[화학공학 설계] Electro-Coagulation을 이용한 CMP Waste water의 SiO2 Nano-particle 제거
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- 목차
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※ Abstract
1. 서론
1.1. 나노폐기물 현황 및 발생원
1.2. 나노폐기물 처리방법 및 개선 필요성
2. 이론
2.1. CMP Wastewate
2.2. Electro-Coagulation
2.3. 설계 변수 : Current density와 Retention time
2.4. Sedimentation time
2.5. Flow diagram
3. 실험 전개
3.1. 실험방법
3.2. 결과 및 해석
4. 결론
5. 참고문헌
- 본문내용
-
※ Abstract
전 세계는 끊임없는 기술의 발전으로 인하여 인류의 삶이 풍요로워지고 있는 21세기를 경험하고 있다. 현 시점에서 앞으로의 기술발전은 점차 작은 단위로의 접근이 시도되고 있으며 나노 입자를 이용한 제품들이 인류의 생활에 있어 점차 많은 비중을 차지할 것이다. 하지만 나노 제품 및 나노 소비재로부터의 나노 입자는 아직 그 잠재적 위험성에 대해서 검증되지 않은 채 단기적으로 과대평가를 받고 있다. 온실효과의 주범인 프레온가스도 처음엔 인류에게 유용했지만 나중엔 지구 전체의 환경에 악영향을 끼친 것처럼 나노 입자도 인류의 피폭 가능성이 있다는 것을 인지해야 한다.
넓은 표면적, 큰 반응성, 생체 내 침투 가능성 등 여러 위험성을 지닌 나노 입자는 현재 OECD국가 중에서 어느 한 곳도 이를 제대로 처리하고 있는 국가가 없다. 그렇기에 우리는 오늘의 나노 제품이 내일의 나노 폐기물이 될 수 있다는 관점에서 이를 위한 설계프로젝트를 수행하고자 한다. 특히나 21세기 정보화시대에 있어 다양한 전자기기의 핵심인 반도체, 그 반도체 과정 중에서도 SiO2 나노 입자를 가장 많이 포함하고 있는 CMP 폐수를 선택하여 이를 효율적이고 경제적으로 제거하는 설계 프로젝트를 수행하였다.
CMP 폐수 속에 있는 SiO2 나노 입자 제거를 위해서 우리는 응집법과 필터링을 융합한 process를 고려하였다. 응집법 중에서도 전기응집을 통하여 SiO2 나노 입자를 제거할 것이고 그렇게 하기위해 중요 설계 변수를 Current Density(CD)와 Retention Time(τ)로 선택하였다. (필터링은 전기응집 전에 전처리 및 후처리로 사용하였다.) 두 가지 설계변수를 통하여 전기응집을 진행하고 CMP 폐수내의 SiO2 Removal Efficiency(ε)을 종속 변인으로 고려하였다.
Charge Loading이 Current Density와 Retention Time의 함수라는 것과 Removal Efficiency가 Charge Loading에 관한 함수라는 것을 이용하여 새로운 수식을 만들어내었다. 그 결과 전기응집에서 Current Density가 높을수록, Retention Time이 길수록 Removal Efficiency가 증가하였다. 하지만 장기적인 경우 ∆ε가 급격하게 감소하는 지점이 발생하였고 우리는 이 부분(변곡점)에 해당하는 조건이 최적이라는 결론을 얻어내었다.
또한 전기 응집에 필요한 것이 단순히 응집뿐만 아니라 이를 침전시켜야함을 인지하고 참고논문을 이용하여 STM(Sedimentation Time Modeling)을 유도하였다. 이러한 결과들을 종합하여 CMP 폐수의 유입부터 Microfiltration, Electrocoagulation 및 Sedimentation, 마지막으로 최종 pure water까지 공정을 설계하고 실제 산업에 적용 가능하도록 전반적인 Flow Diagram을 이끌어 낼 수 있었다.
- 참고문헌
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청정생산종합지원시스템
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