한국기계연구원(원장 박천홍)은 환경시스템연구본부 환경기계연구실의 김용진 박사 연구팀이 반도체 공정에서 배출되는 온실가스 처리 공정의 오염물질을 제거하기 위한 통합형 배기가스 처리 시스템 개발에 성공했다고 25일 밝혔다.

반도체 생산 공정에는 에칭이나 화학 증착, 이온 주입 등 공정을 거치면서 SF₆(육불화황), CF₄(사불화탄소), NF₃(삼불화질소), HF (불화수소), NOx (질소산화물), 초미세먼지 등 다양한 인체 유해 오염물질이 발생한다.

최근 반도체 제조에 필요한 웨이퍼 직경이 대형화되고 대면적 디스플레이의 생산 증가, 반도체 공정의 급속세정 공정 추가 등 관련 산업 발전에 따라 배출 가스 양도 증가하고 있다.

기존에는 배기가스 처리를 위해 촉매를 이용, 오염물질을 선택적으로 제거하는 습식 스크러버 공정을 거쳐 오염물질을 줄였다. 하지만 촉매 공정에 일정한 고온을 유지해야 하고 습식 스크러버 공정을 위해 대형 설비 구축이 요구된다. 또 발생하는 폐수와 슬러지도 처리해야하는 등 어려움이 있었다.

연구팀이 개발한 저감장치는 정전 산화와 습식환원, 습식전기집진 방식을 하나로 통합한 시스템이다. 배출가스를 제거하기 위해 고온과 저온 처리를 거쳐야 했던 기존 방식과 달리 저온 상태에서 모두 처리가 가능하다는 장점이 있다.

개발된 시스템은 연구소 기업 엔노피아와 같이 국내 반도체 생산 공정에 시범 적용 중이다. 실제 생산 현장 적용도 추진할 예정이다.

김용진 박사는 "기존의 오염물질 제거장비가 설치면적과 처리량이 비례한다면 새로 개발한 장치는 가스 유량과 농도 대비 외부의 정전 라디컬 주입량으로 조절된다"며 "일체형 복합방식이기 때문에 설치 면적을 획기적으로 줄일 수 있고, 습식 자동 세정형 전기집진기의 저배압, 고내구성 기술이 결합해 제조라인 내부에 운용이 가능하다"고 말했다.

한편 이번 연구는 환경부 환경산업기술원의 글로벌탑환경기술개발사업 일환으로 진행됐다.