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지구 온난화 문제에 대한 해결책 가운데 하나로서 각종 산업체 폐기물에 대한 재활용 연구가 활발히 진행되어지고 있다. 이와 관련하여 본 연구에 참여하게 된 내가 일하고 있는 전자 회로 산업 분야는 많은 공해 유발 폐기물 및 폐수가 발생하는 장치 산업으로 이 가운데 특히 국제 귀금속 가격의 상승으로 원가 압박을 받고 있는 구리 ( Copper )의 재활용에 대하여 연구에 관심을 갖게 되었다. ...

지구 온난화 문제에 대한 해결책 가운데 하나로서 각종 산업체 폐기물에 대한 재활용 연구가 활발히 진행되어지고 있다. 이와 관련하여 본 연구에 참여하게 된 내가 일하고 있는 전자 회로 산업 분야는 많은 공해 유발 폐기물 및 폐수가 발생하는 장치 산업으로 이 가운데 특히 국제 귀금속 가격의 상승으로 원가 압박을 받고 있는 구리 ( Copper )의 재활용에 대하여 연구에 관심을 갖게 되었다. 인쇄 회로 기판의 공정 가운데 에칭 공정에서는 "에칭폐액"이라는 폐액이 발생하게 되며, 이는 염산이 섞여있어 매우 유해하며, 회로 및 표면을 에칭 하면서 발생된 잔류 금속인 Copper가 다량 함유되어져 있다. 일반적으로 에칭 페액 150kg을 기준으로 보았을 때, 15kg~20kg의 즉 10~13%의 Copper 잔류 금속이 함유되어 있다. “에칭 폐액”을 활용하여 폐액 속에 녹아 있는 구리를 환원 시킴으로써 이를 제조 공정에 투입하는 Recycle을 통해 환경 오염을 방지하고, 최근 구리의 국제 LME시세 상승에 따른 제조원가 상승에 대한 해결에도 기여 할 수 있는 방법을 찾고자 한다. 먼저 구리를 환원시키기 위해서는 초기 단계에 폐액을 물과 혼합하여 무르게 만든 후 탄산나트륨(Na2CO3)을 사용하여 폐액을 중화 시킨다. 그러면 탄산나트륨(Na2CO3)과 염화구리(CuCl2)가 결합하여 CuCO3 와 2NaCl 생성된다. 이 반응에서 중요한 점은 pH 를 9.5 에 맞춰야 한다는 것이다. pH가 너무 낮거나 높으면 2차반응시 불순물의 농도가 진해진다. 따라서 pH는 가장 중요한 관리 point 라고 할 수 있다. 이제 2차 반응에서 CuCO3 를 가열하면 CuCO3는 CuO가 되며 CO2는 대기중으로 배출하게 된다. 이때 가열 온도는 90℃를 유지해야 한다. 2차 반응에서도 마찬가지로 온도가 너무 높거나 낮으면 고품질의 CuO를 얻을 수가 없다. 이렇게 얻어진 CuO는 수세와 건조 과정을 통해 순수한 CuO로 탄생하게 된다. 그리고 마지막으로 수세를 통한 불순물 제거는 한계가 있기 때문에 고온의 열처리를 통하여 유기물을 한번 더 제거하여 순도를 한층 더 업그레이드 시킬 수 있다. 이때 소결반응을 위한 열처리 온도 및 시간은 500℃ 2시간으로 설정하였다. 고온에서 적정 시간을 열처리하면 일반적으로 유기물이 제거되는 것으로 나타났지만, 여러 실험을 통하여 온도는 500℃, 시간은 2시간을 설정하였다. 이렇게 최종 단계를 거쳐 만들어진 CuO는 용해 속도 및 TOC 농도 그리고 도금 공정에서 가장 중요하게 여기는 Cl 농도 또한 상당한 수준의 CuO로 탄생되어짐을 알 수 있었다. 본 연구에서는 위의 과정을 통하여 순수한 CuO를 얻는 과정을 상세히 설명하고 비록 Pilot 성격의 실험과 도전이지만, 그 가능성에 대한 TEST 과정을 정리해 보고자 한다.

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