특수가스 ‘NF₃’

반도체 제조 공정에 쓰이는 NF₃는 과거 대부분 수입에 의존하고 있는 실정이었으나 국내 기업인 소디프신소재가가 국산화에 성공하며 부각된 특수소재다.

국내 특수가스시장은 반도체산업 중심으로 형성돼 있으며 매년 늘어나는 반도체 수요에 따라 NF₃또한 빠른 성장세를 보이고 있다. 특히 우리나라는 삼성, LG, 하이닉스 등이 매년 생산시설 증축과 건설 계획에 나서고 있어 NF₃의 수요 역시 반도체 수요의 증가와 더불어 증가하고 있다.

국내 4社, 5,000톤 생산

현재 NF₃를 생산하고 있는 국내 기업은 에어프로덕츠, 소디프신소재, 후성, 효성 등 총 4개사로 특수가스업계에 따르면 국내 NF₃생산량은 총 5,000톤 규모다.

먼저 소디프신소재는 연산 규모 2,500톤으로 국내 최대 규모를 자라아하고 있으며 내달 제2공장의 1단계 공사가 완료되면 1,000톤이 추가된 3,500톤으로 대폭 늘어난다.

다음으로 후성이 600톤, 효성 400톤이며 에어프로덕츠코리아는 올 하반기 또는 내년 초에 연 500~800톤 규모로 생산력을 확충할 것으로 관측되고 있다.

국내 수요처 사용량 3,500톤

국내 NF₃시장은 금액 기준 2,000~2,500억원대 규모를 가지고 있으며 매년 5~10% 이상 성장하고 있다. 최근 거래금액은 kg당 40~50달러를 형성하고 있는 것으로 알려져 있다.

관련 업계에 따르면 국내 NF₃수요는 삼성반도체 1,000톤, 삼성LCD 700~800톤, LG디스플레이700~800톤, 하이닉스가 400~500톤가량을 사용하고 있어 기타 회사의 사용량까지 합하면 연간 약 3,500여톤 규모에 이른다.

전 세계 10,000여톤 생산

전 세계적으로 NF₃는 총 10,000여톤이 생산되고 있다.

국내 특수가스수입사에 따르면 전 세계 NF₃기업별 생산량은 현재 미국 에어프로덕트 2,200톤, 일본 간토덴카공업이 2,700톤, 소디프신소재 2,500톤, 일본 미쓰이화학 900톤, 일본 센트럴소자 600톤, 후성 600톤, 효성 400톤, 미국 ACD 150톤 순이다.

지난 2005년까지만 해도 에어프로덕츠가 NF₃를 가장 많이 생산하고 있었으나 최근 간토덴카공업과 소디프신소재가 각각 연 2,700톤과 2,500톤을 생산함으로서 순위가 바뀌었다.

특히 소디프신소재는 곧 제2공장의 1단계 공사가 완료됨에 따라 특수가스 생산규모가 기존 2,500톤에서 1,000톤 늘어난 3,500톤 생산규모를 갖추게 되는 데다 증설이 모두 완료되는 시점인 2010년 말이면 NF₃생산규모 연간 5,500톤의 세계적인 NF₃생산기업으로 도약할 전망이다.

NF₃근황

지난 4일 일본 시모노세키에 위치한 미쓰이화학 NF₃공장에서 폭발사고가 발생, 이 사고로 1명의 경상자와 인근 주민이 대피하는 사태가 벌어졌다.

이를 두고 미쓰이화학의 이번 사고가 한국 내에서의 반도체 생산에 끼칠 악영향에 대한 우려가 대두됐다.

이에 미쓰이화학의 가스의 사고 직후 상황의 심각성을 파악한 삼성전자는 반도체 생산에 차질을 염려해 사고 당일 즉시 반도체 산업에 연관되어 있는 특수가스 공급자들에게 긴급 지원을 받을 수 있는지의 여부를 문의했다.

그 결과 소디프신소재가 11~12월 두 달간 삼성에 NF₃약 20톤을 공급키로 한 것으로 전해졌다.

그동안 미쓰이화학은 900톤의 캐파로 삼성전자 반도체라인 등에 NF₃연간 200여톤을 공급해 오고 있었던 것으로 알려져 있다.

소디프, 특수가스 매출 비중 절대적

현재 국내에는 토종 기업을 비롯해 다국적 기업, 외국기업의 지사 등 많은 업체들이 특수가스 시장을 두고 공급경쟁을 벌이고 있다.

이들 가스공급사들은 각 고객사가 필요로 하는 가스를 국내에서 생산하거나 해외에서 들여와 공급하고 있다.

소디프신소재의 경우 NF3를 국산화 한 이후 차례로 모노실란(SiH4)과 육불화텅스텐(WF6)을 국산화해 이 분야에서는 세계적인 기업으로 꼽힌다.

반도체 및 LCD뿐만 아니라 신재생에너지에 대한 관심으로 태양광사업이 부각되면서 NF3와 SiH4의 수요가 급증하자 내년까지 NF3 4공장과 SiH4 2공장을 증설한다는 계획을 갖고 있다.

