극일 첨병된 '불화수소 가스'···국산화 시대 열었다

[이데일리 강민구 기자] 도쿄올림픽 개막을 열흘 앞뒀지만, 한일 갈등은 여전하다. 지난 2019년 7월 일본 정부가 소재·부품·장비(소부장) 핵심 품목에 대한 수출 규제를 시작하면서 경색된 양국 관계는 여전히 얼어붙어 있다.

이런 가운데 한국표준과학연구원의 세계 상위권 가스분석 능력을 바탕으로 국내 기업들이 일본에서 전량 수입해야 했던 반도체용 핵심소재 국산화를 이뤄내는 등 과학기술로 일본을 이길 존재감을 발휘해 관심이다.

표준연은 소부장의 신뢰성을 높이는 데 필요한 측정표준 기술도 이미 일본 국가측정표준기관(NMIJ)을 제쳤다고 평가했다.

13일 표준연이 개최한 ‘소재·부품·장비’ 연구성과 간담회에서 박현민 원장은 “일본 정부의 수출규제 이후 표준연은 반도체 가스 소재 국산화를 비롯해 원천기술 개발과 기술 신뢰성을 높이는데 기여했다”고 설명했다.

산업통상자원부 ‘소재부품장비 경쟁력 강화 2년 성과’ 통계에 의하면 불화수소 수입액은 2019년(1~5월) 2840만달러에서 2021년(1~5월) 460만달러로 83.6% 감소했다.

표준연은 국내 대기업에 납품한 반도체 소재의 불화수소 순도를 분석하는 등 신뢰성을 높여 대일 수입액을 6분의 1수준으로 줄이는데 큰 역할을 했다.

한국표준과학연구원 가스분석표준그룹 연구진이 고순도 가스 순도를 분석하고 있다.(사진=한국표준과학연구원)

불화수소는 폴리이미드, 포토레지스트와 함께 일본 정부가 규제한 핵심 품목 중 하나다. 스텔라케미파, 모리타케미칼 등 일본 업체를 통해 전량 수입했는데, 일본 정부가 규제하면서 당시 파장이 컸다. 국내 기업들도 생산능력은 갖췄지만, 제품 품질 등을 검증하는 데 한계가 있었다.

핵심 품목 중 하나인 불화수소는 반도체 회로를 깎거나 세정에 쓰이는 핵심소재인데 10 나노미터(nm·10억분의 1m) 보다 작은 정밀회로일수록 정확도와 완성도를 높이려면 99.999% 이상의 초고순도를 기록해야 한다.

고순도 가스의 순도를 분석하려면 고순도 가스 순도를 직접 측정하거나 가스에 포함된 불순물을 분석해 이를 빼내면 된다. 불순물이 많이 섞인 소재를 주로 측정하기 때문에 100에서 불순물 성분을 빼서 값을 구하는 방법을 사용한다. 표준연은 가스분석 인프라를 활용해 불순물 분석에 필요한 가스인증표준물질인 표준가스를 자체 개발하고, 이를 생산하는 능력을 확보했다. 이를 바탕으로 국내 대기업의 반도체에 대한 순도를 분석해 불량 소재를 걸러내도록 했다.

현재 표준연은 불화수소 외 15종 이상의 반도체용 가스 신뢰성 평가를 준비하고 있다.

최근에는 SK머티리얼즈와 협력해 반도체 가스 소재 분야 측정 기술 개발과 공동 연구를 추진하고 있다. 박치복 SK머티리얼즈 팀장은 “표준연과 협업해 반도체용 가스 소재의 품질을 높여 고부가가치 소재 회사로 회사가 도약하고, 국가 소재 산업의 경쟁력도 높일 계획”이라고 말했다.

이상일 표준연 화학바이오표준본부장은 “사염화규소와 모노실란 등 다른 반도체용 가스 품질평가로 영역을 확장하고, 국내 업체들과 협의체를 구성해 숙련도 시험을 할 예정”이라며 “앞으로도 국내 가스 소재 생산과 기업들의 가스 품질을 높이겠다”고 강조했다.

오상협 한국표준과학연구원 책임연구원(왼쪽)이 박치복 SK머티리얼즈 팀장(오른쪽)과 기술협력을 하고 있다.(사진=한국표준과학연구원)