사용한 물, 7가지로 분류해 고도의 처리 거쳐 방류 반도체 사업장의 AWS 인증 취득 확대 예정 구태완 박사 “어떤 현장보다 철저하고 체계적으로 수자원 관리”
[ESG-케이스스터디]
삼성전자 평택사업장 내부에 조성된 연못 모습. (사진=삼성전자)
삼성전자 반도체가 하루에 쓰는 물 사용량은 31만톤(t)에 달한다. 한달이면 930만t, 1년이면 1억1160만t을 사용하는 셈이다. 한번 사용하고 버리게 된다면 그 피해는 지구의 기후 변화로 이어질 수 있을 정도의 양이다. 삼성전자가 ‘덜 쓰고(Reduce), 다시 쓰고(Reuse), 또 쓰는(Recycle)’ 3R 물관리에 나서는 까닭이다.
삼성전자는 1993년부터 지금까지 글로벌 메모리 반도체 시장 1위를 유지하고 있다. 시장의 수요에 맞추기 위해 매년 1조개 이상의 메모리 반도체를 생산한다. 여기에 사용되는 원자재도 막대한 수준이다. ‘물’도 그중 하나다.
수십만 톤의 물이 한번 사용하고 그대로 방류하거나 수질 관리에 나서지 않는다면 반도체 공장 인근 하천 물고기 집단 폐사, 야생동물 개체수 급감 등의 피해로 이어지고 전체의 생태계가 파괴될 수 있다. 과거 반도체 공장이 유해 물질을 배출하는 시설이라는 비판을 받은 이유이기도 하다.
삼성전자는 오래전부터 물 생태계를 지키기 위해 다양한 노력을 하고 있다. 수질을 전공한 박사급 인력을 영입하고, 용수의 재활용률을 확대하기 위해 기술을 개발하는 등 적극적으로 수자원을 관리하고 있다. 그 대표적인 성과가 바로 ‘오산천의 기적’이다.
삼성전자 화성사업장 전경. (사진=삼성전자)
오산천의 기적
오산천은 경기 용인부터 평택까지 흐르는 약 15km 길이 국가 하천으로, 삼성전자 반도체 제조 공장이 있는 기흥 사업장에서 방류하는 물이 흐르는 곳이기도 하다. 과거 오산천은 수량 부족으로 수질이 악화해 악취가 발생하는 등 야생동물이 서식하기 힘든 환경이었다.
삼성전자는 오산천의 수질을 개선하기 위해 2007년부터 지역사회, 환경단체와 협업해 ‘오산천 살리기’에 나섰다. 오산천 상류에 자리 잡은 기흥 사업장은 수량 확보를 위해 기존 원천천으로 방류하던 방류수 일부를 오산천으로 내보내 매년 조금씩 유량을 증가시키며 오산천 수질 개선에 기여했다. 2010년에는 물 3만9000t을 방류했고, 반도체 생산이 증가함에 따라 방류량은 2021년 4만5000t으로 늘어났다.
내보내는 방류수 수질 또한 정부 기준보다 더욱 엄격하게 정화하고 있다. 방류수는 첨단 폐수정화시설을 거친다. 삼성 반도체 기흥·화성 사업장의 그린센터는 공정에서 사용된 물을 내부 기준에 따라 여섯 가지로 분류해 각 단계의 성질에 맞는 공법과 기술을 적용하고 있다.
물 정화 공정은 미생물을 이용한 생물학적 처리, 화학적 처리, 필터를 이용한 물리적 처리로 나눠 오염물질을 단계적으로 걸러내며, 깨끗해진 물은 방류수조에 모여 한꺼번에 방류된다.
겨울철에는 수온에 의해 생태계 교란이 발생하지 않도록 냉각탑이나 열교환기를 통해 방류수의 온도를 낮추는 등 자연 상태로 물을 돌려보내 생태계 영향을 최소화하는 노력을 진행하고 있다. 삼성전자의 노력으로 오산천의 수질은 5등급에서 2등급까지 개선됐다.
