반도체 산업에서 발생되는 고농도 폐액은 반도체 세정액으로 초고순도의 산용액을 사용하기 때문에 폐액이라고 하여도 일반 공업용 산용액에 비해 농도가 매우 높은 편에 속한다. 특히 반도체업계를 포함한 IT산업의 급속한 발달로 인하여 불산페액 발생량이 증가하는 추세를 보이고 있다. 규모에 따른 발생량을 추정해보면 국내 반도체 업계에서 연간 15,000ton의 불산폐액이 발생되고 LCD업계와 태양광산업에서 발생되는 불산폐액을 합산하면 국내 발생량은 약 50,000ton 정도로 예상된다. 또한 성장성과 경쟁력으로 볼 때 투자/매출 증가에 따른 폐액 발생 증가분을 예측해보면 향후 5년 내 현재 발생량의 약 2배에 이르게 될 전망이다. 발생된 불산 폐액은 일반적인 생물학적 처리가 불가능하며 현재 물리화학적 처리를 통해서 처리하고 있으나 재활용이 어렵고 2차폐기물이 발생하여 실용성이 떨어진다. 본 연구는 이러한 문제점을 해결하기 위해 반도체 업체에서 발생하는 불산폐액을 분리막을 이용한 투과증발 공정을 통해 수분을 분리하고 불산의 농도를 3배(약 20%, w/w)이상으로 농축을 가능케 하여 폐수 처리에 대한 부담을 줄였으며, 불산폐액에 포함된 이물질을 제거하기 위해 전처리로써 Activation Carbon과 제올라이트를 이용한 흡착법, Struvite 결정화 공법, 암모니아 stripping, 이온교환법을 이용하여 불산폐수 내 포함된 이물질의 제거를 꾀하였다.

In this study, to evaluate the transboundary movement of magnetite waste, the treatment causing possible oxidation and reduction to the highly toxic Cr (VI), as well as other chromium ions must be considered. In this study, we tried to remove chromium using magnetite. The efficiency of chromium removal using magnetite, mixing time, mixing speed, and temperature was evaluated through a jar test. In case of magnetite, the total chromium and hexavalent chromium concentration were rapidly decreased to 0.7 g and 0.35 g, respectively. For mixing speed, the removal efficiency of total chromium was rapidly increased to 150 rpm, but that of hexavalent chromium was almost unchanged. For reaction time, the chromium concentration was almost identical. At 70℃, the removal efficiency of total and hexavalent chromium was 97.2% and 98.8%, respectively; therefore, application of magnetite to actual industrial sites where high-temperature industrial wastewater is generated can be considered.

반도체 소자가 초고집적화 되면서 제조 공정은 다양해지고 더욱 복잡해졌으며, 각 공정 후에는 많은 잔류물과 오염물이 웨이퍼 표면에 남게 된다. 따라서 이 잔류물과 오염물을 제거하는 세정공정은 반도체 공정에서 매우 중요한 과정 중 하나이다. 반도체 제조 공정은 약 400개 단계의 제조공정으로 이루어져 있으며 이들 중 적어도 20% 이상의 공정이 웨이퍼의 오염을 막기 위한 세정공정과 처리공정으로 이루어져 있다. 제조과정에서 발생하는 Water mark를 제거하기 위해 IPA(Iso propyl alcohol)를 사용하여 웨이퍼 표면을 세정 및 건조하는데, 공정 후 배출되는 IPA 폐액의 경우 그 독성으로 인해 미생물이 사멸되어 기존의 처리방법으로는 처리가 어려우며, 이를 폐기물로 위탁 처리하고 있다. IPA 세정공정에서 배출되는 폐액의 IPA농도는 30% 수준으로 기존 증류법을 통한 증발농축으로 IPA를 농축하는데 많은 Utility 비용이 소요된다. 따라서 본 연구에서는 이러한 IPA를 95%이상 고농도로 농축하기 위해 분리막을 이용한 증기투과 공정을 설계하였고, Lab scale 장치에서 다음과 같은 조건(공급 IPA 농도 30%, 조작온도 130℃, 유량 3kg/hr)에서 IPA 농도는 99% 수준으로 나타났다. 이를 토대로 Scale-up화하여 Pilot scale 장치에서 공급 IPA 농도, 온도, 유량 등의 운전인자를 변화시켜 IPA를 95%이상으로 농축하기 위한 최적조건을 도출해 보고자 하였다.