국내 ‘탄소중립기본법’이 정한 온실가스 종류로 이산화탄소 등 기존 6종에 더해 반도체 공정에 많이 사용되는 삼불화질소(NF₃)를 추가하기 위한 움직임이 나타나고 있다.

더불어민주당 김성회 의원(고양시갑) 등 11인은 지난 12월 19일 반도체·디스플레이 제조 공정 장비의 세정용 특수가스로 사용되는 NF₃를 온실가스에 포함하는 내용의 ‘기후위기 대응을 위한 탄소중립·녹색성장 기본법(탄소중립기본법) 일부 개정법률안’을 발의했다고 밝혔다.

NF₃는 반도체 생산의 주요 공정인 화학적기상증착법(CVD) 챔버 내에서 웨이퍼에 박막을 입힌 후 챔버 내에 남아있는 잔류물을 세척하는 용도로 주로 사용되고 있다. NF₃는 물리적으로 안정적이고 세정 효과가 높을 뿐만 아니라, 장비의 수명을 크게 연장시킬 수 있는 장점이 있다. 이에 반도체 공정의 초미세화와 고집적화와 함께 차세대 디스플레이인 OLED 등장으로 첨단 공정의 수가 증가하며 사용량도 늘고 있다.

하지만 NF₃는 지구온난화에 영향을 미치는 것이 이산화탄소의 1만7,400배에 달하며 GWP(지구온난화지수)가 높은 물질이다. NF₃는 온실가스 배출 저감을 위해 2000년부터 SF6(육불화황), C2F6(플루오린)과 같은 GWP가 높은 불소계 온실가스의 대체가스로 활용해 전체 온실가스 저감에 기여했으나 NF₃를 포함한 불소계 온실가스는 여전히 타 온실가스에 비해 GWP가 높다.

현재 우리나라는 IPCC(기후변화에 관한 정부간 협의체)가 지난 1996년 발간한 지침을 적용해 현행법상 온실가스를 이산화탄소(CO2)와 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 수소불화탄소 (HFCs), 과불화탄소(PFCs), 육불화황(SF6)의 6종류로 정의해 산정하고 있다.

IPCC는 지난 2006년 해당 지침을 개정해 NF3를 온실가스 배출량 산정대상으로 추가했다. 우리나라도 파리협정 이행지침에 따라 기존 국가 온실가스 통계에 포함된 6대 온실가스 외에 NF₃에 대한 통계를 추가적으로 산정해 총7개의 온실가스에 대한 배출량 통계를 기후변화협약에 제출하게 된다.

2018년 마련된 파리협정의 세부이행지침에 따라 모든 유엔 기후변화총회 당사국은 ‘2006 IPCC 지침’을 적용해 국가 인벤토리 보고서(NIR)를 2024년 까지 유엔에 제출, 올해까지는 ‘2035 국가 온실가스 감축목표(NDC)’를 제출해야 한다.

김 의원 등은 법률 제안 이유로 “현행법이 배출량 산정 대상으로 지정한 온실가스는 단지 6종으로 규정되고 있어 2006 IPCC 지침에 맞게 NF₃를 추가할 필요가 있다”고 설명했다.

또 “최근 금융위원회가 마련하고 있는 국내 ESG 공시 기준 역시 NF₃를 측정하도록 기후 공시의 방향성을 제시하고 있어 7대 온실가스로 관련법의 정비가 필요한 실정”이라고 전했다.

금융위원회는 국내 기업의 ESG 공시를 위한 온실가스 배출량 측정 방법으로 국제적으로 널리 사용되는 GHG프로토콜과 함께 탄소중립기본법에 따른 측정 방법도 인정하기로 했다. GHG프로토콜은 NF₃를 포함한 7대 온실가스를 정의하고 있어 국내 탄소중립기본법도 이에 맞춰 개편돼야 한다는 지적이 제기됐었다.

한편, 우리나라는 2000년 이전만 해도 NF₃를 전량 수입에 의존했으나 2001년 SK스페셜티 (舊SK머티리얼즈)의 전신인 대백신소재에서 국내 최초로 국산화하면서 수출국으로 전환됐다. SK스페셜티는 현재 연산 1만3,500톤에 달하는 세계 1위 NF₃생산기업으로 자리매김하고 있다.

효성티앤씨(효성화학 특수가스)는 울산과 충북 옥산에 연산 8,000톤 규모의 생산 능력을 갖췄으며, 독일 머크가 2020년에 인수합병한 버슘머트리얼즈과 DIG에어가스와 중국의 리밍화공연구설계원유한책임공사간 합작으로 설립된 리밍대성과 일본의 칸토덴카에서도 NF₃를 생산하고 있다.

최근 유럽연합에서는 탄소(C)와 불소(F)가 결합한 과불화화합물의 사용 제한 조치를 빠르면 2026년부터 적용할 예정이라 국내 반도체·디스플레이 제조 업계에서는 온실가스 감축기술 도입 등을 통해 지속적인 감축 노력을 이행하고 있다.

삼성전자는 반도체 공정가스 감축을 위해 공정가스 대용량 통합처리 시설(RCS) 설치를 확대하고, 지구온난화지수가 낮은 대체가스를 개발해 일부 제품의 공정에서 PFCs가스를 대체하고 있다.(C4F8 대체가스 ‘G₁가스’ 개발)

SK하이닉스는 유해 물질을 정제하고 안전하게 처리하는 스크러버 장비의 처리 효율을 높이고 전력 소모량을 줄이는 개발을 진행하고 있다. SK스페셜티는 NF₃생산에 필요한 전력을 신재생에너지로 전환(RE100)하고 폐기물 발생 감소와 효율적인 생산 공정을 지속적으로 개발함으로써 온실가스 리스크를 극복한다는 계획이다.

머크는 반도체 생산량을 증가시키면서 온실가스 배출량을 줄일 수 있는 가스 개발에 초점을 두고 연구·개발에 박차를 가하고 있다.