입해 희석한 후 방류하고 있다.

한국과학기술연구원(KIST) 극한소재연구센터의 김상훈, 문건희 박사 연구팀은 물속에 남아 있는 미량의 알코올을 빠른 시간에 완전히 분해할 수 있는 기술을 개발했다고 발표했다.

연구진은 물속의 유기물을 분해 처리하는 고도산화공정 중 하나인 펜톤산화법을 사용했다. 펜톤산화법은 유기물을 분해할 수 있는 산화제와, 그 산화제를 활성화해 강력한 산화력을 가진 수중 라디칼을 생성하는 촉매제를 사용하는 방법이다. 대표적으로 사용되는 산화제로는 과산화수소가 있고 촉매로는 산화철이나 철이온이 사용된다.

KIST 연구진은 과황산염을 산화제로 이용하고, 촉매제는 산화철에 극미량의 구리를 첨가해 만들었다. 과황산염과 촉매 재료를 폐수에 투입하고 자외선 빛을 쪼이면 촉매재료의 광촉매 활성으로 황산염 라디칼과 OH 라디칼이 다량 생성돼 알코올을 매우 효과적이고 빠르게 분해하는 것을 확인했다.

연구진은 "기존의 펜톤산화법에서 알코올은 라디칼 생성을 검증하는 시약으로 사용돼 왔지만 알코올 자체를 제거 목표 물질로 주목한 연구는 거의 없었다. 반도체 공장에서 미량의 알코올 폐수를 처리하는 마땅한 방법이 없다는 업계 관계자들의 이야기를 듣고 알코올류를 분해 처리 대상으로 삼는 역발상을 한 결과"라고 연구배경을 소개했다.

이 기술을 반도체 폐수처리에 적용하면 비용과 수자원을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 기존에는 10ppm의 알콜 폐수를 1ppm 이하 농도로 낮추려면 처리하고자 하는 폐수의 10배에 해당하는 깨끗한 물을 희석 용도로 투입해야 했다. 연구팀은 실험실의 모델 폐수 뿐만 아니라 실제 반도체 공정에서 나온 폐수를 대상으로 성능을 입증했다고 밝혔다.

김상훈 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 의의를 설명했다.

관련 논문은 화공·환경 분야의 대표적인 학술지인 '케미컬 엔지니어링 저널'에 게재될 예정이다.

◇논문명: Control of copper element in mesoporous iron oxide photocatalysts towards UV light-assisted superfast mineralization of isopropyl alcohol with peroxydisulfate

◇저자 : 레 티 타오 KIST 학생연구원(제1저자), 김상훈 KIST 책임연구원, 문건희 KIST 선임연구원(이상 공동교신저자)

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