[기획] 해외 의존 끊고 ‘반도체 특수가스’ 자립 리드한다… FITI, 인프라 구축 ‘신호탄’

국내 반도체 특수가스 시험 기반 부족...전용 인프라 조성으로 해소 기대

충북도ㆍ청주시 등 지자체 및 KTCㆍ충북테크노파크와 컨소시엄 구성

2단계 로드맵 실행으로 총 30종 장비 구축...첨단제조 밸류체인 완성

FITI를 중심으로 지자체 및 유관기관이 컨소시엄을 구성해 반도체 특수가스 통합 시험ㆍ평가 인프라 구축에 나선다. 그동안 국내 반도체 소부장 기업들은 특화된 인증 인프라가 부족해 해외 기관에 의존하며 고비용, 기간 장기화 등의 애로사항을 겪어왔다. 이번 사업은 2단계 로드맵을 통해 총 30종의 장비를 도입하며, 오는 ’28년 전용 센터 준공과 함께 통합 인프라를 완성할 예정이다. 이를 바탕으로 '소재ㆍ부품ㆍ제품ㆍ양산' 전공정 기술의 자립과 내재화를 달성하고 국내 반도체 공급망 안정화에 기여할 전망이다.

FITI, 반도체 특수가스 공급망 안정 위한 기술 자립 기반 마련

국내 반도체 소재ㆍ부품ㆍ장비(소부장) 업계의 필요성이 높았던 ‘반도체 가스 신뢰성 및 안전성 평가 인프라 구축’을 위해 FITI시험연구원이 나섰다. FITI는 이번 정부 대규모 공모 사업의 기획을 주도해 최종 선정됐다. 사업은 국내 가스 소부장 기업들의 상용화 거점을 마련하고, 반도체 ‘소재ㆍ부품ㆍ제품ㆍ양산’ 전공정 기술의 자립과 내재화를 지원하는 기반이 될 것으로 기대된다.

그동안 국내 기업들은 독자적으로 특수가스를 개발하고도 국내에 전문 시험ㆍ인증 인프라가 부족해 미국, 일본, 유럽 등 해외 기관에 전적으로 의존해야 했다. 이로 인해 고가의 시험 비용이 발생하고 테스트 기간이 장기화돼 상용화 시기를 놓치는 경우가 발생했으며, 핵심 기술이 국외로 유출될 수 있는 위험이 있었다.

더욱이 최근 인공지능(AI) 중심으로 산업이 재편되면서 AI 반도체, 고대역폭메모리(HBM) 등 반도체 미세 공정이 고도화됐고, 이에 따라 필수 소재인 특수가스의 순도와 밀도를 검증하는 질적 고도화가 필요해졌다. 또한 반도체 노광 공정에 필수적인 ‘네온(Ne)’의 중국 의존도가 81.3%까지 치솟는 등 특정 국가에 대한 공급망 쏠림이 심화됐고, 미국과 유럽의 과불화화합물(PFAS) 사용 제한 등 글로벌 환경 규제까지 가시화되면서 국내 기업들의 부담이 가중되고 있는 상황이다.

개별 기업의 재원만으로는 대응이 어려웠던 위기 속에서, FITI의 공모 사업 선정은 대한민국 반도체 안보를 지킬 기반이 됐다는 분석이다.

초고순도 불순물 정량 분석 역량과 고압ㆍ가스류 제어 노하우

전문 인력과 첨단 장비 갖춘 가스 소부장 기술지원 체계 역량

FITI가 최종 선정을 이끌어낼 수 있었던 바탕에는 그동안 축적해 온 시험 역량과 기반 인프라가 있다.

FITI는 '산업환경개선지원센터 구축 사업(’21.06~’23.12)'을 성공적으로 추진한 경험을 보유하고 있다. 해당 사업을 통해 대기 유해가스 분석ㆍ평가 장비 12종을 구축 및 개선 완료했으며, 이를 통해 ppb(10억분의 1)에서 ppt(1조분의 1) 단위에 이르는 고분해능 미량 불순물 정량 분석 역량을 확보했다. 이 역량은 대기 유해가스 성분 중 불소화물, 염소 및 염화수소, 비소 및 그 화합물, 다이옥신 등이 반도체 불순물 분석 체계와 연계될 수 있어 반도체 가스의 초고순도를 검증할 수 있는 기술적 토대가 됐다.

뿐만 아니라, FITI는 '바이오가스 기반 수소생산ㆍ활용 실증(’21.12~’23.11)' 사업을 통해서도 인프라 역량을 강화했다. 그린수소생산 활용시스템의 품질평가 체계를 구축하고 평가 절차를 확립했으며, 수소발생장치의 효율 평가 절차 업무를 수행해 고압ㆍ가스류 에너지원 제어 및 평가에 대한 노하우를 다졌다.

현재 FITI는 국내외 산업ㆍ환경 분야 유해물질 시험ㆍ분석ㆍ평가 전문기관 지정 건수만 33건에 달하며, 극미량 및 불순물 분석이 가능한 연계 활용 장비를 200여 대 중 20종 연계 활용 가능하도록 확보하고 있다. 아울러 가스 및 불순물 분야의 시험ㆍ분석ㆍ평가를 전담할 수 있는 전문 인력 50여 명이 재직 중으로, 가스 소부장 기업들의 기술지원을 위한 소프트웨어와 하드웨어를 갖추고 있다.

충북도ㆍ청주시와의 공조

안전에 중점 둔 차별화 전략

이번 공모 사업의 최종 선정은 FITI의 노력과 함께, 지역적 필요성을 파악한 지자체와의 공조, 그리고 각 분야 전문기관들과의 연대가 결합한 결과다. 공모 준비 단계부터 FITI는 충북도 및 청주시 등 지자체와 협력해 지역적 필요성과 당위성을 논리화했다.

