티이엠씨, 삼성전자·SK하이닉스에 '반도체 양산 필수' 재활용 네온가스 동시 수주 '잭팟'

'국내 최초' 韓 반도체 '투톱'에 자체 공급…"ESG 규제 맞선 밸류체인의 전략적 전환점"

'국내 최초' 韓 반도체 '투톱'에 자체 공급…"ESG 규제 맞선 밸류체인의 전략적 전환점"

반도체 특수가스 전문기업 티이엠씨가 국내 반도체 양대 축인 삼성전자와 SK하이닉스에 리사이클링 네온 가스를 공급하는 본계약을 잇달아 체결한 것으로 확인됐다. ⓒ 제미나이 생성 이미지

[프라임경제] 반도체 특수가스 전문기업 티이엠씨(425040)가 국내 반도체 양대 축인 삼성전자와 SK하이닉스에 리사이클링(재활용) 네온(Ne)가스를 공급하는 본계약을 잇달아 체결한 것으로 확인됐다. 

그간 티이엠씨는 양사와 함께 네온가스 재활용 기술을 공동 개발하고 파일럿 테스트 단계까지 진행해 왔다. 해당 과정들을 통해 개발한 재활용 네온가스 자체를 국내 최선단 반도체 대량 양산 팹(Fab)에 전격 투입하는 것은 이번이 처음이다.

관련해 한 투자은행(IB) 업계 관계자는 "티이엠씨는 올해 2분기 삼성전자, SK하이닉스와 각각 재활용 네온가스 장기 공급 계약을 확정 지었으며, 현재 세부 적용 라인과 납품 일정을 조율 중"이라며 "이번 계약은 양사와의 기술 협력을 통해 검증한 고순도 정제 수율과 공급 안정성을 공식 인정받아 성사된 것"이라고 설명했다.

티이엠씨 측은 "고객사와 관련한 사안은 비밀유지계약(NDA) 등으로 인해 자세하게 언급하기 힘들다"면서도 "향후 고객사들이 고가의 특수가스들을 대체할 수 있는 재활용 특수가스 도입을 점점 확대할 것으로 예상되는 만큼, 더욱 돈독한 관계를 유지하는 매개체가 될 것"이라고 답했다.

이어 "네온가스 외에도 또 다른 재활용 특수가스를 공급하게 될 경우, 기존 앙산 팹에 적용된 시설과 유통망 레퍼런스 등을 통해 큰 투자 비용 없이 시장을 선점할 수 있을 것"이라고 덧붙였다.  

◆ 지정학적 리스크와 노광 미세화…"재활용 네온가스는 필수"

네온은 반도체 제조 공정에서 엑시머 레이저(Excimer Laser)의 핵심 구성 가스로 사용된다. 웨이퍼 위에 미세회로를 형성하는 노광 공정의 안정성과 정밀도를 유지하는 역할을 수행한다. 대기 중 농도가 0.0018%에 불과해 대형 제철소의 공기분리장치(ASU) 부산물로만 극소량 추출된다. 

이 공정은 대체가 어렵고, 네온 공급이 불안정해질 경우 비용 상승이 아니라 생산 공정 자체의 중단으로 이어질 수 있다는 점 등으로 인해 네온은 일반 원자재와 다른 전략적 성격을 가진다. 단순히 '사용되는 가스'가 아니라, '공정이 작동하기 위한 조건을 구성하는 물질'인 것이다.

특히 반도체 공정이 10나노미터(nm) 이하 첨단 D램 및 300단 이상의 고단화 낸드플래시로 진화하고, 고대역폭메모리(HBM) 생산이 급증하면서 멀티 패터닝에 따른 노광 스텝 수가 늘어 네온 소모량 역시 구조적인 증가세를 보이고 있다.

더욱이 네온은 레이저 발진 시 물리적 충돌만 일으킬 뿐 화학적으로 분해되거나 성질이 변하지 않는 비활성 기체다. 이론적으로 재사용 잠재력이 무한함에도 불구하고, 배출 가스 내 미세 불순물을 제어하고 극저온 상태에서 네온만 순수 분리해 내는 기술적 난도 때문에 그동안 노광 공정 후 전량 대기로 방출돼 왔다.

◆ 버려지던 폐가스 포집해 ‘99.999%’ 고순도화…'자원 순환형 에코 팹' 가속

티이엠씨는 네온가스 완전 국산화 기술을 선제 확보한 역량을 바탕으로, 국내 반도체 제조사들과 함께 스크러버(Scrubber) 후단에서 배출되는 폐가스를 포집·정제하는 시스템을 개발해 왔다.

노광 공정 후 배출되는 저순도 혼합 가스를 수집 탱크에 포집한 뒤, 티이엠씨의 독자적인 극저온 미세 분리 및 불순물 제거 공정을 거쳐 신규 가스(Virgin Gas)와 동등한 순도 99.999%(5N)의 반도체용 네온으로 재탄생시키는 프로세스다.

공동 개발 과정에서 배출량, 포집량, 정제 수율을 종합한 최종 네온 회수율은 양산 기준치인 70%대를 상회하는 72.7%를 기록했으며, 향후 공정 최적화를 통해 77% 이상까지 끌어올리는 것으로 검증을 마쳤다. 대량 양산 팹에 즉시 적용 가능한 채산성과 공정 안정성을 동시에 입증한 것이다.

업계에서는 이번 티이엠씨의 대규모 양산 공급 계약을 기점으로 반도체 팹이 '자원 순환형 에코 팹(Eco Fab)'으로 전환되는 속도가 한층 가속화될 것으로 전망하고 있다.

특히 팹 내부 포집 장치와 외부 정제 플랜트를 잇는 네온 순환 생태계의 성공적인 구축은 고가의 타 희귀가스로 확산될 수 있는 기술적 교두보를 마련했다는 평가를 받는다.

반도체 소재 업계 관계자는 "이번 공급 계약은 단순한 원자재 절감을 넘어 글로벌 ESG 규제에 맞선 반도체 밸류체인의 전략적 전환점"이라며 "네온을 통해 검증된 포집·정제 인프라는 향후 식각(Etching) 공정에 필수적으로 쓰이는 고가 희귀가스인 제논(Xe), 크립톤(Kr) 및 중수소(D2) 재활용 공정으로 빠르게 확대 적용될 것"이라고 강조했다.