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[신기술] KIST연구팀(김상훈·문건희 박사 연구팀), 반도체 폐수 내 알코올 처리 신기술 개발
이름 관리자 waterindustry@hanmail.net 작성일 2022.11.03 조회수 319
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신기술

 

KIST연구팀(김상훈·문건희 박사 연구팀), 반도체 폐수 내 알코올 처리 신기술 개발

 

펜톤산화법으로 미량 알코올을 빠른 시간 내에 완전히 제거

반도체 폐수처리 비용 및 물 사용량 획기적으로 줄일 수 있어


반도체나 전자제품의 생산 공정 중에는 불순물을 제거하기 위해 많은 양의 물이 사용된다. 알코올류는 표면의 불순물을 제거하기 위해 사용되는데, 사용된 알코올은 물과 함께 산업 폐수로 배출되며, 역삼투압·오존·생물학적 분해 등의 방식으로 처리된다. 이러한 처리 방식은 고농도의 알코올 폐수를 저농도 수준으로 낮추며, 저농도의 알코올 폐수에서 알코올류를 완전히 분해하지는 못한다. 


물에 잘 섞이는 성질이 있는 알코올류는 물리적 방법으로 완전한 분리가 불가능하며, 화학적 또는 생물학적 방법으로는 분리할 수 있으나 그 처리가 매우 비효율적이다. 이러한 이유로 저농도로 1차 처리된 알코올 폐수는 다량의 깨끗한 물로 희석한 후 방류되고 있다.


한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 극한소재연구센터 김상훈·문건희 박사 연구팀이 고도산화공정(Advanced Oxidation Process)에서 촉매제로 사용되는 산화철에 극미량의 구리를 첨가함으로써 물 속 미량의 알코올을 빠른 시간 내에 완전히 분해할 수 있는 광촉매 재료를 개발했다고 밝혔다. 


연구진은 수처리 고도산화공정 중 산화제와 촉매를 사용하는 펜톤산화법을 사용했다. 일반적으로 펜톤산화법에서 알코올류는 라디칼 생성을 검증하는 시약으로 사용되지만 이번 연구에서는 제거 목표 물질로 주목한 것이 특징이다. 이 기술로 반도체 폐수처리에 투입되는 비용과 수자원을 획기적으로 줄일 수 있다. 기존에는 10㎎/L의 알콜 폐수를 1㎎/L 이하 농도로 낮추려면 처리하고자 하는 폐수의 10배에 해당하는 깨끗한 물을 희석 용도로 투입했다. 


하지만, KIST가 개발한 광촉매를 수처리 공정에 활용하면 희석 용도로 투입했던 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 가능성도 입증했다. 


KIST 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.


이 연구는 과학기술정보통신부 국가핵심소재연구단의 소재혁신선도사업과 환경부 환경기술개발사업 및 한국과학기술연구원 주요사업에서 지원 받아 한국과학기술연구원이 수행하였으며, 관련 논문은 화공 및 환경 분야의 대표적인 학술지인 『케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)』에 게재될 예정이다.


[『워터저널』 2022년 11월호에 게재]

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