●특수가스 ‘NF₃’

반도체 및 LCD 제조 공정 장비 내 챔버를 세정하는 데 쓰이는 특수가스인 NF₃는 암모니아(NH₃)와 불소(F₂)의 고온·고압 하 반응으로 추출, 정제하는 방식으로 제조된다.

모노실란(SiH₄), 헬륨(He)과 함께 이들 공정에 가장 많은 양이 사용되는 특수가스 중 하나로 높은 안정성과 상대적으로 적은 배출가스 발생량이 강점이다.

과거 국내 수요량의 대부분을 수입에 의존하고 있었으나 국내 기업인 OCI 머티리얼즈가 국산화에 성공하며 부각된 특수소재다.

●국내 4社, 6,000톤 생산

현재 NF₃를 생산하고 있는 국내 기업은 OCI머티리얼즈(구 소디프신소재), 에어프로덕츠코리아, 후성, 효성 등 총 4개사. 특수가스업계에 따르면 이들 기업의 국내 NF₃생산량은 총 6,000톤 규모다.

먼저 OCI머티리얼즈는 현재 연산 규모 4,500톤으로 국내 최대 규모를 자랑하고 있으며 오는 2011년 초 제4공장의 공사가 완료되면 1,000톤이 추가된 5,500톤으로 대폭 늘어난다.

다음으로 후성이 현재 연 600톤을 생산하고 있으며 향후 600톤 추가증설을 계획하고 있다. 효성은 연 400톤에 향후 600톤 규모의 추가증설을 검토하고 있다. 에어프로덕츠코리아는 현재 500톤 생산규모로 향후 500톤이 추가된 1,000톤 규모로 생산력을 확충할 계획이다.

●국내 사용량 5,000여톤

국내 NF₃시장은 금액 기준 3,500~4,000억원대 규모를 가지고 있으며 매년 10~20% 이상 성장하고 있다.
최근 거래금액은 kg당 40~50달러를 형성하고 있는 것으로 알려져 있다.

관련 업계에 따르면 국내 NF₃수요는 삼성반도체 1,500~2,000톤, 삼성LCD 1,500톤, LG디스플레이 1,000~1,200톤, 하이닉스가 1,000톤가량을 사용하고 있으며 기타 회사의 사용량까지 합하면 연간 5,000여톤 규모에 이른다.


●전 세계 1만2,000여톤 생산

전 세계적으로 NF₃는 총 1만2,000여톤이 생산되고 있다.

국내 특수가스 수입사에 따르면 전 세계 NF₃기업별 생산량은 현재 OCI머티리얼즈 4,500톤, 미국 에어프로덕트 2,700톤, 일본 간토덴카공업 2,700톤, 일본 미쓰이화학 900톤, 일본 센트럴소자 600톤, 후성 600톤, 대만 포모사, 400톤, 효성 400톤, 미국 ACD 150톤 순이다.

지난 2005년까지만 해도 에어프로덕츠가 NF₃를 가장 많이 생산하고 있었으나 최근 OCI머티리얼즈가 연 4,500톤 규모로 생산량을 대폭 확충하면서 순위가 바뀌었다.

특히 OCI머티리얼즈는 최근 제3공장의 공사가 완료됨에 따라 특수가스 생산규모가 기존 3,500톤에서 1,000톤 늘어난 4,500톤 생산규모를 갖추게 된 데다 증설이 모두 완료되는 시점인 2010년 말이면 NF₃생산규모 연간 5,500톤의 세계적인 NF₃생산기업으로 도약할 전망이다.

●NF₃성장 그리고 품귀현상

최근 NF₃는 앞서 말한 바와 같이 반도체, LCD, 태양광 분야에서 폭발적인 성장세를 이어가고 있다.

이 때문에 현재 재고량 확보가 어려운 상황이다.

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.

아울러 우리나라를 비롯해 일본, 대만, 중국, 미국 등 반도체 강국들이 TFT-LCD라인을 신설함에 따라 올해에 이어 내년에도 특수가스 수요가 폭발적으로 늘어날 전망이다.

특히 스마트폰, 태블릿 PC, LCD TV(3D TV 포함) 등의 수요증가와 그 후방산업인 반도체, LCD 등의 호조로 지난해 말부터 공급부족 상태가 지속되고 있다.

