켄텍·고려대, 반도체 폐수 광분해 고효율 광촉매 기술 개발

- 맹독성 폐수, 빛으로 친환경 처리

- 산업 폐수 처리 비용 효율적이고 지속 가능한 해결책 제시

연구진 사진. (왼쪽부터) 서동한 교수, 김영진 교수, 알리 아부-엘란와르 박사, 김선우 박사. (자료제공 한국에너지공과대학교)

반도체 폐수 광분해 모식도. (자료제공 한국에너지공과대학교)

한국에너지공과대학교(켄텍)는 서동한 교수 연구팀이 고려대학교 김영진 교수 연구팀과 공동으로 반도체 제조 공정에서 발생하는 치명적인 맹독성 폐수를 친환경적으로 처리할 수 있는 고효율 광촉매 기술을 개발했다고 8월 18일 밝혔다.

반도체와 디스플레이 제조 공정에 현상액 등으로 필수적으로 쓰이는 ‘테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH)’는 수생태계와 인체에 신경독성을 유발하는 맹독성 화학물질이다. 기존의 화학적·생물학적 폐수 처리 방식은 막대한 에너지가 소모되거나 고농도의 2차 슬러지가 발생하는 등 현장 적용에 한계가 있었다.

연구팀은 이러한 한계를 해결하기 위해 반도체 웨이퍼 생산 공정에서 버려지거나 저평가되던 저순도 흙(규조토)에 주목했다. 연구팀은 60도 미만의 수중 대기압 플라스마 공정을 세계 최초로 적용해, 저순도 흙 내부의 미세한 구멍들에 산소 결함이 포함된 이산화티타늄(TiO₂-x) 나노층을 균일하게 합성하고 고정하는 데 성공했다.

이렇게 개발된 신형 나노 복합 광촉매 ‘DE 700’은 가시광선을 포함한 넓은 태양광 영역에서 탁월한 흡수력을 보였다.

또한 이 촉매는 고온 가열이나 유해 화학 첨가물 없이 물속에서 단시간에 합성할 수 있어 기존 방식 대비 에너지 소모가 적고 탄소 발자국을 최소화할 수 있는 진정한 의미의 친환경 기술로도 평가받는다.

연구팀은 이번 성과에 대해 “반도체 웨이퍼 생산에서 버려지고, 쓸 수 없는 저순도 흙을 고부가가치 환경 소재로 업사이클링하고, 효율적인 플라스마 공정을 결합해 까다로운 산업 폐수 처리에 비용 효율적이고 지속 가능한 해결책을 제시했다”고 설명했다.

이번 연구는 기후에너지환경부 산하 한국환경산업기술원(KEITI) 및 한국에너지기술평가원(KETEP) 등의 지원을 받아 수행했다. 연구 결과는 환경·에너지 분야 국제학술지 ‘서스맷(SusMat)'에 지난 8월 10일 게재됐다.

[Ceramic Korea (세라믹뉴스)=이광호 ]