"무탄소 전기만으론 부족하다"…반도체업계의 가스 전쟁

출하 전 검사 대기 중인 스크러버. 사진=윤현주 기자

반도체 공정에 투입되는 불소계 가스 등 특수가스의 대체·저감 기술이 반도체 산업의 차세대 주도권을 쥘 핵심 변수로 떠오르고 있다.

3일 업계에 따르면 삼성전자는 일본 가스 생산기업 다이킨과 차세대 가스 ‘G2’를 공동 개발했다. 반도체 웨이퍼 표면의 불필요한 부분을 화학적 방법으로 깎아내 원하는 회로 패턴을 만드는 식각 공정에 사용되는 삼불화메탄을 대체할 새로운 가스다. 

반도체 산업은 전체 에너지 사용의 약 80% 이상이 전력일 만큼 전기 의존도가 높지만, 전력을 무탄소로 전환하는 것만으로는 탄소중립이 완성되지 않는다. 식각·세정 공정에 필수적으로 투입되는 특수가스 때문이다. 이 가스가 배출될 경우 이산화탄소보다 훨씬 높은 온난화 효과를 낳는다. 반도체 기업의 경우 스코프1(사업장에서 공정, 설비 운영 등을 통해 직접 배출하는 온실가스) 배출량의 60~70%가 공정 가스에서 나온다.

삼불화메탄의 지구온난화지수(GWP)는 1만1700이다. 이산화탄소보다 지구온난화에 미치는 영향이 1만배 이상 높다는 의미다. 삼성전자가 이번에 개발한 G2는 삼불화메탄의 GWP를 90% 가량 낮췄다. 삼성전자는 올해부터 G2를 공정에 적용할 계획이다.

이런 공정 가스를 정화하는 장치인 ‘스크러버’를 제조하는 기업들도 성장세다. 공정 가스는 특수 성능과 품질 유지가 최우선인데, 가스를 완전히 대체하지 못하거나 공정 중에 발생하는 부산물을 처리해야 하기 때문이다. 스크러버는 반도체와 공정이 비슷한 디스플레이 등에도 필요하다. 원래 글로벌 스크러버 시장은 일본 기업들이 사실상 독점했었지만, 국내에서는 2001년 설립된 반도체 장비 기업 글로벌스탠다드테크놀로지(GST)가 스크러버 국산화에 성공해 SK하이닉스 등 국내 기업들뿐만 아니라 해외에도 수출하고 있다. 

엠에이티플러스도 불소계 가스뿐만 아니라 아산화질소 등을 잡는 다양한 방식의 스크러버를 개발해 납품하고 있다. 삼성전자는 대체 가스 개발뿐만 아니라 스크러버 등 도입에도 앞장서고 있다. 공정 배출 가스를 고온에서 태우거나 촉매를 통해 분해해 온난화 효과가 낮은 가스로 처리하는 통합처리시설(RCS)을 업계 최초로 도입한 게 대표적이다.

김리안 기자 knra@hankyung.com