㈜월드카본 ‘코크스 기반 반도체 제조공정용 활성탄’ 국산화 성공

한국화학연구원과 공동연구 통해 개발 '쾌거'
활성탄, 100% 수입 의존→ 국산화…자국 기술력↑

지난 5일 한국화학연구원 대회의실에서 한국화학연구원과 ㈜월드카본이 공동 개발한 '피치계 기반 코크스 활성탄' 기술 이전식에서 임지선 책임연구원(왼쪽 두 번째)과 장정원 월드카본 대표(왼쪽 세 번째) 등 관계자들이 기념촬영을 하고 있다./

순수 국내 기술력으로 초미세 불순물을 획기적으로 흡착할 수 있는 '반도체 제조공정용 활성탄'이 개발됐다. 반도체 소재 부품 장비 중 핵심 소재인 '활성탄 산업' 부문 국내 기술경쟁력 제고를 통해 국산화에 성공한 것이다.

충북 청주시에 위치한 ㈜월드카본과 한국화학연구원은 7일 최근 공동 연구개발을 통해 '코크스 기반 활성탄'을 '반도체 제조공정용으로 특화된 활성탄'으로 개발했다고 밝혔다.

현재 반도체 제조공정용 활성탄은 100% 수입에 의존하고 있다. 반도체 제조공정용 활성탄은 반도체 소재·부품·장비 중 핵심 소재로, 반도체 제조 과정에서 순수와 초순수, 가스 흡착, 폐수 처리 등에 정밀하게 활용된다.

월드카본과 한국화학연구원이 개발한 활성탄 원료인 코크스는 원유 정제 과정에서 버려지는 석유 '잔사유(찌꺼기)'를 재활용한 것으로, 탄소 감량 효과까지 검증됐다.

나아가 코크스 기반 활성탄은 이차전지 음극제에 쓰이는 인조 흑연 소재로도 활용 가능해 향후 다양한 산업으로 확장이 가능할 전망이다.

특히 기술 개발의 핵심인 활성탄의 비표면적이 1g당 3000㎡/g으로, 기존 활성탄(석탄계.야자계)의 1g당 1500㎡/g 대비 약 두 배에 달한다는 점에서 기술력을 높게 인정받고 있다. 비표면적이 넓을수록 불순물 흡착 능력이 뛰어나며, 미세 기공률이 향상돼 불순물을 효과적으로 제거할 수 있다.

이에 마이크로 기공이 기존 활성탄보다 월등히 높아 초정밀 제조 공정인 반도체제조공정용에 적합하며, 순수 및 초순수 생산에 필수적인 요소로 확인된다.

㈜월드카본은 이번 개발 성과를 기반으로 베트남 호치민시에 현지 법인을 설립, 베트난 현지 활성탄 제조업체인 'GLOBAL CARB'와 OEM 생산을 위한 공동 업무협약(MOU)을 체결했다. 또한 활성탄 국내 생산을 위해 연간 3만6000톤 규모의 공장 설비를 갖춰 본격적으로 국내 생산에 돌입 할 예정이다.

㈜월드카본은 최신 활성탄 생산 설비를 갖춘 로타리킬른 기반의 Pilot(파일롯) 시설이 완비된 실험실을 구축했다.

이 시설은 활성탄의 시제품을 소규모로 생산해 최종 품질을 확인할 수 있는 핵심 장비인 로타리킬른을 갖추고 있어, 향후 활성탄 관련 연구와 시제품 생산에 중요한 역할을 할 전망이다.

로타리킬른은 활성탄 원료인 코크스를 1200도 고온에서 효율적으로 처리해 원하는 특성을 지닌 완제품을 생산하는 데 필수적인 설비다. 이번 Pilot 시설 구축을 통해 활성탄의 품질을 체계적으로 연구할 수 있는 기반이 마련됐다.

이와 함께 실험실 내에는 생산된 활성탄의 물리적·화학적 특성을 상세하게 측정할 수 있는 시험 장비를 보유하고 있어 생산부터 시험 분석까지 일관된 품질 평가가 가능하다.

특히 실험실에서 생산된 활성탄 샘플은 곧바로 다양한 실험 장비를 통해 활성탄의 핵심 성능 지표인 요오드가, 효율성, 흡착력, 내구성 등의 특성을 측정할 수 있다. 이를 통해 다양한 조건과 원료 조합에 따른 활성탄의 품질을 신속하게 분석할 수 있어 활성탄의 개발 주기를 단축하고 품질 향상에 기여하고 있다.

임지선 한국화학연구원 책임연구원은 "이번에 개발한 피치계 기반 코크스 활성탄 기술을 통해 반도체 제조에 필수적인 고성능 활성탄을 국산화할 수 있게 된 건 매우 의미가 깊다"며 "특히 비표면적과 미세 기공률을 크게 높인 활성탄은 반도체의 정밀 제조공정에서 순수와 초순수 정제에 중요한 역할을 하게 될 것"이라고 말했다.

또한 "코크스는 원유 정제 과정에서 남는 석유 잔사유를 활용해 환경 친화적인 동시에 이차전지 음극재로도 활용 가능성이 커 이번 기술이 다양한 산업 분야로 확장될 잠재력이 크다"며 "앞으로도 ㈜월드카본과의 협력을 통해 반도체 소재 분야에서의 국산화 향상과 기술 경쟁력 강화에 기여하겠다"고 덧붙였다.

장정원 ㈜월드카본 대표는 "한국화학연구원과의 협력으로 국내 반도체 산업의 중요한 소재인 활성탄을 국내 기술력으로 양산을 앞두고 있어 반도체 소재 국내 자립도를 높이고 글로벌 시장에서도 경쟁력을 확보할 수 있게 됐다"고 평가했다.

장 대표는 "이번 성과는 국산 활성탄의 우수성을 입증한 중요한 이정표이며, 앞으로도 한국화학연구원과 긴밀히 협력해 국내 반도체 산업에 더욱 기여할 수 있도록 노력하겠다"고 밝혔다.

한편, 이번 성과를 통해 한국화화연구원은 모든 코크스 활성탄 원천 기술개발 연구 결과를 ㈜월드카본에 이전하고 지난 5일 기술 이전식을 마쳤다.

로타리킬른 Pilot 실험장비/㈜월드카본