또한 주요 반도체, LCD 등 제조기업의 기존 생산라인 생산능력 확대와 신규 라인 증설이 지속적으로 이뤄지고 있으며 신흥시장인 중국시장의 신규 라인 증설로 인한 수요도 급증하고 있다.

OCI머티리얼즈를 필두로 후성, 에어프로덕츠, 효성 등 제조사들의 생산공장 풀가동에도 불구하고 더욱 큰 폭으로 늘어나는 수요를 따라잡지 못하고 있는 실정이다.

이에 더해 국내의 경우 삼성과 LG 등의 대규모 증설계획이 잇따라 발표돼 향후 NF₃제조ㆍ수입업체들의 상승세가 당분간 지속될 전망이다.

국내의 경우 지속적인 반도체, LCD 등 기존 수요처와 함께 태양광, LED 등 신재생에너지 및 친환경 사업부문이 급성장하며 특수가스 수요의 한축을 담당할 전망이다.

●F₂, NF₃의 대안?

지난 2004년 이후 F₂는 NF₃의 대체가스로서 메이저 반도체 업체들의 집중적인 관심을 받은 바 있다.

F₂는 기존의 PFC(프레온가스)계열의 NF₃처럼 반도체·LCD의 각 공정별로 장비 내부의 세정에 사용되는 가스로 NF₃와 달리 대기에 잔류하지 않는다.

지구온난화현상을 심화시키는 NF₃를 대체할 차세대 청정물질로 알려지면서 NF₃대체효과가 클 것으로 기대됐었다.

지난 1999년 세계반도체협의회(WSC)는 지구온난화 물질로 규정된 반도체 세정용 PFC가스의 사용을 오는 2010년까지 1997년 수준의 10% 이내로 자발적으로 감축키로 합의했다.

이에 따라 새로운 개념의 환경친화 물질의 연구개발에 많은 회사가 노력을 하던 중 영국의 BOC그룹과 합작법인으로 설립된 성원에드워드가 2년여간의 연구 끝에 2004년 4월29일 천안시 차암동 제3공단 외국인 전용산업단지에 ‘플로린(F₂)’ 발생장치 양산공장을 완공했었다.

이에 따라 F₂가 NF₃시장을 잠식할 것으로 당시 관련업계는 내다봤다.

지난해 12월 코펜하겐에서 개최된 기후변화협약총회에서도 현재 온실가스로 지정된 6종의 가스 외에 12종의 가스가 온실가스로 지정되느냐에 대한 관심이 매우 높아졌었다.

각 가스공급업체는 물론 반도체 메이커들까지 어떠한 결과가 나올지 촉각을 곤두세우고 향후 대책마련에 고심했던 것이다.

그중 가장 이슈화되고 있는 것이 NF₃. NF₃가 온실가스로 지정된다면 최대 시장인 한국이 받을 여파는 더없이 클 것으로 짐작됐다.

특히 자사 매출의 상당부분을 NF₃가 차지하고 있는 OCI머트리얼즈의 경우 남다른 관심을 보이기도 했다.

그러나 높은 관심과는 별개로 업계는 NF₃가 온실가스로 지정된다 하더라도 10년 또는 20년의 장기간에 걸친 감축일정이 세워질 예정이고 최종사용자에게 부담이 지워지는 만큼 공급자 입장에서는 당장은 급할 게 없다는 태도를 보여 오고 있다.

더군다나 막대한 규모의 반도체 생산 라인을 변경한다는 것도 현실적으로 단기간에 결정되기 어려운 문제여서 반도체 메이커들의 입장을 지켜보면서 대책마련을 해도 늦지 않다는 입장인 것이다.

현재 NF₃의 대체가스로 F₂가 거론되기도 하지만, 이는 효율성이 높은 반면 안정성이 입증되지 않아 대규모 생산라인에 사용하기에는 무리라는 지적도 많다.

F₂가 반응성이 높은 특성을 갖고 있는 만큼 자칫 대규모 생산라인에 적용했다가 큰 낭패를 볼 수 있기에 신뢰성이 입증되지 않고서는 선뜻 자사 라인에 적용할 업체가 없다는 것이 업계의 중론이다.

●향후 시장 전망

NF₃를 비롯한 특수가스는 전방산업 호황으로 최근 사용량이 증가세를 보이고 있는 데다 기술발전으로 반도체, LCD, 태양광 등 수요산업의 범위가 확대되면서 시장에 관심을 갖는 기업들 역시 빠르게 늘어나고 있는 추세다.