이처럼 NF3 시장에서 독점적 지위를 누리고 있는 소디프신소재도 걱정이 없는 것은 아니다.

회사 관계자는 “NF3의 수요가 국내외적으로 매년 증가하고는 있으나, 공급업체들 또한 설비증설을 통해 생산량을 늘려왔기 때문에 NF3의 공급단가는 매년 하락하는 추세”라며 “출하량 증대를 통한 매출 증가 및 원가절감으로 수익 향상을 이룩하고 있다”고 밝히고 있다.

NF₃온실가스 지정?

NF₃를 비롯한 특수가스 업계를 정말 긴장시키는 문제는 환경이다.

지난 봄 독일 본에서 열린 유엔 기후변화회의에서 2012년에 만료되는 교토의정서를 대체할 새 기후협약의 온실가스리스트에 NF₃를 포함한 수종의 화학물질을 추가하는 문제가 적극 논의된 바 있다.

국내 NF₃생산업체들은 물론 이를 사용하는 반도체 및 LCD제조업체들의 우려가 커지는 대목이다.

NF₃는 온실가스의 대표격으로 항상 거론되는 이산화탄소(CO₂)보다 지구온난화지수(GWP)가 1만7,000배나 높은 것으로 알려져 있다.

더욱이 그동안 대기 중 농도가 그리 높지 않았던 NF₃가 최근 조사결과 20배 가까이 증가한 것으로 밝혀지는 등 NF₃ 규제 여론이 높아지고 있는 실정이어서 어떤 형태로든 NF₃에 대한 환경규제가 가해지는 것은 불가피할 것으로 전망된다.

물론 UN기후변화협약(UNFCCC)에서 개도국들의 입김을 무시할 수 없어 NF₃가 온실가스로 지정될지는 아직 미지수다.

특히 내달 7일 덴마크 코펜하겐에서 개막 예정인 UN 기후변화 정상회의를 몇 주 앞두고 열린 APEC 회담에서 미국과 중국을 중심으로 ‘합의가 어렵다’는 의견이 흘러나오고 있어 올해 안에 포스트 교토체제가 확립될 가능성은 대폭 낮아진 상태.

그러나 NF₃가 강력한 온난화 효과를 가지고 있는 이상 이번 코펜하겐 회의가 아니라도 머지않아 온실가스 지정을 피할 수는 없을 것으로 보이는 상황에서 이에 대한 대응책 마련이 시급하다는 점에는 변화가 없다.

현재 대체물질로는 불소(F₂) 등 3~4종의 물질이 거론되고 있지만 대부분 실험단계에 머물러 있는 데다 독성 등의 문제점을 안고 있어 실제로 대체가 가능할 지 여부도 불분명하다.

향후 시장 전망

국내 반도체 산업은 불과 20년도 안되는 짧은 기간 동안에 괄목할만한 성장을 이룩했으며 전 세계 반도체가스시장 또한 생산규모나 수요가 더욱 확대될 전망이다.

특히 전자특수가스 시장은 반도체 및 화합물 반도체, 전기통신공학, 광학산업 등 21세기를 이끌고 있는 최첨단 산업에서 매우 중요한 역할을 담당하고 있어 특수가스 중에서도 가장 큰 폭의 성장을 보여주고 있다.

특히 특수가스의 기존 수요처에서의 사용량 증가와 함께 신기술 등장과 기술발전으로 인해 태양광 발전용 소재 등 다른 용도로의 사용이 늘어나면서 특수가스 시장에 관심을 갖는 기업들이 늘어나고 있는 추세다.

국내 기업들의 NF₃생산이 늘어남에 따라 수입대체 효과가 기대된다는 긍정적인 면도 있지만 생산량 증가에 따른 단가하락이라는 부정적인 면에 대한 우려 역시 부각되고 있다.

더욱이 NF₃의 수요처가 늘어날 가능성이 높다는 사실이 이러한 단가 하락 우려에도 생산기업들의 신규 시장 참여가 늘어나는 이유로 작용하고 있으며 태양광발전 소재 등을 비롯해 새로운 용도까지 늘어남에 따라 수익률 하락에도 불구하고 NF₃생산량은 당분간 증가세를 이어갈 전망이다.

2000년 초만하더라도 톤당 1억5,000만원대에 거래됐던 NF₃는 현재 톤당 5~6,000만원 수준까지 가격이 떨어졌는데 이는 신생기업들의 NF₃생산참여와 설비증설이 그 원인이 되고 있는 것으로 분석된다.

NF₃생산 기업으로서는 국내 4개사의 NF₃생산에 따라 가격이 낮아지고 경쟁도 예전보다 치열해지는 상황이 반갑지 않겠지만 LCD, 태양광발전 등 국내 반도체산업의 경쟁력 강화에는 긍정적인 영향을 미칠 것으로 전망된다.