반도체 및 디스플레이 식각·증착 공정에서 배출되는 과불화화합물(PFCs)은 지구온난화 지수(GWP)가 CO2 대비 수천 배에 달하는 강력한 온실가스이다. 기존 열분해 처리 공정 에서는 HF, SOx 등 부산물이 배관 부식과 스크러버 폐색을 유발한다. 본 연구에서는 γ -Al2O3와 CaCO3를 주성분으로 한 혼합 화학반응 고정제를 개발하고, 저온(600℃) 환경 에서 CF4, SF6, NF3의 처리효율 및 최적 운전 조건을 도출하였다. 소형 반응기 실험 결 과 γ-Al2O3:CaCO3 = 4:6 조성비가 최적임을 확인하였고, Honeycomb 구조체와의 교호 배치를 통해 CF4 처리효율이 72.4%에서 91.3%로 향상되었다. 파일럿 스케일 반응기 (1,000H × 245Ø mm)에서는 반응온도 600℃, 대상가스 농도 2,000 ppm, GHSV 6,000 cm3/g·h 이하 조건에서 CF4, SF6, NF3 모두 99% 이상의 안정적인 처리효율을 달성하였 다. 본 연구는 PFCs 분해와 불소의 고체상 고정화를 동시에 달성하는 열-촉매 하이브리 드(Heat-Catalyst Hybrid) 기반의 차세대 저온 처리 기술을 제시한다.

Perfluoro Compounds (PFCs) emitted from semiconductor and display etching and deposition processes are potent greenhouse gases with global warming potentials thousands of times higher than CO2. Conventional thermal decomposition generates by-products such as HF and SOx, causing pipe corrosion and scrubber clogging. In this study, a mixed chemical fixative composed of γ-Al2O3 and CaCO3 was developed, and optimal operating conditions for CF4, SF6, and NF3 treatment at low temperature (600℃) were derived. Small-scale reactor experiments identified the optimal composition ratio of γ-Al2O3:CaCO3 = 4:6, and alternating placement with Honeycomb γ-Al2O3 structures improved CF4 removal efficiency from 72.4% to 91.3%. In the pilot-scale reactor (1,000H × 245Ø mm), stable removal efficiencies exceeding 99% were achieved for all three PFCs at 600℃, 2,000 ppm, and GHSV ≤ 6,000 cm3/g·h. This study presents a next-generation low-temperature Heat-Catalyst Hybrid technology capable of simultaneous PFC decomposition and fluorine fixation.

국문요약
Abstract
1. 서 론
2. 이론적 배경
    2.1. PFCs의 환경적 특성
    2.2. 기존 PFCs 처리 기술 현황
    2.3. γ-Al2O3 및 CaCO3 기반 고정제 선행연구
3. 연구 내용
    3.1. 실험 장치 구성
    3.2. 실험 조건
4. 분석 결과
    4.1. 혼합 고정제 조성비 최적화
    4.2. 고정제 탑재량 및 구조에 따른 영향
    4.3. 반응 메커니즘 분석
    4.4. Pilot-scale 반응시스템 최적화
    4.5. 8시간 연속 운전 내구성 평가
5. 결 론
참 고 문 헌

• 정탁교(호서대학교 안전행정공학과 박사과정) | Jung Tak Kyo (Department of Safety Administrative Engineering, Hoseo University, Ph.D. Candidate)
• 조규선(호서대학교 안전행정공학과 부교수) | Cho Gyu Sun (Department of Safety Administrative Engineering, Hoseo University, Associate Professor) Corresponding author