한 업계 관계자는 “국내 기업들의 생산이 늘어남에 따라 수입대체 효과가 기대되고 있지만 반면 생산량 증가에 따른 단가하락이 우려되고 있는 실정”이라고 우려를 표했다.

선발주자로서는 일껏 선두위치에 자리잡은 시장이 ‘레드오션’이 되지 않을까 신경이 쓰일 수 밖에 없다.

현재 통상적인 NF₃ 거래금액은 톤당 5,000~6,000만원 선으로 알려지고 있다.

지난 2000년 초 만하더라도 톤당 1억5,000만원 대에 거래됐던 것을 감안하면 현재 가격은 10년 남짓한 사이 1/3 수준으로 폭락한 것인데 신생 기업들의 NF₃ 생산참여와 기존 기업들의 설비증설이 그 원인으로 지목되고 있다.

이렇듯 국내만 해도 4개사에서 NF₃를 생산함에 따라 NF₃가격이 낮아지고 경쟁도 예전보다 치열해지고 있지만 이는 LCD, 태양광발전, 반도체 등 국내 산업의 경쟁력 강화에는 긍정적인 영향을 미칠 것으로 전망된다.

특히 전 세계 반도체 시장은 지속적인 기술발전과 신제품 등장으로 향후 상당기간 지금의 위상을 유지하며 규모를 키워갈 것으로 전망되는 가운데 불과 20년도 안 되는 짧은 기간 동안에 괄목할만한 성장을 이룩한 국내 반도체 산업 역시 현재 누리고 있는 세계 수위의 영광을 당분간 지켜나갈 것으로 관측되고 있다.

이에 힘입어 세계 및 국내 특수가스시장 또한 생산규모나 수요가 더욱 확대되는 ‘선순환’이 기대되는 대목이다.

더욱이 최근 업계에서는 한국, 일본, 대만 등 디스플레이산업 강세인 국가와 함께 중국이 LCD분야를 차세대 성장산업으로 선정하고 막대한 투자를 쏟아 붓고 있어 향후 아시아지역에서의 특수가스 시장전망이 매우 밝을 것으로 내다보고 있다.

한 업계 관계자는 “현재 반도체, LCD산업의 경우 한국, 대만, 일본 등 극동지역이 전 세계 시장의 80%를 점유하고 있다”며 “국내 특수가스시장도 태양광산업이란 새로운 호재에 힘입어 매년 20%씩 증가 하고 있다”고 밝혔다.

또 우리나라는 일본, 대만, 싱가포르, 중국과 함께 반도체 및 LCD산업 열강들이 모여 있는 극동아시아의 중심에 위치해 특수가스의 새로운 생산거점으로 부각되고 있는 점도 특수가스제조설비가 확대되는 중요한 요인으로 작용하고 있다.

이 같은 공급증가로 인해 향후 일부 하위 제조업체들의 고전이 예상되지만 시장규모 자체는 매우 빠른 속도로 성장할 것으로 업계는 전망하고 있다.

최근 붐을 이루고 있는 스마트폰, 노트북 PC, LED TV의 급격한 증가, 제조업체들의 수익성 제고를 위한 LCD 패널 대형화는 특수가스 수요를 지속적으로 촉진할 것으로 예상된다.

다만 전반적으로 확대되는 시장, 늘어나는 공급과 하락하는 단가, 다시 확대되는 시장으로 이어지는 가속의 나선계단이 영원할 수는 없다는 점에서 기업들이 장기적 대책마련이 요구되는 시점이다.

세계 시장이 감당할 수 있는 반도체와 LCD, 태양광 시장에는 분명히 한계가 있으며 경기 상황에 따라 예상보다 그 한계에 빨리 다다를 여지도 충분하다.

거기에 온실가스 관련 규제 역시 그리 멀지 않은 시기 시장에 큰 파장으로 다가올 것이다.

물론 개별 기업들로서는 시장 정체기에 앞서 일어날 업체간 파워게임, 치열한 단가경쟁과 공급과잉 현상, 높아지는 품질 요구 등의 난관을 먼저 넘어서야 한다.

순풍의 시장을 내달리는 NF₃업계가 오늘의 쾌속 항진을 발판삼아 차례로 다가올 난관을 어떻게 극복할지는 개 기업, 또는 업계 전체의 경영철학과 안목이 시험대에 오르는 장기 과제가 될 것이다.