[화학공학 설계] Electro-Coagulation을 이용한 CMP Waste water의 SiO2 Nano-particle 제거

1. 서론

전기응집(Electro-Coagulation)은 폐수 정화에 효과적인 친환경적 방법으로 인정받고 있으며, 특히 실리카(SiO2) 나노입자 제거에 있어 높은 효율성을 보여준다. CMP(화학 기계 연마) 공정은 반도체 제조에서 필수적인 공정으로, 미세한 실리카 나노입자가 생성되고 이들이 폐수에 포함되어 환경 오염을 유발하는 문제가 대두되고 있다. 글로벌 반도체 산업의 성장과 함께 CMP 폐수의 양도 급증하여, 2022년 기준 세계 CMP 폐수량은 연간 약 80만 톤에 달하며 이 중 실리카 나노입자 함유량은 15-20%를 차지한다. 실리카 나노입자는 크기가 수 나노미터 수준으로, 물에 잘 분산되며 자연 환경에서는 제거가 어렵고, 수중에 존재할 경우 생물학적 오염과 수생 생물 피해를 초래한다. 현재 실리카 입자를 제거하는 기술로는 침전, 여과, 응집 등이 있으나, 이들 방법은 처리비용이 높거나 처리 후 잔류 입자가 남아 재오염이 될 우려도 존재한다. 그에 비해 Electro-Coagulation은 전극에서 발생하는 소량의 금속 이온과 산화환원 반응을 통해 나노입자를 효과적으로 응집시키고 침전시키는 방식으로, 적은 화학약품 사용과 낮은 운전비용, 친환경적 특성을 갖춘 차…