[ 타임즈 - 김시창 기자 ] SK하이닉스가 국내 반도체용 특수가스 기업 TEMC와 협업해 반도체 업계 최초로 네온(Ne) 가스 재활용 기술을 개발했다고 1일 밝혔다. 최근 국제 정세 불안으로 인해 수입에 의존해 온 네온의 수급 불확실성이 커지자, 회사는 국내 소부장 기업과 함께 재활용 기술 개발에 나서 1년 여 만에 성과를 이루어 냈다.
앞서 SK하이닉스는 지난 2월 ‘재활용 소재 사용 중장기 로드맵’을 발표하고, 2025년까지 재활용 소재 비율 25%, 2030년까지 30% 이상으로 늘리겠다는 목표를 밝힌 바 있다. 이번 네온 재활용 기술 개발은 이 로드맵을 실현해 가는 의미 있는 성과가 될 것으로 회사는 기대하고 있다.
네온은 희귀 가스* 중 하나로, 반도체 노광공정*에 필수적인 엑시머 레이저 가스(Excimer Laser Gas)의 주요 성분이다. 네온은 레이저 광원으로 활용할 때 화학적으로 분해되거나 변형되지 않는다는 특징이 있다. 때문에 한 번 사용한 네온은 불순물 제거 등의 분리 및 정제만 거치면 재활용이 가능하다.
* 희귀 가스(Rare Gas): 공기 중에 극소량만이 존재하기 때문에 양산이 어렵고 인공 제조가 불가능한 희소성 높은 산업용 가스로 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 제논(Xe), 라돈(Rn) 등이 포함된다.
* 노광공정: 레이저 등으로 웨이퍼에 반도체 회로를 그리는 공정
회사는 이 점에 주목해 네온 재활용 기술 개발에 성공했다. SK하이닉스와 TEMC는 노광공정 이후에 스크러버*를 통해 공기 중으로 배출되던 네온 가스를 수집 탱크에 포집하고, TEMC의 가스 처리 과정을 통해 네온만 선택적으로 분리해 정제 했다. 이렇게 정제된 네온은 다시 SK하이닉스로 공급되어 반도체 제조 공정에 사용된다. 현재 네온 회수율(배출량*포집량*정제수율)은 72.7%에 이른다. SK하이닉스는 앞으로 지속적으로 정제수율을 개선해 네온 회수율을 77%까지 높일 계획이다.
* 스크러버(Scrubber): 반도체 생산 공정 중 발생하는 가스, 화합물 등을 걸러내고 제거하는 장치
SK하이닉스-협력사 원팀 협업, 밸류체인(Value Chain)에서의 온실가스 감축 기대
이번 기술 개발은 SK하이닉스와 소재 및 장비 협력사가 각 분야의 전문 지식을 바탕으로 긴밀하게 협력해 만들어진 성과라고 회사는 강조했다. 회사는 앞으로도 전문성을 갖춘 협력사들과의 파트너십을 더욱 발전시켜 나가겠다는 계획이다.
네온 재활용 기술이 반도체 팹에 적용될 경우 연간 400억 원* 상당의 네온 구매 비용이 줄어들 것으로 예상된다. 아울러 이 기술은 네온 생산 과정에서의 온실가스 배출량(Scope*3)을 1만 2,000 tCO2e/yr* 가량 줄이는 효과도 창출할 것으로 보인다.
* 2022년 네온 단가 및 용인 반도체 클러스터 1기 팹 적용 기준
* Scope: 온실가스 배출은 Scope1(직접 배출), Scope2(간접 배출), Scope3(기타 간접 배출)로 나뉜다. Scope 3는 사업장 외부(협력사의 원부자재 공급 과정, 제품이 판매된 후 처리되는 과정 등)에서 발생하는 배출량을 모두 포함한다.
* 용인 반도체 클러스터 1기 팹 적용 기준. tCO2e/yr : 연간 이산화탄소 환산량, 단위는 톤(ton)
‘재활용 소재 사용 중장기 로드맵’의 첫걸음 떼다
네온 재활용 기술 개발을 주도한 SK하이닉스 탄소관리위원회*의 소재 재활용 분과*는 반도체 공정에서 화학적으로 분해 및 변형되지 않는 모든 소재의 재활용을 최종 목표로 삼고 있다. 분과는 2025년까지 네온, 중수소(D2), 수소(H2), 헬륨(He) 등 4개 가스 소재와 황산(H2SO4) 등 화학 소재를 비롯해 총 10개 원자재의 재활용 기술을 개발할 계획이다. 2030년까지는 화학적 변형이 없는 모든 소재에 대한 기술 검토를 완료한다는 것이 회사의 목표다.
* 탄소관리위원회: 2050년 넷제로를 달성하기 위해 연구, 제조, 설비, 환경, 구매 등으로 구성한 전사 조직이며, 저전력 장비 개발, 공정가스 저감, AI/DT 기술 기반 에너지 절감 등을 추진하고 있다.
* 소재 재활용 분과: 탄소관리위원회 산하 12개 분과 중 하나로 화학적 변형이 없는 소재를 대상으로 재활용 기술을 확보하고 이에 기반해 재활용 친화적 팹 환경을 구축하는 업무를 담당하고 있다.
이를 위해 분과는 재활용 기술을 ‘기술 성숙도’에 따라 5단계로 분류하고, 2025년까지 네온 등 10개 원자재에 대해 적어도 3단계(소재 인증) 이상의 기술 확보를 추진하려고 한다. (위 그림 참조)
궁극적으로 SK하이닉스는 해외 의존도가 높은 소재의 수급 문제를 해결하고, 반도체 제조 전반의 밸류체인(Value Chain)에 걸쳐 배출되는 온실가스를 감축하여 회사의 경쟁력을 높이고 환경 문제 해결에 기여하겠다는 계획이다.
