반도체 초순수 전문 분석기관 없어 해외에 의존-민간 전문 초순수 분석기관 2개 내외 육성 절실해

[환경경영신문]

반도체 초순수 전문 분석기관 없어 해외에 의존

수자원공사 초순수종합분석센터 세종시에 구축한다

민간 전문 초순수 분석기관 2개 내외 육성 절실해

초순수 기술개발사업이 국가사업으로 진행되고 있지만 막상 초순수인지 이물질이 있는지 초정밀 분석기관이 없어 일본이나 미국등에 1건당 2-3천만원 하는 초순수분석을 의뢰하고 있는 실정이다.

이에 국내에서도 초순수 분석을 할 수 있는 전문 분석기관을 국가가 지원하여 설립할 필요성이 높아지고 있다.

최근 기후변화로 세계적으로 물 위기에 직면하며 하수 등 재이용이 산업계의 대안으로 주목받고 있다. 고품질 물 공급으로 첨단산업의 기초 체력을 강화하는 데 있어, 극미량의 불순물까지 판독할 수 있는 초순수 분석·평가 기술이 절실하기 때문이다.

초순수는 미량의 불순물을 제거한 뒤 물을 구성하는 수소, 산소만 남긴 극도의 청정한 물로, 반도체 웨이퍼 세척 등에 쓰이며 반도체 생산의 필수재로 여겨지고 있다. 생산에 20단계 이상의 고난도 수처리 공정이 필요하며, 생산된 초순수는 높은 수준의 품질을 요구 한다.

현재 초순수 분석기관으로 육성할 가능성이 있는 기관으로는 수자원공사,서울물연구원, 삼성전자와 SK하이닉스등이 자체적인 분석실이 조성되어야 한다. 아울러 전문 민간 분석기관으로 한국환경수도연구원, 한국기계전기전자시험연구원(Korea Testing Certification institute, KTC)등을 육성할 필요가 있다.

하지만 초순수 분석실은 일반 분석실 환경으로는 분석이 어렵고 의학분석이나 반도체 생산시설만큼 매우 정밀하고 공기중 오염 노출도가 없는 분석환경이 필요하며 관련된 고정밀 분석기기가 투입되어야 한다. 물론 관련 전문 분석요원도 양성할 필요성이 있다.

하지만 초순수 분석은 시장성이 넓지 않고 반도체등 일부에서만 활용되고 있어 지속적으로 유지관리를 위해서는 특수 분석기관에 전문성 확보를 위해 국가가 지속적으로지원할 필요가 있다.

초순수는 반도체 제조 각 공정(웨이퍼 제조, 포토, 식각 등) 과정의 세정에 사용된다. 반도체 품질과 수율(양품 비율)을 좌우하는 핵심 요소 중 하나인 초순수의 생산을 위해서는 물속에 포함된 불순물(이온, 유기물, 미생물, 미립자, 기체 등)의 농도를 극히 낮은 값으로 억제하는 최고난도의 수처리 기술이 필요하며, 일부 선진국만이 이 기술을 보유하고 있다.

우리나라는 현재까지 초순수 생산 기술을 여전히 해외기업에 의존하는 상황이며, 국가 주력산업인 반도체 분야에서 초격차를 확보하기 위해서는 초순수 생산기술의 국산화를 통해 국내외 환경에 구애받지 않고 초순수를 안정적으로 공급할 수 있는 능력을 확보해야 한다.

이러한 배경에서, 환경부는 2021년부터 초순수 생산기술 국산화를 위한 연구개발을 추진해 왔다.

또한 반도체 산업의 성장으로 수요 증가가 예상되는 초순수 생산 기술 개발 및 관련 산업의 육성을 위해 △초순수 기술개발, △수질분석, △실증·검증 및 교육시설 등이 집적된 ‘국가 초순수 플랫폼센터’를 2030년까지 조성할 계획이다.

한편, 한국수자원공사는 최근 한국표준과학연구원(원장 이호성), 한국물기술인증원(원장 김영훈)과 국산 초순수의 품질 및 신뢰 수준을 높이기 위해 ‘초순수 기술 검·인증 기반 구축’ 업무협약을 체결했다.

지금까지 초순수 기술은 전략적 국가 경제 안보 자산으로서, 설계·시공·운영에서 소재·부품·장비를 포함하는 생산기술을 유럽, 미국, 일본 등 일부 국가에서 독점해왔다.

현재 생산기술의 국산화 이후 상용화를 앞둔 상황이지만, 반도체 공정에 투입할 초순수 품질인증은 국내 공인기관이 없어 미국, 일본 등 선진국에 의존 중이다. 신기술 개발에도 즉각 시장 진출에 속도를 높이기 어려운 환경이다.

이번 협약으로 우리나라 반도체 경쟁력 강화의 핵심인 초순수의 기술 자립에 더해, 글로벌 기준에 맞는 표준과 인증 기반이 국내에서 새롭게 마련된다.

협약에 참여한 세 기관은 각자의 전문성을 살려, 초순수 검·인증 국산화를 위해 ▲ (한국수자원공사) 품질 분석·평가 기술개발 ▲ (한국표준과학연구원) 측정 기술 표준화 지원 ▲ (한국물기술인증원) 관련 제도개발 등에 협력하기로 하였다.

수자원공사는 2024년 12월 국산 기술로 생산한 초순수를 반도체 웨이퍼 제조시설(SK실트론)에 국내 최초로 공급한 뒤, 이르면 올해 SK하이닉스 초순수 사업 진출에도 적용한다는 상용화의 구체적 목표 달성에 도전한다.

한국수자원공사는 2023년부터 물속의 미량물질로 남아있을 수 있는 금속, 이온 등의 농도분석을 위해 자체 실험실을 구축하여 운영하고 있다. 이를 확대해 2030년까지 세종시에 초순수종합분석센터를 구축하고 극미량(천조분의 일 수준)까지 측정할 분석·평가 기술 확보에 나설 계획이다.

천조분의 일 수준은 1pg/ℓ(피코그램 퍼 리터)로, 우리나라에서 저수량이 가장 큰 소양강댐(29억 톤)에 떨어뜨린 물감 세 방울(3㎖, 밀리리터)을 분석할 수 있는 수준이다.

(환경경영신문 http://ionestop.kr/ 장계순 전문기자)