○ 연구의 배경 및 필요성
반도체 및 태양전지용 실리콘 웨이퍼 제조시 발생하는 고순도 나노 실리콘 슬러지의 재활용 기술의 필요성 증가
- 150um 웨이퍼 기준 동일량(웨이퍼 1: 슬러지1)의 고순도 실리 콘 절삭입자가 발생하고 있음.
- 특히 나노입자의 경우 재활용하기 위한 기술이 부족하여 폐수로 방류하거나 비용부담을 통한 처리로 나노실리콘 처리기술이 요구됨 - 반도체 및 태양전지용 웨이퍼의 박막화로 인해 절삭 및 기타 표 면처리 과정에서 발생하는 고순도 실리콘의 일부를 제거한 후 나노 실리콘이 함유된 폐수를 처리하는 기술 개발이 시급함 
- 실리콘 및 절삭 와이어에 포함된 SiC의 수입의존도가 매우 높아 고순도 원료 함유 폐수의 재활용 기술이 요구됨.

○ 연구의 목적
- 반도체, 디스플레이 및 태양전지에 사용되는 실리콘 웨이퍼 제조 시 발생하는 고순도 원료(Si, SiC)의 나노입자 회수 기술 개발을 통 해 환경오염 및 원천소재 수입의존도 완화 가능
- 실리콘 나노입자는 차세대 이차전지 음극의 핵심소재임에도 불 구하고 100 nm 이하의 나노입자 재활용 기술을 확보하지 못해 이 를 통해 차세대 이차전지 응용 및 원가 절감 효과 유도 가능
-  나노입자  회수  기술을  통해  기존  폐수에  함유된  미세나노입자 처리기술 확보 및 환경개선 가능

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○ 국내외 선행연구 동향 기술

- 정부정책: 뉴딜정책과 같은 녹색정책을 통해 폐수, 폐기물 순환시스템을 구축하기 위한 노력을 기울이고 있음 -뿌리산업과 같은 폐수처리 비용부담 산업분야의 공동 처리시설 도입

- 지자체 정책: 지역내 공단을 중심으로 산업폐수시설을 통해 폐 수처리 진행중

- 지역현안: 공단을 중심으로 한 산업폐수처리기술의 경우 처 리분야별 한계를 갖고 있으며 일부 미세입자의 경우 전기적, 화학적 처리를 통해 진행하고 있으나 중소 기업의 경우 시설투자보다는 폐수 처리에 비용을 지 출하고 있어, 저가의 나노입자 폐수 처리기술이 필요함

○ 연구의 목표
- 실리콘 웨이퍼 절삭시 발생하는 나노실리콘함수 폐수 처리 및 재활용 기술개발 (100 nm 이하 실리콘 나노입자 회수기술 개발)

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○ 연구의 추진 전략 및 방법
- 웨이퍼 절삭 슬러지 함유 물질 분석

- 물리적 방법을 통해 거대(um) 실리콘 나노입자 및 SiC 입자 제거 - 슬러지내 리간드 조절을 통한 나노실리콘 입자의 응집 유도 - 회수 나노실리콘을 이용한 재활용 기술 개발(Si-C 복합소재)

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○ 주요 연구내용
▶ 웨이퍼 절삭 슬러지 함유 물질 분석
- Si 및 SiC 외 함유 불순물(ex, Ni)과 같은 금속함유량 분석 및 고순도 Si의 입도 분포 및 함유량 정량 및 정성 분석 - 미세표면분석등을 통한 Si입자의 표면산화 거동 및 슬러지내 Si 함유량 분석
▶ 물리적 방법을 통해 거대(um) 실리콘 나노입자 및 SiC 입자 제거 - 물리적 방법(원심분리, 필터분리)을 통한 마이크론 크기의 Si 및 SiC 입자 분리 기술개발
- 물리적 방법 최적화를 통해 마이크론 입자의 회수기술 개발 및 표면산화막 및 재산화 방지 처리기술 개발
▶ 슬러지내 리간드 조절을 통한 나노실리콘 입자의 응집 유도 - 물리적 방법을 통해 회수가 불가능한 100nm 이하의 입자 회수를 위한 표면처리 기술 개발
- 나노입자 리간드 조절을 통한 제타포텐샬과 같은 표면 전하 제어기술 개발
▶ 회수 나노실리콘을 이용한 재활용 기술 개발(Si-C 복합소재) - 실리콘-유기물 복합체의 탄화공정 기술 개발
- 차세대 이차전지 용응을 위한 Si-C 복합체 전극 기술 개발○ 주요 키워드: 나노실리콘(Nano Silicon), 재활용(Recycling), Si-C 복합체(Si-C composite), 리간드 교환(Ligand exchange)