한국산업기술시험원(이하 KTL)은 반도체 초순수(UPW, Ultra Pure Water) 입자 분석용 표준물질 2종을 개발해 우리 기업의 관련 국내외 시장 진출의 발판을 마련했다고 밝혔다.
예를 들어 일산화탄소 누출 경보기는 특정 농도에서 정확한 성능을 발휘하는지 검사가 필요한데, 이러한 성능 검사를 위해 사용되는 일정 농도(50ppm, 250ppm)의 일산화탄소 가스를 표준물질이라고 한다.
초순수는 물을 구성하는 수소와 산소를 제외한 나머지 물질(물속 무기질, 미립자, 박테리아, 미생물, 용존 가스 등)을 모두 없앤 순수한 물이다. 반도체 표면은 초미세회로로 구성되어 있기 때문에 초순수는 각종 부산물, 오염물 등을 세척하기 위한 필수적인 공업용수다.
이러한 초순수는 불순물이 거의 없는 상태를 유지해야 하는 최고 난이도의 수(水)처리 기술이 필요해 전 세계적으로 일부 선진국만이 이를 보유하고 있다.
무엇보다 우리나라 반도체 기업은 반도체용 초순수의 생산·공급을 일본, 프랑스 등 해외기술에 의존하고 있어 수출규제 등 외부환경에 매우 취약하다.
이에 정부(국가기술표준원)는 상용표준물질 개발 및 보급 사업을 통해 국가 핵심 산업 경쟁력 제고와 해외기술 의존도 경감에 앞장서고 있다.
특히, KTL을 관련 과제 수행기관으로 지정해 반도체 연마제로 쓰이는 초순수 입자 분석용 콜로이달 실리카(Colloidal Silica) 2종을 개발하고 KOLAS ISO 17034 표준물질로 등록을 완료하는 성과를 거뒀다.
한국인정기구(KOLAS, Korea Laboratory Accreditation Scheme)는 국가표준제도의 확립 및 산업표준화제도 운영, 공산품의 안전, 품질 및 계량·측정에 관한 사항, 연구 개발 및 지원, 시험, 교정, 검사, 표준화 관련 국가 간 또는 국제기구와 협력 및 교류에 관한 사항 등의 업무를 관장하는 국가기술표준원 조직이다.
ISO 17034(표준물질 생산에 대한 ISO 17034 인정), 인증표준물질 생산을 위해 국제적으로 공인된 KOLAS 인증. ISO 17034에 의해 인정 받은 “표준물질생산기관”은 ISO 17034에 따라 생산하여 공급하는 표준물질에 대한 인증값이나 다른 특성값을 부여하는데 전적인 책임을 지는 기술적 능력이 있는 기관을 의미한다.
KTL은 이를 바탕으로 입자의 크기별 개수를 감지하고 측정하는 초순수 입자계수기 성능시험 및 정도검사를 추가로 진행할 예정이다.
이로써, 일본과 미국이 주도하고 있는 입자성 표준물질을 국내에서도 공급할 수 있을 것으로 기대된다. 이를 통해 시험 수수료 등 소요되는 경제적 비용을 절감할 뿐만 아니라 시험 일정을 매우 효과적으로 단축시켜 국내 기업에 실질적인 도움을 줄 계획이다.
'2020년 글로벌 워터 인텔리전스 보고서'에 따르면, 주요 산업에 사용되는 고순도 공업용수 분야의 세계 시장 규모는 2024년 23조 원 규모까지 성장할 것으로 전망되며, 이 중 반도체용 초순수 시장은 전세계 약 4.4조원으로 추산된다.
이에 우리 정부도 반도체용 초순수 생산공정을 미래차, 바이오헬스와 더불어 BIG 3산업으로 분류하고 중점 추진과제로 반도체용 초순수의 핵심인 초순수 생산기술 개발 지원에 열을 올리고 있다.
더불어, 반도체 초강대국 달성전략을 수립하여 기업 투자 지원, 전문 인력양성, 소·부·장 생태계 구축 등을 통해 반도체 산업 혁신 선도국가로의 도약을 꾀하고 있다.
KTL은 이에 발맞춰 세계 반도체 장비 및 재료 협회(SEMI, Semiconductor Equipment and Materials International) 활동을 통해 콜로이달 실리카 표준물질을 사용하는 평가법을 제안하는 등 국내에서 개발된 표준물질이 해외에서도 사용될 수 있도록 표준 개정작업 중에 있다.
이를 통해 일부 선진국에만 의존하던 초순수 생산기술을 자립화하고,초순수용 표준물질 활용도를 제고함으로써 수출규제 및 글로벌 공급망 변화에 대한 대응력이 한층 강화될 것으로 기대된다.
관련 지원사업을 총괄하고 있는 KTL 유동훈 수석연구원은 "국가 핵심기술인 반도체 공정에 사용하는 초순수용 입자표준물질 개발은 반도체 기반산업 구축의 초석″이라며, "초순수용 설비 수질 모니터링을 위한 표준화 및 국산과 외산의 비교 성능시험을 통해 우리나라 기술이 국내뿐만 아니라 세계에서도 경쟁할 수 있도록 최선의 노력을 다하겠다″고 밝혔다.
한편, KTL은 표준물질의 체계적인 관리와 원활한 보급 등을 위해‘표준물질 종합정보시스템(i-RM, https://i-rm.kr)’을 운영하고 있다. 해당 시스템은 상용표준물질 개발 및 보급 사업을 통해 개발된 표준물질에 대한 정보와 활용방법 등을 종합적으로 제공한다. 뿐만 아니라 시약, 장비 등 공급품 관리 기능과 연구정보 검색 기능도 갖추고 있다.
이를 통해 KTL은 국산 표준물질과 관련된 정보를 공유하고 표준물질 비즈니스 생태계를 조성하기 위해 지속적으로 노력하고 있다.
