▲ PKC가 반도체 소재, 이차전지 소재 등 신사업을 본격 추진하는 새만금공장 조감도

새만금 공장 배터리 소재 수직계열화 통한 품질·가격 경쟁력↑

低 GWP 가스·반도체 메탈 리사이클링·전구체 국내 생산 추진

글로벌 종합 화학 신소재 개발·제조 전문기업 PKC가 지난 70년간 축적해온 염소(Cl2) 공정 경험을 바탕으로 반도체·디스플레이용 특수가스 사업을 본격적으로 확장한다. 친환경 특수가스, 리사이클링 메탈 기반 전구체 등을 국내에서 직접 생산하면서 반도체·디스플레이 등 첨단산업의 공급망 안정화에 기여하며 기존 배터리 소재 사업과 함께 시너지를 발휘, 연매출 ‘1조 클럽’ 진입에 도전한다.

PKC(대표 윤해구)는 오는 3월 리튬이온배터리 전해액 핵심소재 삼염화인(PCl3)·오염화인(PCl5) 생산기지인 ‘새만금 제1공장’ 준공을 앞두고 반도체·디스플레이 공정용 특수가스 생산을 위한 ‘새만금 제2공장’을 준비하고 있다.

PKC는 지난 2024년 10월 전북특별자치도, 군산시, 새만금개발청 등과 투자협약 MOU를 체결하고, 7,500억원을 투자해 식각가스, 전구체, 아산화질소(N2O)등 특수가스를 생산하는 ‘새만금 제2공장’을 건설한다고 발표한 바 있다. 회사는 이미 지난 2024년 새만금 제1공장 착공과 함께 인근에 제2공장을 건설할 부지를 확보했으며 이르면 내년 제2공장 착공에 들어갈 계획이다.

PKC는 지난 70여년간 가성소다(NaOH), 염소(Cl2)를 생산해 온 기술력과 경험을 바탕으로 군산공장에서 반도체·디스플레이 공정 소재로 사용되는 고순도 염소(Cl2) 및 염화수소(HCl)와 아산화질소(N2O)를 생산해 국내 반도체 칩 메이커에 공급할 정도로 초고순도 특수가스 생산능력을 검증 받았다. 이를 기반으로 반도체와 이차전지라는 두 개의 첨단산업을 성장동력으로 삼아 글로벌 종합 신소재 기업으로 ‘제2의 창업’에 나선다는 전략이다.

■초고순도 정제 기술 확보 및 수직계열화, 품질과 가격 경쟁력 극대화

반도체·디스플레이 특수가스 시장은 국내외 내로라하는 대기업들이 치열하게 경쟁하고 있으며, 고객사들이 검증을 거쳐 생산라인이 투입된 소재는 쉽게 바꾸지 않기 때문에 진입장벽이 높다는 특징이 있다. 또한 호황과 불황이 반복되고 기술개발 속도도 빠르기 때문에 선제적인 생산설비와 R&D에 대한 투자가 필수적이다. 이에 맞춰 PKC는 군산 공장에 반도체용 고순도 염소(Cl2)의 신규 공장 증설을 진행 중이며, 신규 공장은 금년 말까지 완공 및 양산 예정이다.

이렇게 어려운 시장에 PKC가 진입할 수 있는 배경에는 특수가스의 기초 소재가 되는 염소(Cl2)에 대한 기술적 자신감과 수직계열화를 통한 가격 경쟁력 확보가 있다. 지난 1954년 설립된 PKC는 소금물을 전기분해시켜 나오는 ‘가성소다(NaOH)’, ‘염소(Cl2)’, ‘수소(H2)’를 가지고 사업군을 지속 확장해 왔다.

이중 염소는 과거 가성소다 생산 공정에서 나오는 부산물로 취급됐으나 PKC는 염소를 수소와 결합시키고 독자적인 초고순도 정제기술로 반도체용 염화수소(HCl)를 상용화하는데 성공했다.

초고순도 HCl은 반도체 공정에서 식각공정 및 웨이퍼 세정 및 에칭 등에 필요한 핵심 소재로서 우리나라는 일본, 독일 등에서 수입에 의존해오다가 PKC의 국산화를 통해 공급망 자립에 성공하게 됐다. 원료 조달에서부터 생산까지 국내에서 수직계열화에 성공해 가격 경쟁력도 월등하다. 가격과 품질로 타사와 경쟁을 거부하는 ‘진입장벽’을 새로 세운 것이다.

나아가 PKC는 초고순도 정제기술과 염소를 활용해 고부가 특수가스 사업과 이차전지 소재 사업을 확장하고 있다. 오는 3월 새만금 제1공장에서 생산을 시작하는 이차전지 전해액 핵심소재인 PCl3·PCl5도 Cl2를 원료로 사용하기 때문에 투자를 단행할 수 있었다.

인공지능(AI) 시대 도래와 고대역폭메모리(HBM), OLED 등 신제품 확대로 인해 반도체·디스플레이 산업에서는 특수가스 수요가 지속 늘어나고 있다. HBM, HBF(고대역폭플래시)는 수십 개의 메모리 칩 또는 D램, 플래시메모리를 수직으로 적층하는 TSV(실리콘 관통 전극) 구조를 갖고 있으며, 이러한 초미세·고집적 공정에 대응하기 위해 식각, 증착, 세정 등 반복 공정이 많아지기 때문이다.

동시에 글로벌 환경규제 강화로 인해 지구온난화지수(GWP)가 높은 특수가스를 대체하기 위한 低 GWP 특수가스 개발도 시급한 상황이다.

PKC는 글로벌 반도체 장비사 및 칩메이커와 함께 차세대 특수가스와 전구체(프리커서) 물질을 개발 중이다. 구체적인 아이템은 비공개이지만 차세대 반도체·디스플레이 공정에 필요한 특수가스 및 低 GWP 특수가스 등을 중심으로 국내에 합성·정제 생산 공장을 구축할 예정이다.

PKC는 글로벌 칩메이커의 요청으로 폐기물로 발생한 희소금속을 회수, 염소 기술로 다시 정제해 반도체용 전구체 등으로 재활용하는 반도체 메탈 리사이클링 사업도 준비 중이다.

반도체 칩메이커의 ALD(원자층 증착) 공정에 투입되는 하프늄(Hf)이나 지르코늄(Zr)과 같은 희소금속의 90%가 폐기물로 발생하는데 이를 재활용하면 글로벌 원자재 가격 상승과 수급 불안에 효과적으로 대응할 수 있다. PKC는 원재료비가 거의 들지 않는 폐기물에서 고부가가치를 창출할 수 있고 고객사도 생산원가와 공급망에 대한 부담을 줄일 수 있다.

EU의 경우 특정국에 대한 의존도를 낮추기 위해 지난 2024년 핵심원자재법(CRMA)을 발효하고 2030년까지 역내 연간 소비 핵심 원자재의 25%를 재활용 원자재로 사용할 것을 목표로 제시하는 등 공급망 감사를 강화하고 있어, 리사이클링 사업은 수익 창출은 물론 규제 강화에 효과적으로 대응할 수 있는 ‘블루오션’ 사업이 될 전망이다.

PKC 신사업을 총괄하고 있는 PKC 배석전 상무는 “글로벌 반도체 업사이클로 인해 지연됐던 설비투자가 재개되면서 특수가스 수요도 크게 늘어날 전망”이라며 “올해부터 반도체 소재 생산설비에 대한 본격적인 투자를 확대해 2030년에는 가성소다, 이차전지 소재 등 사업부문을 합쳐 총 매출 1조원 돌파를 목표로 하고 있다”고 밝혔다.