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반도체 공정, 플라즈마 활용한 장비로 탄소중립에 ‘한발짝’

세미콘 코리아 2022, 유해가스 저감 장비 제조기업 한데 모여

반도체 산업 호황과 ESG 정책 기조가 맞물리면서 반도체 공정 내 유해가스를 저감하는 가스 스크러버·어베이트먼트 장비에 대한 관심이 커지고 있다.

반도체 제조공정에서 사용되는 에칭가스에는 SF6, CF4 등의 난분해성 가스가 포함돼 있다. 이 가스는 대기 중 체류기간이 길고 지구온난화지수가 높아 탄소중립을 위해서라면 필수적으로 처리해야 할 화합물이다.

최근 서울 삼성동 코엑스에서 진행된 ‘세미콘 코리아(SEMICON KOREA) 2022’(이하 세미콘 코리아)에는 반도체 공정에 필요한 가스저감 장비 제품을 선보인 기업들이 참가했다.


반도체 공정, 플라즈마 활용한 장비로 탄소중립에 ‘한발짝’ - 산업종합저널 장비
유니셈(주) 박민우 과장

연소식이 주류였던 가스 스크러버, 플라즈마 방식으로 전환 중

세미콘 코리아에서 만난 유니셈(주)은 반도체와 디스플레이 장비에 사용되는 가스 스크러버(Gas Scrubber)와 칠러(Chiller)를 생산하는 기업이다. 1990년대 초부터 가스 스크러버 제품을 개발해 판매하며 전문성을 다져오고 있었다.

가스 스크러버는 LNG 연료를 사용하는 연소식(Burn), 촉매를 이용한 습식(Wet), 전기를 이용해 열분해하는 히터(Heater) 방식과 플라즈마(Plasma) 방식 등으로 나뉜다.

유니셈 박민우 과장은 분해과정에서 LNG 연료를 사용하는 방식의 가스 스크러버가 현재 주류를 이루고 있다고 했다. 이로 인해 유해가스를 연소하는 과정에서 탄소가 추가적으로 발생하며 탄소저감이 제대로 이뤄지기 어렵다는 말을 했다.

다만 최근 플라즈마 방식의 스크러버를 활용한 패러다임 전환이 이뤄지고 있다는 그는 “플라즈마 습식 스크러버는 탄소 배출 농도가 낮아 탈탄소 공정에 기여할 수 있다”고 설명했다.

박 과장은 기존 반도체 생산 라인에서 연소식 스크러버를 사용하던 업체들도 플라즈마 방식으로 교체를 주문하는 추세라며 “ESG 흐름에 따라 플라즈마 가스 스크러버 시장이 확대될 것”으로 예상했다.

반도체 공정, 플라즈마 활용한 장비로 탄소중립에 ‘한발짝’ - 산업종합저널 장비
씨에스케이(주) 플라즈마-습식 어베이트먼트 모형이 전시된 모습

진정한 탄소저감? 플라즈마 타입 장비 사용은 ‘기본’, 효율 극대화 노려야

플라즈마 타입의 가스저감 장비는 유해가스 처리 과정에서 탄소 배출이 없지만, 진정한 의미의 탄소저감과는 거리가 있다. 연소식에 비해 소비 전력이 높기 때문이다. 플라즈마 스크러버의 처리용량이 낮은 점 또한 해결해야할 문제점으로 꼽힌다.

연소식 가스저감 장비는 공기와 LNG를 주입해 온도를 높여 가스를 제거한다. 플라즈마 방식은 온도를 끌어올리기 위해 전기만을 사용해 전력 사용량이 상대적으로 높다.

유해가스 저감 장비 및 프리커서 공급 장치를 생산하는 씨에스케이(주)(CSK)는 이번 행사에서 플라즈마-습식 어베이트먼트(Plasma-Wet Abatement)를 선보였다. 이 장비는 가스 스크러버와 마찬가지로 유해가스를 플라즈마 방식으로 열분해하는 기능을 담당한다.

씨에스케이 최고은 대리는 현재 가스 처리효율 향상을 위해 제품 개발을 진행 중이라며 차세대 어베이트먼트 출시를 앞두고 있다고 했다. 그는 “씨에스케이는 동일 전력 대비 가스 처리 용량을 늘려 전력효율을 개선시킨 제품을 올해나 내년 중 시장에 선보일 계획”이라고 말했다.

또한 난분해성의 NF3, CF4, SF6와 같은 과불화화합물(Poly-&Per-fluorinated Compounds)까지도 플라즈마 방식으로 분해가 가능하기에 해당 제품군에 주력하고 있다고 덧붙였다.

“현재 씨에스케이에서는 100명에 달하는 연구개발인력이 기술개발에 주력하고 있다”는 최대리는 “탄소저감 아젠다에 발맞춰 기술과 환경이 공존하는 세상을 만들기 위해 노력할 것” 이라고 강조했다.


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