그 결과, 2017 오산천에서 멸종위기 야생동물 1급이자 천연기념물 330호로 지정된 ‘수달'이 서식하는 것으로 확인됐다. 수달은 도시에서 쉽게 볼 수 없는 동물로, 수질이 좋고 먹이가 많은 곳에서만 자리를 잡는 특징이 있어 ‘수 생태계’가 얼마나 건강한지를 판단할 수 있는 지표이기도 하다. 2017년에는 오산천 상류에서 배설물이 발견됐고, 2019년 9월, 11월, 2020년 1월 오산천 모니터링 카메라에 포착되면서 수달의 서식시로 공식 인정됐다.
오산천은 도심에서 수달이 발견된 특별한 케이스로 꼽힌다. 수달 외에도 천연기념물 황조롱이, 원앙새, 노랑부리저어새와 삵, 고라니, 너구리 등 다양한 동물들이 오산천 인근에서 자주 발견되고 있다.
삼성전자 화성캠퍼스 그린센터내 CEDI(Continuous Electrodeionization) 설비 *CEDI : 전기 분해를 통해 오염물을 제거하는 설비. (사진=삼성전자)
방류까지 어떤 과정 거치나
삼성전자 반도체의 수자원을 관리하는 곳은 ‘그린센터’다. 첨단 폐수처리 시설이 있는 곳으로, 제조공정에서 사용한 물을 정화해 자연으로 돌려보내는 역할을 담당한다. 그린센터는 폐수처리 공정 설비에 대한 실시간 감시와 제어를 하는 FMCS(Facility Monitoring & Control System) 통합관제 시스템을 통해 폐수를 처리한다.
반도체 공정에서 사용된 물을 내부 기준에 따라 7가지로 분류한다. 각 단계의 성질에 맞는 공법과 기술을 적용해 정화한다. 정화된 물의 수질은 각각의 성분별로 법이 허용한 세부 기준치 대비 약 30% 이내 수준으로 철저하게 관리하고 있다.
수처리는 크게 네 단계로 나뉜다. △무기 1차 처리 △유기 처리 △무기 2차 처리 △고도 처리 등이다. 각 단계에서 여러 과정이 반복되며 수질이 관리된다. 한 공정 안에서도 다양한 화학 반응을 통해 미생물을 처리하고, 그 과정을 반복한 뒤에 최종 방류하게 된다.
무기 1차 처리에서는 불소나 인, 황 같은 성분을 제거하고, 유기 처리 공정으로 넘어가 유기물을 없앤다. 무기 2차 처리 공정에서는 SS(물속에 현탁돼 용해될 수 없는 모든 물질)나 불소와 같은 부유물을 제거한다. 최종 단계인 고도 처리 공정에서 남아있는 부유물을 제거하고 방류까지 담당한다.
또 삼성전자는 하천에 방류되기 전 마지막으로 한국환경공단이 관리하는 TMS(Tele-Monitoring System)를 이용해 방류수 수질을 실시간으로 측정한 후 해당 데이터를 환경공단에 송부한다. 정화된 물의 수질은 각각의 성분별로 법이 허용한 세부 기준치 대비 약 30% 수준으로 철저하게 관리하고 있다.
특히, 그린센터는 사업장 바닥에 떨어진 빗물조차 그냥 흘려보내지 않는다. 별도 하수처리 시설을 마련해 빗물을 비롯, 사업장 도로 등에 떨어지는 물까지 모아서 정화시킨다. 사업장의 물 한 방울까지 꼼꼼하게 관리하고 있는 것. 또 정화시킨 물 중 일부를 반도체 공정에서 사용하는 초순수(순수한 물(H2O) 외에 무기질이나 미네랄 등 이온 성분이 없는 1등급)로 만들어 다시 사용한다.
평택 공장의 그린 4동은 폐수 처리에 사용되는 친환경적인 약품을 개발해 사용하려는 노력 끝에 유해한 물질을 하나도 사용하지 않는 모범 사업장으로 선정되기도 했다.
여기에 삼성전자 반도체는 4조 3교대 방식으로 직원이 직접 방류수의 수질을 관리하고 있다. 문제 상황이나 대응해야 할 부분이 있을 때는 쉬프트 패트롤(교대할 때 현장을 찾아 확인하는 점검)을 해야 하기 때문이다. 펌프가 정상 작동하는지 눈으로 보고, 이상한 냄새가 나는지 코로 맡고, 펌프에서 나는 소리를 귀로 듣는 등 직원이 오감을 활용해 대응하는 게 주된 업무다.
