한국연구재단, 반도체 폐수 여과막 ‘오염 원인’ 소재별 규명 연구 소개

[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 실제 반도체 공장에서 배출되는 폐수를 정화하는 여과막(분리막)이 막히는 원인을 소재별로 과학적으로 규명했다.

이에 따라 폐수 재이용 공정을 더욱 안정적이고 경제적으로 설계할 수 있는 핵심 기술적 토대를 마련했다.

한국연구재단은 한경국립대학교 노호정 교수 연구팀이 실제 반도체 폐수를 대상으로 알루미나 세라믹 분리막과 폴리에테르설폰(PES) 고분자 분리막의 유기·무기 복합오염 특성을 비교하고, 소재별 오염물질 축적 메커니즘을 규명했다고 9일 밝혔다.

기존 연구는 인공 폐수나 단일 오염물질을 대상으로 진행돼 실제 반도체 폐수의 복잡한 오염 현상을 설명하는 데 한계가 있었다.

반면 연구팀은 48시간 동안 실제 폐수 여과 실험을 진행해 두 분리막 모두에서 실리카–단백질 및 금속이온–유기물 복합체가 핵심 오염 원인임을 밝혔다.

특히 이번 연구에서는 일반적으로 오염에 강하다고 알려진 세라믹막이 실제 반도체 폐수 적용 시 고분자막보다 성능 저하가 크게 나타난다는 점을 확인했다.

세라믹막의 최종 투과유량은 초기 대비 94.3% 감소한 76.4LMH를 기록해, 고분자막(239.5 LMH, 81.8% 감소)의 3분의 1 수준에 그쳤다.

또 연구팀은 세라믹막 표면의 수산화알루미늄(Al–OH) 작용기에 철 이온이 선택적으로 결합한 뒤, 그 위에 휴믹물질이 추가로 축적되는 ‘소재 특이적 오염 경로’를 원인으로 밝혀냈다.

막의 구멍 크기나 친수성뿐만 아니라 폐수 성분과 막 표면 간의 화학적 상호작용이 복합오염을 결정짓는 핵심 요인임을 증명한 것이다.

노호정 교수는 “폐수 성분과 분리막 표면의 화학적 상호작용을 고려해 적합한 막 소재를 선정할 수 있는 과학적 근거를 제시했다”며 “폐수의 철·실리카·유기물 조성을 반영한 공정 설계와 세정·교체 비용 절감에 기여할 것”이라고 설명했다.