반도체 산업을 위한 지속가능한 폐수 처리 솔루션

전 세계적인 물 부족 문제를 고려할 때, 반도체 공장의 수자원 관리는 매우 중요한 과제입니다.

전 세계 물 자원의 약 3%만이 담수이며, 그마저도 상당 부분이 오염과 과도한 사용으로 위협받고 있습니다. 대규모 물 사용 산업인 반도체 산업은 물 사용량을 최적화해야 하는 중요한 도전에 직면해 있습니다.

따라서 혁신적인 폐수 처리 기술과 환경친화적인 반도체 공장용 수처리 시스템은 담수 자원의 부담을 줄이는 데 핵심적인 역할을 합니다.

DAS Environmental Experts는 산업 전반에서 증가하는 깨끗한 물 수요에 대응함과 동시에 지구의 소중한 수자원을 보호할 수 있는 지속가능한 수처리 시스템을 개발하고 있습니다.

반도체 제조 공정에 혁신적인 재이용 기술을 적용하면 신규 용수 사용량을 효과적으로 줄일 수 있으며, 당사의 산업용 폐수 처리 솔루션은 공정 내 물 순환을 가능하게 해 반도체 공장이 물을 보다 지속가능하게 활용하도록 돕습니다.

여과는 액체에서 고형물을 분리하는 기계적 처리 공정입니다.

반도체 산업에서는 마이크로필트레이션, 울트라필트레이션, 나노필트레이션, 역삼투 등 특정 크기의 입자와 분자를 걸러낼 수 있는 막 여과(Membrane Filtration) 방식이 특히 적합합니다. 이 공정은 콜로이드 물질과 세균 제거, 수질 탈염에도 활용될 수 있습니다.

플로테이션 공정은 알루미늄 황산염, 염화철 등 응집제와 플록큘런트를 활용하여 액체에 분산되거나 부유하는 물질을 제거합니다.

이 공정은 MBBR에서의 활성슬러지 분리 등 이전 처리 단계에서 발생한 입자성 오염물 제거에 효과적이며, 이후 폐수를 추가 정화 공정으로 처리하기 전 단계에서 중요한 역할을 합니다.

침전 공정은 중력에 의해 고형물을 분리하는 방법으로, 얕고 거의 흐름이 없는 탱크에서 수행됩니다. 탱크는 일반적으로 체류 시간을 기준으로 설계되며, 물은 입자가 가라앉을 때까지 일정 시간 머물러야 합니다. 입자의 침강 속도가 빠를수록 침전물의 크기는 작아집니다.

입자 크기에 따라, 침전 공정은 중력을 활용한 견고하고 에너지 효율이 높은 단순한 고형물 분리 방법입니다. 또한 Lamella Clarifier를 사용하면 설치 공간 측면에서 공정을 더욱 최적화할 수 있습니다.

산화 공정은 생분해가 어려운 유기물을 제거하는 데 활용됩니다. 특히 과산화수소 (H₂O₂)나 오존 (O₃)을 이용한 UV 광 촉매 기반 고급 산화 공정 (Advanced Oxidation Process, AOP)은 미량 오염물질을 안정적으로 분해합니다.

이 공정은 또한 중금속 복합체 (Heavy Metal Complex)를 분해하는 데에도 적용할 수 있습니다.

흡착은 고체 표면에 물질이 축적되는 현상을 의미하며, 일반적으로 Van der Waals force을 통해 발생합니다. 반면, 화학흡착은 물질이 화학 결합을 통해 표면에 결합되는 방식으로, 흡착과 달리 대부분 비가역적입니다.

활성탄은 다공성 표면을 통해 다양한 물질을 결합할 수 있으며, 이를 통해 PFAS (과불화 및 폴리불화 알킬 물질)와 같은 유기 화합물 및 용존 물질을 폐수에서 효과적으로 제거할 수 있습니다.
또한 도핑된 활성탄과 수산화철 (Fe(OH)₃) 과립은 오염물과 반응하여 비소 및 중금속을 제거하는 데 사용됩니다.

중화 공정은 폐수의 pH 값을 조절하는 데 사용됩니다.

특히 침전이나 응집 공정 후에 필요에 따라 산 또는 알칼리를 첨가하여 pH를 조정합니다. 또한 생물학적 처리 전에 중성 조건을 맞춰 미생물이 손상되지 않도록 하는 데에도 활용됩니다.

침전 공정은 용해된 물질을 화학적으로 고형화하여 폐수에서 분리하는 방법입니다. 중금속은 적절한 약품을 첨가하여 용해도가 낮은 금속 수산화물로 침전시킵니다.

불소 이온과 같은 음이온은 칼슘, 철, 알루미늄 염과의 반응을 통해 침전시킬 수 있으며, 철 및 알루미늄 염은 인산염 침전에도 사용됩니다.

응집 공정은 폐수 속 부유 입자나 콜로이드 상태의 미세 입자를 제거하는 방법입니다.

적절한 응집제와 보조제를 사용하여 미세 입자를 결합시켜 거대 응집체로 형성하면 침전이 용이해집니다. 이를 통해 침전 특성이 향상되고, 잔류물 탈수 효율도 높일 수 있습니다.

이온교환기는 용액 내의 이온을 다른 이온으로 선택적으로 치환할 수 있는 재료입니다. 예를 들어, 칼슘 이온 (Ca²⁺)을 나트륨 이온 (Na⁺)으로 치환할 수 있습니다. 이온교환기의 성능이 소진되면 재생이 필요합니다.

이온교환기는 중금속 및 특정 이온을 선택적으로 제거하는 데 사용되며, 주로 침전이나 응집 후의 “Police Filter” 역할을 합니다. 또한 물의 연수화, 재염화, 탈염에도 활용됩니다. 특히 반도체 산업에서는 초순수 생산을 위해 필수적인 기술입니다.