삼성전자 화성캠퍼스 그린센터내 공정용수 재이용 시설로 초순수 과정에서 발생하는 농축수중 일정 수질 이상은 회수해 재이용하는 설비. (사진=삼성전자)
성과는…물 발자국부터 AWS 인증까지
삼성전자는 환경에 도움이 되는 친환경 처리 기술도 개발 중이다. ‘전기 분해’나 ‘미생물 분해’ 등 인체에 무해한 ‘친환경 공법’을 개발해 단계적으로 적용하고 있다. 이를 위해 그린센터 곳곳에 위치한 실험장에선 더 효율적이고 환경친화적인 정화 기술을 찾기 위한 연구와 시험이 한창이다.
삼성전자 반도체는 2020년 반도체 업계 최초 ‘물 사용량 저감 사업장’으로 인정받았다. 영국 카본 트러스트(Carbon Trust)에서 수여하는 조직단위 ‘물발자국’ 인증이다. ‘카본 트러스트’는 영국 정부가 2001년 기후 변화 대응 및 탄소 감축 방안의 일환으로 설립한 친환경 인증 기관이다. 조직단위 ‘물발자국’ 인증은 3년간 사업장에 사용하는 용수량과 용수 관리를 위한 경영체제를 종합적으로 평가해 수여한다.
삼성전자는 반도체 사업의 지속가능성 확대를 위해 수자원 관리뿐 아니라 저전력 특성을 극대화한 메모리 솔루션 제공, ‘탄소발자국·물발자국 인증’, ‘폐기물 매립제로 골드 인증’ 등 다양한 친환경 인증을 획득하는 등 에너지 사용 절감을 위해 노력해 왔다.
여기에 2030년까지 자연에서 가져오는 물의 양이 더 이상 늘어나지 않도록 하겠다는 ‘취수량 증가 제로화’ 목표도 설정했다. 반도체 라인 증설로 반도체 사업장의 하루 취수 필요량은 2030년 현재의 2배 이상으로 늘어난다. 하지만 삼성전자는 용수 재이용을 최대한 늘려 이를 2021년 수준으로 동결하기로 했다. 이를 달성하기 위해 용수 재이용을 지속 확대하고, 수질 오염에 영향을 주는 물질을 최대한 저감하는 노력을 기울이고 있다.
올해 3월에는 삼성전자 반도체 화성캠퍼스가 ‘국제수자원관리동맹(AWS, Alliance for Water Stewardship)’으로부터 최고 등급인 ‘플래티넘’ 인증을 획득했다. AWS는 UN국제기구 UNGC(UN Global Compact Network)와 CDP(Carbon Disclosure Project) 등 국제단체가 설립에 동참한 물관리 인증 기관으로, 기업이 종합적인 수자원 관리 체계를 구축하고 있는지를 평가한다.
AWS 인증은 안정적인 물관리, 수질오염물질 관리, 수질 위생, 유역 내 수생태계 영향, 거버넌스 구축 등의 항목과 관련해 총 100개의 질문에 대해 평가하고, 획득한 점수에 따라 ‘코어(Core, 0~39)’, ‘골드(Gold, 40~79)’, ‘플래티넘(Platinum, 80~130)’ 등급을 취득하게 됩니다.
AWS 인증은 △안정적인 물 관리 △수질오염물질 관리 △수질 위생 △유역 내 수생태계 영향 △거버넌스 구축 등 총 100개 항목 평가 결과에 따라 ‘코어(Core, 0~39)’, ‘골드(Gold, 40~79)’, ‘플래티넘(Platinum, 80~130)’ 등급을 취득하게 된다.
삼성전자는 화성캠퍼스뿐만 아니라 국내외 반도체 사업장을 대상으로 AWS 인증 취득을 확대할 계획이다.
