"햇빛으로 반도체 폐수 정화"…켄텍·고려대, 친환경 광촉매 개발

저온 플라즈마로 맹독성 TMAH 12시간 만에 100% 분해

기존 상용화된 광촉매보다 뛰어난 정화 성능 입증

저온플라즈마 및 규조토를 활용한 고효율 광촉매 합성 및 반도체 폐수 광분해 모식도. (그레픽=켄텍 제공) [email protected]

[나주=뉴시스]이창우 기자 = 한국에너지공과대학교(KENTECH·켄텍)와 고려대학교 공동 연구팀이 햇빛을 활용해 반도체 제조 과정에서 발생하는 맹독성 폐수를 효과적으로 정화하는 친환경 광촉매 기술을 개발했다.

18일 켄텍에 따르면 대학 서동한 교수 연구팀이 고려대 김영진 교수 연구팀과 공동으로 반도체·디스플레이 공정에 사용하는 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH) 폐수를 고효율로 분해하는 친환경 광촉매를 개발에 성공했다.

TMAH는 현상액 등에 사용되지만 수생태계와 인체에 신경독성을 유발할 수 있다. 기존 화학·생물학적 처리 방식은 높은 에너지 소비와 2차 슬러지 발생 등의 한계가 있었다.

연구팀은 반도체 생산 과정에서 버려지던 저순도 규조토에 주목해 60도 미만의 수중 대기압 플라즈마 공정으로 산소 결함을 포함한 이산화티타늄(TiO₂-x) 나노층을 균일하게 합성했다.

(왼쪽부터) 켄텍 서동한 교수, 김영진 교수, 알리 아부-엘란와르 박사, 김선우 박사. (사진=켄텍 제공) [email protected]

개발한 광촉매 'DE 700'을 20ppm 농도의 TMAH 폐수에 넣고 태양광 램프를 조사한 결과 12시간 만에 오염 물질이 100% 분해됐으며, 약 62%는 독성이 없는 암모늄 이온으로 전환됐다.

기존 상용 광촉매 TiO₂-P25의 분해율 29.22%, 전환율 14.11%보다 크게 높은 성능이다.

또 고온 가열이나 유해 화학물질 없이 합성할 수 있어 에너지 소비와 탄소 배출을 줄일 수 있으며, 4차례 반복 사용에서도 91~97%의 정화 효율을 유지했다.

정화수의 식물 발아 실험에서도 생태계 독성이 나타나지 않았다.

연구팀은 이번 기술이 버려지던 저순도 규조토를 고부가가치 환경 소재로 재활용하면서 산업 폐수 문제까지 해결할 수 있는 지속 가능한 기술이라고 설명했다.

이번 연구는 서동한 켄텍 교수와 김영진 고려대 교수가 공동 교신저자로, 켄텍 알리 M. 아부-엘란와르 박사와 김선우 박사가 공동 제1저자로 참여했다.

연구 결과는 환경·에너지 분야 국제학술지 '서스맷(SusMat)' 지난 10일 게재됐다.


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