충청북도는 국내 반도체 가스 전문 제조기업들이 위치한 가스 산업의 집적지다. 특히 반도체 핵심 가스인 네온(Ne)의 경우 전국 수입량의 65%가 충북으로 유입된다. 또한 충북은 반도체 특수가스의 국내 최대 생산지인 동시에, 지역 주력 산업인 반도체 산업에 핵심 소재를 공급하는 핵심 소비지다.

실제로 국내 주요 반도체 특수가스의 50% 이상을 충북 지역 반도체 소재 기업들이 활용하고 있어 전국 최대 규모 수준의 수요ㆍ공급 인프라를 동시에 갖추고 있다. 이러한 데이터를 바탕으로 FITI는 지자체의 지지를 이끌어냈고, 지방비 매칭을 추진해 공모의 성공 가능성을 높였다.

컨소시엄 구성 역시 전문성 분업 체계를 지향했다. 주관기관인 FITI는 자체 보유한 소재 및 가스류 분석 특화 역량을 기반으로 ‘반도체 가스 품질 분석 및 평가 체계 구축’을 전담한다. 여기에 독성시험 및 GLP(우수실험실운영기준) 기반의 안전성 평가 역량을 가진 ‘한국기계전기전자시험연구원(KTC)’이 공동기관으로 참여해 ‘반도체 가스 독성ㆍ안전성 평가 체계 구축’을 책임진다.

아울러 충북 전략산업인 첨단 반도체 중점 육성의 거점기관인 ‘충북테크노파크’가 공동기관으로 가세해, 전방 품목 성능 검증과 연계된 지원 체계를 확립했다. 품질분석, 안전성평가, 전방산업 연계 체계를 갖춘 컨소시엄이 구성된 것이다.

최종 선정을 위한 평가 단계에서 FITI는 ‘선제적 안전관리’와 ‘법적 제도 기반의 실행 계획’을 강조했다. 반도체 특수가스는 고순도ㆍ고위험 물질이 많아 누출, 폭발, 독성 노출 등 안전사고 발생 시 인명피해와 산업적 파급 효과가 크다.

FITI는 국내외에서 발생한 주요 가스 안전사고 사례를 분석하고, 사업 추진 과정 및 센터 운영 중 발생할 수 있는 위험요인을 사전에 검토할 수 있는 체계를 제시했다. 기획 단계부터 위험성을 예측하고 예방대책을 설계에 반영하는 선제적 안전관리 시스템을 피력한 것이다.

또한 고압가스 안전관리법, 산업안전보건법, 화학물질관리법 등 국내 관련 법령과 기준을 충족하는 가이드라인을 세웠다. 시설과 장비의 구축 단계부터 가스의 취급, 저장 및 공급, 배기 및 제독 설비까지 아우르는 ‘종합 안전 관리 계획’을 구체적으로 제시했다.

이를 통해 해당 센터가 기업들의 시험 분석 수요를 지원하는 것을 넘어, 안전한 국산화 및 공급망 안정화 기반으로 기능할 수 있음을 강조했다. 이와 함께 위험성 사전검토, 위험요인 예측 결과 도출, 안전점검 및 정밀안전진단 실시 계획을 구체화해 사업의 실행 가능성을 증명했다.

2단계 로드맵 가동, 총 30종 인프라로 완성될

전공정 기술 자립의 미래

공모 선정에 따라 FITI는 인프라 구축을 위한 로드맵 가동에 돌입한다. 이번 사업은 1단계와 2단계로 나뉘어 체계적으로 전개된다.

인프라의 기틀을 다지는 1단계는 향후 3년간 전개된다. 이 기간 동안 반도체 가스 품질평가에 핵심적으로 요구되는 장비 총 13종이 순차적으로 도입된다. 장비 구축과 동시에 가스 전용 시험 센터가 들어설 부지 선정, 인허가 획득, 설계 및 건축허가, 시공사와 감리 선정 및 건축 공사 시행 등 센터 조성을 위한 주요 절차가 진행된다. 1단계는 마지막 차년도인 3차년도 내에 반도체 가스 품질/안전성 평가 전용 센터 준공을 목표로 한다.

이어서 진행되는 2단계는 완공된 전용 센터를 기반으로 본격적인 운영 안정화와 인프라 고도화를 추진하는 단계다. 1단계에서 구축한 13종의 장비들을 센터 내부로 이전ㆍ설치하고, 시운전 및 가스 유틸리티의 유지보수 체계를 확립하게 된다. 여기에 추가로 총 17종의 장비를 도입해 구축한다.

전체 사업 기간 동안 구축되는 장비는 총 30종이다. 이로써 기초 품질분석, 성능평가, 안전성 평가를 연계한 ‘반도체 특수가스 통합 시험ㆍ평가 인프라’가 완성될 예정이다.

이 인프라 구축이 완료되면 국내 반도체 가스 자립도가 향상될 것으로 기대된다. 반도체 가스 상용화 거점이 국내에 확보됨으로써 기존의 분업 중심 밸류체인 구조를 보완하고, ‘소재ㆍ부품ㆍ제품ㆍ양산’ 전공정 기술의 자립 및 내재화가 가능해진다.

FITI가 주도하는 반도체 특수가스 국산화와 신뢰성 검증 인프라는 국내 소재ㆍ부품 산업 경쟁력 확보에 기여할 전망이다. 국제적 위기에 따른 시장ㆍ경기 변동과 영향력에 대한 대응 역량을 강화해 국내 반도체 산업의 공급망을 안정화하는 기반이 될 것으로 보인다.

김설경 기자

<출처: 산업인뉴스>

https://www.sanupin-news.kr/news/articleView.html?idxno=14698