국내 연구진, 알코올 함유 '반도체 폐수' 완전분해 성공..산업계 적용키로

한국과학기술연구원(KIST)이 반도체 폐수를 완전 분해하는 광촉매 기술을 개발했다. / 사진=게티이미지뱅크

국내 연구진이 반도체 생산 공정에서 불순물 제거에 활용하는 알코올을 완전 분해하는 기술을 개발했다. 이 알코올을 함유한 반도체 폐수는 고농도에서 저농도로 낮출 수 있었지만, 이를 완전 분해한 건 이번이 처음이다. 경기도 평택·이천에 대규모 반도체 생산라인이 신설되는 만큼, 향후 늘어나는 폐수 처리 수요에 대한 대비가 가능해질 전망이다.

한국과학기술연구원(KIST)은 28일 김상훈 극한소재연구센터 박사 연구팀이 물속의 미량 알코올을 완전 분해할 수 있는 광촉매 재료를 개발했다고 밝혔다. 이번 연구 내용은 국제학술지 '화학공학 저널'(Chemical Engineering Journal)에 게재될 예정이다.


알코올은 반도체나 전자제품 표면에 있는 불순물을 제거하기 위해 쓰인다. 알코올류는 물과 잘 섞이는 성질이 있어 물리적 방법으로는 완전 분리하기 어렵다. 이처럼 알코올을 함유한 반도체 폐수는 업계 난제 중 하나였다. 삼성전자의 경우 일일 약 7만톤(t)의 반도체 폐수가 발생할 정도다. 특히 이번 연구는 알코올 폐수를 처리할 마땅한 방법이 없다는 업계 애로사항을 청취한 뒤 이뤄졌다.

그동안 고농도의 알코올 폐수는 저농도로 낮추는 방법이 활용됐다. 저농도로 1차 처리된 알코올 폐수는 다량의 깨끗한 물로 희석된 이후 방류돼왔다. 기존에는 10ppm의 알코올 폐수를 1ppm 이하 농도로 낮추려면 처리하고자 하는 폐수의 10배에 해당하는 깨끗한 물을 희석 용도로 투입하는 한계가 있었다.

연구팀은 '고도산화공정'에서 촉매제로 활용되는 산화철에 극미량의 구리를 첨가했다. 이를 통해 알코올을 함유한 반도체 폐수를 완전 분해하는 결과를 얻었다. 특히 연구팀이 개발한 광촉매를 수처리 공정에 활용하면, 물을 거의 사용하지 않고도 이를 구현할 수 있었다.


연구팀은 실제 반도체 공정의 폐수에 광촉매 기술을 적용했다. 그 결과, 실험실에서 예측한 수준으로 알코올이 분해 성능을 나타냈다. 실제 적용 가능성이 크다는 사실을 입증한 것이다.

김상훈 KIST 박사는 "평택과 이천에 대규모 반도체 생산라인의 신설이 예정돼 있어 향후 반도체 폐수처리 수요도 빠르게 증가할 것"이라며 "이번 연구는 적은 자원과 비용으로 반도체 폐수를 효과적으로 처리하는 해결책을 제공할 수 있을 것"이라고 밝혔다.

반도체 폐수 분해 기작. / 사진제공=한국과학기술연구원(KIST)