[공기UP, 현장에서]반도체 공정 핵심 소재 '초순수' 국산화 가속도

가공·세척 필수 원료 초순수
산학연 협력 네트워크 강화
2027년 플랫폼센터 구축
연구 비용 280억원 투입
전문가 양성에도 힘 쏟아

수자원공사 연구원이 초순수 파일럿 플랜트설비를 점검하고 있다.

한국수자원공사가 반도체 공정의 핵심 소재인 초순수 국산화에 속도를 높이고 있다. 반도체 생산을 위한 가공 및 세척의 필수 원료인 초순수를 중단 없이 공급하기 위해 산·학·연과 협력 네트워크를 강화해 오는 2027년까지 초순수 플랫폼센터를 구축, 기술자립에 성공하겠다는 구상이다.

초순수는 물 속에 포함된 전해질·유기물·미생물·생균 등 불순물을 극히 낮은 값(총유기탄소 1ppb 이하·10억분의 1)으로 억제한 이론순수에 가장 근접한 물로서 반도체, LCD, 태양광 패널 생산을 위한 집적회로 제조 및 웨이퍼 세척 등 광범위하게 사용되는 물자다. 초순수를 생산하기 위해선 최고 난도의 수처리 기술이 필요해 전 세계적으로 일부 선진국에서만 관련 기술을 보유하고 있다. 국내 기업의 경우 반도체용 초순수 분야의 시공·운영에 일부 참여하고 있으나, 검증·스케일업(Scale-Up)·상용화 등 어려움으로 인프라 설계 및 시공 등에서 해외 기업에 의존하고 있는 실정이다.

글로벌 물사업 조사기관인 GWI(Global Water Intelligence)에 따르면 전 세계적인 반도체 수요 증가로 글로벌 초순수 시장은 2020년 20조원에서 2024년 23조원으로 성장할 것으로 전망하면서 반도체 강국을 위한 관련 기술 자립이 화두로 떠올랐다. 정부는 지난 2019년 대(對)일 무역갈등의 경우 반도체 필수 소재인 불화수소의 경우와 유사하게 초순수가 전략물자화될 경우 막대한 피해가 발생할 것으로 우려하고 있다.

수자원공사는 이를 위해 지난해부터 오는 2025년까지 연구비용 280억원을 투입해 경북 구미의 SK실트론 내 초순수 실증플랜트 착동에 들어가며 ‘고순도 공업용수 생산공정 국산화’ 기술개발을 시작했다. 공사는 이를 통해 하루 2400t의 초순수 생산 규모를 목표로 2단계로 진행 중이며, 이 중 1단계는 오는 10월 준공 후 하루 1200t의 초순수를 생산할 예정이다. 또 향후 3년 안에 고순도 공업용수의 설계-시공-운영 등 전 과정 걸친 국산화를 추진할 계획이다. 삼성전자와는 지난 4월 협약서 체결을 통해 국내 초순수 활성화를 위한 상호협력의 기틀을 다지기도 했다.

공사의 초순수 기술자립 노력은 10년 전부터 시작했다. 2011년 중소기업 등과 협력해 파일럿플랜트 설치 및 운영을 통해 초순수 생산 역량을 축적하며 기술력을 확보했다. 2013년에는 자체적으로 반도체용 초순수 생산 파일럿플랜트(25㎥/일)를 구축해 설계, 시공 및 운영을 위한 실증화 기술을 연구했다. 이는 초순수를 안정적으로 생산하고 약품 사용량을 절감할 수 있는 특허(등록:제10-1788696호)를 출원하는 결실을 보기도 했다.

공사는 이와 별도로 2027년까지 유·무형의 플랫폼인 ‘초순수 플랫폼센터’를 정책화 및 구축을 완료한다는 목표다. 초순수 플랫폼센터는 초순수 분석센터, 성능검증센터, 실증플랜트, 초순수 공급 플랜트 및 폐수재이용시설, 교육연구센터를 통해 국내 관련 기술 자립을 위한 허브 기능을 수행할 전망이다. 특히 초순수 분석센터는 분석 결과에 대한 데이터베이스(DB) 축적을 통해 관련 생산 공정의 다양한 솔루션을 확보할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

전문가 양성에도 힘쓰고 있다. 공사는 지난해 11월 한국초순수학회 설립에 참여해 초순수 생산에 관한 연구개발과 기술발전 보급에 노력하고 있다. 또 지난해 말부터 상명대, 고려대, 서울대, 카이스트(KAIST) 등 국내 유수 대학과 초순수 전문운영사와 협력해 국내 최초 초순수 교육교재를 개발하기도 했다. 카이스트와 국내 최초로 초순수 전문가 양성 교육을 개설하고 올해 3월부터 교육하고 있다.

반도체 생산 기업에 대한 지원도 강화할 방침이다. 공사는 생산기업에 원수부터 초순수까지 물공급 전 과정을 중단없이 안정적인 물 서비스 제공이 가능한 기술력을 확보하는 동시에 중소기업들과 연계, 해외 동반진출 등 지원에 나설 방침이다. 수자원공사 관계자는 "이를 통해 국내 기술력을 바탕으로 한 물 공급으로 국가 기반사업인 반도체 사업을 더욱 견고화하고, 안정적이고 경제적인 운영이 가능할 것으로 기대한다"고 말했다.

세종=이동우 기자 dwlee@asiae.co.kr