<인터뷰> 삼성전자 DS부문 소속 구태완 박사 “삼성 반도체, 그 어떤 현장보다 철저하고 체계적으로 수자원 관리”
구태완 박사. (사진=삼성전자)
삼성전자 반도체에서 현재 역할을 하는가. -삼성전자 DS부문 EHS(Environment Health Safety, 환경·보건·안전) 센터 내 환경팀에서 근무하며 국내 반도체 캠퍼스의 전반적인 수처리 과정, 그러니까 필요한 물을 각 공정에 보낸 뒤 정화하는 과정의 기준 수립 및 법규 이행에 대한 책임과, 회사의 전반적인 수자원 전략 수립, 그리고 글로벌 수자원 인증 업무를 맡고 있다.
방류수의 수질과 수량을 관리하고, 취수량을 줄이기 위해 사용한 용수의 재사용을 확대하는 활동, 대외 기관과 협력해 주요 이슈 해결 방안을 모색하는 일, 글로벌 기업들과 환경 로드맵을 수립하는 활동도 포함된다.
방류수는 어떤 과정을 거치고, 그 양은 얼마인가. -삼성전자는 오염물질이 수생태계에 미치는 부정적인 영향을 최소화 하기 위해 노력하고 있다. 오염물질 농도, 수온, 생태독성 등 법적 기준보다 훨씬 강화된 사내 규정을 만들어 관리한다. 물은 내부에서 기준을 나누고, 각 단계의 성질에 맞는 공법과 기술을 적용해 정화한다. 이는 주변 하천 수질보다 훨씬 깨끗한 수준이다. 삼성전자가 주변 하천에 흘려보내는 정화수의 방류량은 하루 약 16만t으로, 방류된 물은 주변 하천의 유지용수와 자정작용에 중요한 역할을 한다.
삼성 반도체만의 특별한 물 관리 방법은. -수자원 관리는 매우 중요하다. 물생태계 보호의 시작이자 첨단 반도체 제품을 생산하는 데 꼭 필요한 경영 활동이기 때문이다. 그뿐만 아니라, 계속해서 확대되고 있는 기업의 사회적 책임의 범위와 중요성 측면에서도 기대에 부응하기 위해 삼성전자 반도체는 더욱 엄격하게 수자원을 관리하고 있다.
사실 학위 준비 과정에서 수많은 곳들을 방문해 봤지만, 삼성전자만큼 수자원 관리 시스템과 경영체계를 체계적으로 관리하는 곳을 본 적이 없다. 팔당원수에서 용수를 공급받아 반도체 제조용 초순수를 만드는 과정, 또 이를 정화해서 방류하는 과정 모두 기존에 경험했던 어떤 현장보다 체계적이고 철저하게 관리하고 있다고 느꼈다.
삼성전자는 철저한 수자원 관리를 환경보호의 시작점으로 인식하고 반도체 사업의 지속가능성을 높이기 위해 다양한 노력을 하고 있다. 용수 사용량을 최소화할 수 있도록 공정을 최적화하고, 멤브레인 기술을 도입해 고농도폐수를 정화시켜 유틸리티 설비에 사용하는 등 폐수 재이용률을 높였다.
2020년 화성캠퍼스가 친환경 인증기관 카본트러스트에서 물 발자국 인증을 받은 것은 수자원과 관련한 삼성전자 DS부문의 노력이 결실을 맺은 것이라고 생각한다. 카본 트러스트의 조직단위 물 발자국 인증은 3년간의 용수사용량을 가지고 평가하기 때문에 반도체 사업장에서는 정말 받기 어려운 인증이다.
삼성전자 반도체가 3월 국제수자원관리동맹의 최고 등급 인증을 획득했다. 그 의미는. -카본트러스트 인증이 물 사용량 저감 목표치 달성을 보여주는 정량적인 인증이라면, AWS는 수치화하기 어려운 수자원 관리 체계의 우수함을 보여주는 정성적인 인증이다. 이번 AWS 인증의 획득을 통해 삼성전자 반도체는 업계 최초로 수자원 관리 역량을 검증하는 유일한 국제 인증 2종을 모두 획득하게 됐다. 정량/정성적인 부분 모두에서 수자원 관리 역량과 노력을 인정받아 뿌듯하다.
특히, 플래티넘 등급은 가장 높은 등급으로, 한국에서는 처음으로 삼성전자 반도체가 취득했다. 우리나라를 포함해 전 세계적으로 물 부족 상황이 심각한데, 이를 해결하는 데 기여하고자 하는 삼성전자 반도체의 노력이 좋은 평가를 받은 것 같다.
