보고서를 쓰는 이유
1.가전제품과 일회용품 쓰레기들이 버려지며 생기는 쓰레기들에서 유용한 자원을 추출하는 사업은 어떤 기술을 중심으로 돌아가는지 알아보고싶어 보고서를 쓰게되었고 나의 관심분야인 반도체와 무슨 관련이 있는지 확인하고 싶었습니다.
서론
1) 도시광산은 무엇인가?
도시광산은 전자 기술이 대량으로 도입된 3차 산업혁명 이후부터는 낡았거나 망가지는 등 다양한 이유로 인해 전자 폐기물이 꾸준히 쌓여 국내 기준 매년 100만 톤씩 쏟아져 나오는 이 적지 않은양은 기존 금광에 비해 4∼80배에 달하는 높은 효율입니다. 이 전자 폐기물들에 든 다양한 희귀 물질을 재활용하고자 도시광산이 생겨났습니다.
2) 도시유전은 무엇인가?
도시유전은 도시에서 발생하는 폐플라스틱이나 폐비닐 등을 열분해하여 기름과 에너지 자원으로 재활용하는 것을 뜻합니다. 이전에는 물리적 재활용이 가능한 페트병 등 일부 단일 소재의 플라스틱을 제외한 대부분 플라스틱은 재활용할 길이 제한적이어서 사용 후 땅에 묻거나 소각해야 해서 환경오염을 야기했지만 현재는 도시유전으로 많이 재활용할 수 있게 되었습니다. 그러므로 도시유전은 기존의 소각 방식에 비해 온실가스 및 대기오염물질 배출이 적어, 친환경적이고 지속 가능한 자원순환 해결책으로 주목받고 있습니다.
본론1
도시광산,도시유전의 대표 기술들과 활용
1-1.대표 기술) 우리나라의 연구팀은 다층으로 이뤄진 내부 구조를 고분자 껍질이 감싸고 있는 캡슐형 금 회수 소재를 개발해 세계 최고 수준인 99.9%의 회수 효율을 기록했다고 밝혔으며 구멍이 송송 뚫린 둥근 스펀지처럼 생긴 마이크로 미터크기의 캡슐은 겉껍질을 통해 10억 분의 1m크기의 금 이온의 내부로 통과시키고 다른 금속 이온은 차단해 탁월한 회수 성능을 보였습니다.
1-2.특징) 이 기술의 특징으로 금 회수율이 99.9%라는 말도안되는 수치와 엄청나게 작은 크기의 캡슐을 개발해 작은 금 이온도 추출하는 엄청난 회수 성능을 보였습니다.
1-3.과학적 원리) 이 기술은 용매 교환법을 활용하여 만들었으며 용매 교환법은 어떤 물질이 녹아 있거나 분산되어 있는 기존의 용매를 화학적 반응 없이 다른 용매로 바꾸어 주는 기술을 뜻하며 반도체 세정 공정에서 이 기술이 쓰이는데 세정공정은 약 400~500개의 반도체 메인 공정 중 15% 정도를 차지하는 중요한 공정으로 웨이퍼에 외형변화를 일으키기 위해 Fab 공정을 진행해야하는데 Fab공정은 성장된 에피층 위에 LED의 사용목적에 맞게 칩의 크기와 모양을 만들고, +, – 전극 등을 형성하는 반도체 공정으로 이 공정을 진행하면 웨이퍼 표면에 화학적 잔류물이 남습니다. 이러한 잔류물을 제거하는 공정이 바로 세정으로 반도체 회로가 나노미터로 미세하고 얇고 촘촘한 패턴이 많은 이 구조체를 세정하고 물을 그냥 말린다면 물이 증발하며 강력한 표면 장력이 발생하여 미세하게 패턴들이 달라붙거나 쓰러지는 현상이 생겨 물을 표면장력이 낮은 유기 용매로 용매 교환을 시켜 건조하거나 초임계 이산화 탄소로 교환해 표면장력을 없애고 건조합니다.
2-1.대표 기술) 도시 유전의 공장인 ‘웨이브 정읍’에선 세라믹 촉매와 전기에너지를 활용해 폐플라스틱을 비연소 상태에서 저온 분해하는 기술을 활용합니다. 이 과정에선 다이옥신·퓨란 등 유해물질이 발생하지 않으며, 플라스틱 성분만 선별적으로 분해돼 고품질 재생유를 얻을 수 있습니다. 이 기술은 6건 이상의 관련 특허를 기반으로 지난 30여년간 연구개발을 이어온 결과물입니다.
2-2.과학적 원리) 도시 유전의 기술로는 열분해와 촉매 반응이 있는데, 열분해는 대표적 화학적 재활용 방식으로 무산소 중·고온 조건에서 폐플라스틱을 저분자 화합물로 분해하여 재생유 형태로 전환하는 공정입니다. 반도체 공정에서도 열분해를 활용한 기술이 있는데, 이는 박막 증착으로 박막은 분자,원자 단위의 얇은 막을 뜻하며 이런 막을 웨이퍼 위에 만들어 전기적 특성을 갖게 하는 과정을 증착이라고 합니다. 이 과정은 CVD(화학기상증착법)이라고 부르며 기체가 PVD(물리기상증착법)보다 표면을 더 잘 덮어서 step coverage가 더 좋습니다.촉매 반응은 자신을 소모시키지 않으며 화학 반응 속도를 가속 또는 둔화 시키는 물질인 촉매를 활용하여 발생하는 화학 반응으로
2-3.특징)
본론2
도시광산과 도시유전의 장단점
[1] 도시 광산의 장단점
[2] 도시 유전의 장단점
결론
1)
2)
<참고 문헌>
경향신문- https://www.khan.co.kr/article/202401182135005
머니투데이-https://www.mt.co.kr/industry/2023/03/19/2023022708463914551
https://www.asiae.co.kr/article/2025091809132079752?utm_sourcehttps://www.straightnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=286847