반도체 불순물 제거 쓰이는 알코올 포함 폐수 처리 곤란
KIST 연구팀, 광촉매 이용해 물 사용 줄이는 분해기술 개발

정밀성이 필요한 반도체나 전자제품을 생산할 때는 표면에 붙은 불순물을 제거하기 위해 알코올류 용액이 사용된다. 한국은 반도체 선진국이라고 불리는 만큼 반도체 폐수도 많이 발생한다. 반도체 제조 대기업 한 곳에서 하루에 나오는 반도체 폐수는 약 7만t에 이른다.

현재는 반도체 폐수를 처리할 때 역삼투압 방법, 오존, 생물학적 분해 등 방식을 활용한다. 이 같은 방법은 고농도의 반도체 폐수를 저농도로 낮추는 것은 가능하겠지만 알코올류를 완전히 분해처리 하는 것은 어렵다.

한국과학기술연구원(KIST) 극한소재연구센터 연구팀은 빛으로 분해반응을 촉진시킬 수 있는 광촉매 재료에 극미량의 구리를 포함시켜 반도체 폐수를 처리할 수 있는 방법을 개발했다고 28일 밝혔다. 이번 연구 결과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘화공학 저널’에 실렸다.

알코올류는 물과 잘 섞이기 때문에 물리적 방법으로는 완전히 분리가 어렵다. 화학적, 생물학적 처리법도 있기는 하지만 비효율적이고 비용이 많이 든다. 이 때문에 다량의 깨끗한 물로 희석한 다음 방류하는 방법이 일반적으로 활용되고 있다.

연구팀은 일반 산화제보다 강력한 산화력을 가진 물질로 물 속 오염물질을 제거하는 고도산화공정에 산화철과 극미량의 구리를 촉매로 활용하는 방법을 개발한 것이다. 이번 기술을 활용하면 반도체 폐수에 투입되는 수자원과 비용을 획기적으로 줄일 수 있게 됐다. 기존에는 10의 알코올 폐수를 1 이하 농도로 낮추려면 처리하고자 하는 폐수의 10배 이상의 깨끗한 물이 필요했다. 그러나 이번 기술을 활용하면 물을 거의 사용하지 않고도 반도체 폐수를 인체에 무해한 수준으로 분해해 배출이 가능한 것으로 확인됐다. 연구팀은 실제로 반도체 공정에서 발생하는 폐수를 받아 이번 기술로 분해한 결과 실험실과 똑같은 수준으로 분해되는 것이 확인됐다.

연구를 이끈 김상훈 KIST 박사는 “경기 평택과 이천에 대규모 반도체 생산라인 신설이 예정돼 있어 반도체 폐수처리 수요도 빠르게 증가할 것”이라며 “이번 연구 결과는 적은 자원과 비용으로 반도체 폐수를 효과적으로 처리하는데 도움을 줄 것으로 기대한다”고 말했다.