세라믹 멤브레인 수처리 공정 개발 및 적용 기술

본 연구실은 차세대 환경 수처리 핵심 기술인 세라믹 멤브레인 공정 개발 및 적용에 중점을 두고 있습니다. 특히, 기능화된 2차원 나노소재(MoS2, MXene, 육방정계 질화붕소, 그래핀 옥사이드 등)를 활용하여 기존 멤브레인의 한계를 극복하고, 고효율·고선택성을 갖는 나노여과 멤브레인 기술을 개발하고 있습니다. 이러한 기술은 반도체 폐수 및 도시 폐수 내 다양한 오염물질(미세플라스틱, 유기 및 무기 오염물, 암모늄, 용해성 실리카 등)을 효과적으로 제거하는 데 활용되며, 물 재이용 및 지속 가능한 수자원 관리에 기여합니다. 연구실은 또한 전기응집-멤브레인 하이브리드 시스템, 무펌프 정삼투-한외여과 하이브리드 시스템 등 통합 공정 기술을 개발하여 처리 효율을 극대화하고 있습니다. 이는 난분해성 오염물질 처리 및 폐수 재활용에 혁신적인 솔루션을 제공합니다. 개발된 기술은 국내외 특허 출원 및 다수의 SCIE급 저널 게재를 통해 그 우수성을 인정받고 있으며, 실제 산업 현장 적용을 위한 기반을 마련하고 있습니다. 본 연구 분야는 친환경적이고 경제적인 수처리 솔루션을 통해 미래 물 부족 문제 해결 및 환경 보전에 핵심적인 역할을 수행할 수 있습니다.

수처리 시설 미세플라스틱 거동 및 제거 기술

본 연구실은 전 세계적으로 심각한 환경 문제로 대두되는 미세플라스틱의 수처리 시설 내 거동을 규명하고, 이를 효과적으로 제거하기 위한 기술 개발에 주력하고 있습니다. 특히, 고속 세라믹 멤브레인 여과 기술을 이용하여 도시 및 세탁 폐수 내 미세플라스틱을 고효율로 제거하는 연구를 수행하고 있습니다. FlowCam 분석법과 같은 유체 이미징 유세포 분석 기술을 도입하여 미세플라스틱의 형태, 크기, 거동 특성을 실시간으로 정량화하고, 여과 과정에서의 변화를 심층적으로 분석합니다. 또한, 가정용 세탁기용 미세플라스틱 필터의 고성능 대안으로서 세라믹 멤브레인의 잠재력을 탐구하며, 화장품 제형 내 미세플라스틱 제거에도 해당 기술을 적용하고 있습니다. 이러한 연구는 미세플라스틱의 환경 유입을 최소화하고, 수생태계 보호 및 인간 건강 증진에 기여하는 것을 목표로 합니다. 개발된 동적 이미지 분석 기반의 미세플라스틱 측정 시스템은 국내 특허로 등록되어 있으며, 이는 미세플라스틱 연구 및 관리에 있어 독자적인 기술력을 확보했음을 보여줍니다. 본 연구를 통해 미세플라스틱 문제에 대한 과학적 이해를 높이고, 실질적인 해결책을 제시함으로써 깨끗한 물 환경을 조성하는 데 기여하고 있습니다.

반도체 폐수처리 공정 개발

본 연구실은 고도화된 반도체 산업에서 발생하는 복잡하고 난분해성 폐수를 처리하기 위한 혁신적인 공정 개발에 집중하고 있습니다. 특히, 반도체 공정 폐수 내 존재하는 유해 물질(화학적 기계적 연마(CMP) 슬러리, 특정 오염물질, 유기 및 무기 오염물)의 특성을 고려하여 최적화된 세라믹 나노여과 멤브레인 기술을 개발하고 있습니다. 기능화된 MoS2 나노소재를 포함하는 중공사막 나노여과 멤브레인, 비스무스 옥시아이오다이드 코팅 튜브형 세라믹 나노여과 멤브레인, MXene 기반 세라믹 나노여과 멤브레인 등 첨단 소재를 활용하여 오염물질의 선택적 분리 및 제거 효율을 극대화하고 있습니다. 또한, 전기응집과 멤브레인 여과를 통합한 하이브리드 공정을 통해 반도체 폐수의 처리 효율을 획기적으로 개선하는 연구를 진행 중입니다. 이러한 연구는 반도체 제조 공정의 지속 가능성을 높이고, 환경 규제 강화에 선제적으로 대응할 수 있는 솔루션을 제공합니다. 이미 해당 분야의 반도체 공정 폐수 처리 시스템 및 처리 방법 관련 국외 특허를 보유하고 있으며, 다수의 학술 논문 게재를 통해 기술의 우수성을 입증하였습니다. 본 연구는 국내외 반도체 산업의 환경 부하를 줄이고, 자원 효율성을 높이는 데 핵심적인 역할을 할 것입니다.