삼성전자 반도체 수처리는 어떤 식으로 발전했는지. -반도체 라인이 증설돼 반도체 사업장의 하루 취수 필요량은 2030년 현재의 2배 이상으로 늘어날 것으로 예상된다. 삼성전자는 용수 재이용을 최대한 늘려 취수량 증가를 최소화하고 2030년 취수량을 2021년 수준으로 동결한다는 목표를 발표했다. 때문에 사업장에서 사용되는 물의 양을 줄이기 위해 공정과 재이용 측면에 집중 연구가 필요하다.
물 사용량을 줄이기 위해 다각도에서 노력하고 있다. 공정의 경우, 사용되는 물의 양을 최적화하기 위해 세정 공정에서 기존 물의 분사 시간을 점차 줄이는 테스트를 진행했다. 예를 들어, 기존에는 10초 동안 분사해야 했던 것을 9초, 8초로 줄여 제품 퀄리티에 문제가 없는지 확인한다. 이렇게 공정 단에서 줄일 수 있는 용수를 줄이는 과제를 2020년에만 180건가량 진행했고, 제조팀과 함께 고민하고 실행에 옮긴 결과 물 사용량을 많이 저감할 수 있었다.
물을 정화하는 데 쓰이는 ‘멤브레인 기술’도 용수 종류별로 최적화했다. 이 밖에 초순수로 사용된 물을 반도체 설비 유지에 필요한 옥상 세정 시설이나 냉각탑 등에 재사용하고 있다. 2020년에는 국내외 반도체 전 사업장(9곳)에서 총 약 7000만t의 물이 재이용됐다. 그만큼 물을 외부로부터 덜 끌어와도 된다.
향후 어떤 수자원 관리 활동을 할 계획인지. 우선 방류수가 흘러가는 하천을 관리하기 위해 NGO, 지역사회와 협력하여 인근 생태계를 모니터링하는 등 생태계 보전 활동을 지속 수행하고 있다.
하수 재이용수를 도입하기 위해 지난 2022년 11월에는 환경부 장관과 경기도 5개(수원, 화성, 오산, 용인, 평택) 지자체장 등이 참석해 2030년 하수재이용수를 하루 40만t 이상 사용할 것을 목표로 하는 업무협약을 체결했다. 40만톤은 연간 약 1억5000만t 수준으로 하나의 댐을 새로 건설하는 효과가 있다.
또한, 협력사들의 안정적인 수자원 공급망 관리를 위해 수자원 관리, 용수 저감에 대한 목표 수립을 장려하고 물사용 절감 실적을 모니터링한다. 수자원 절감 노하우를 협력사와 공유해 수자원 관리할 수 있도록 하고 있다.
국가의 수자원 관리 대응 방안을 마련하기 위해 정부, 지자체, 산업체들과 긴밀히 협력해 물 스트레스를 분석하고 그 결과에 따라 수자원 관리 대응안을 수립하고 수행하는 과정에 있다.
반도체 수처리의 최종 목표는. -평택사업장 증설, 용인 반도체 클러스터 투자 등 반도체 산업은 앞으로 꾸준히 성장할 것으로 보인다. 삼성전자 반도체는 이러한 성장에 발맞춰 필요한 수자원을 확보할 수 있도록 준비하고 있다. 특히 중장기적으로 국가 차원에서도 수자원 사용량이 증가할 것으로 예측되고 있는 상황에서, 이에 대비할 수 있는 여러 가지 방안을 고민하고 있습니다. 그 일환으로 K-water(한국수자원공사), 환경부 등 관련 부처와도 긴밀히 협의하고 있다.
삼성전자 반도체가 추진 중인 중요한 활동 중의 하나는 수자원 순환 활용 극대화를 통한 ‘물 취수량 증가 제로화’다. 다음으로는 오염물질을 저감하는 기술을 통해 사업장에서 배출하는 수질 오염물질을 최소화해, ‘자연 상태’로 처리하여 배출하는 것을 목표로 노력하고 있다. 오염물질을 최대한 제거할 수 있는 기술을 바탕으로, 2040년에는 사업장에서 방류하는 물을 하천 상류 수준의 깨끗한 물로 배출하겠다는 비전을 갖고 있다.
