올해 3월 경기 과천시 과천국립과학관 미래상상SF관에서 열린 '현대 전자 문명의 기반, 반도체' 전시./뉴스1


세계 최대 삼불화질소(NF3) 생산업체인 SK스페셜티가 자사 핵심 제품의 환경 부담을 줄이기 위해 직접 개발한 기술을 국제 학술지에 발표했다. 기후변화로 산업 전반의 온실가스 감축이 과제로 떠오른 가운데, 기업이 주도해 대체 소재 탐색 기술을 마련했다는 점에서 업계의 관심이 쏠린다.
SK스페셜티 연구진은 19일 미국물리협회(AIP)가 발간하는 국제 학술지 ‘진공 과학 및 기술 저널 B’에 인공지능(AI) 기반 지구온난화 바다이야기고래출현 지수(GWP) 예측 프레임워크를 공개했다. 분자 구조 정보를 바탕으로 삼불화질소 대체 물질의 온난화 영향을 사전에 평가할 수 있는 기술이다. GWP는 특정 기체의 기후변화 기여도를 이산화탄소와 비교하는 측정 단위다.
삼불화질소는 이산화탄소 대비 GWP가 약 1만7000배에 달하는 초강력 온실가스다. 반도체를 식각하거나 장비 내부를 청정하게 백경릴게임 유지하기 위해 필수적인 가스지만, 대기 중으로 소량만 새어도 기후변화에 미치는 영향이 상당하다. 그럼에도 공정 성능과 안정성에서 확실한 대안이 없어, 지난 30년간 삼불화질소 사용량은 20배 이상 확대됐다.
SK스페셜티는 삼불화질소를 가장 많이 생산하는 기업이면서도, 동시에 삼불화질소 의존도를 줄일 기술을 직접 개발해야 하는 양면적 상황 오션파라다이스사이트 에 놓여 있다. ESG(환경·사회·지배구조) 경영 압력이 커진 반도체 공급망에서 환경 부담을 낮춘 공정 가스를 확보하는 것은 고객사뿐 아니라 공급사에도 전략적 과제가 되고 있기 때문이다.
연구진은 잠재적 대체 소재를 찾기 위해 분자 구조를 바탕으로 GWP를 계산하는 머신 러닝 프레임워크를 개발했다. 이 모델은 기후변화에 관한 정부 간 협의 모바일바다이야기하는법 체(IPCC)가 공개한 약 200개 분자의 데이터를 학습해, 새로운 분자의 GWP를 계산한다.
GWP는 해당 가스가 대기 중 열을 얼마나 효과적으로 붙잡아두는지(복사 효율), 대기에서 얼마나 오래 남아 있는지(대기 중 수명)를 고려해 산출된다. 기존에는 복잡한 실험과 장기간의 계산이 필요했으나, 머신러닝을 적용해 삼불화질소 대체 후보 물질 야마토통기계 의 GWP를 빠르게 계산할 수 있다.
SK스페셜티 연구진은 이번 예측 기술이 삼불화질소의 의존도를 줄이고, 새로운 친환경 공정 가스를 탐색하는 데 중요한 도구가 될 것으로 기대한다고 덧붙였다.
박성우 SK스페셜티 연구원은 “개발한 AI는 단순히 환경 지표를 예측하는 데 그치지 않는다. 이상적으로는 친환경성과 공정 성능을 동시에 평가해 최적의 대체 물질을 찾아야 한다”며 “소재가 친환경적이라 하더라도, 고객인 반도체 제조업체는 성능이 좋지 않으면 받아들이지 않기 때문”이라고 설명했다.
그러면서 “핵심 질문은 데이터가 매우 제한적인 상황에서 GWP를 얼마나 정확하게 예측할 수 있을지”라며 “이번 연구는 그 질문에 답하기 위한 첫 단계”라고 말했다.
최근 SK하이닉스, 삼성전자 등 반도체 기업도 삼불화질소 감축을 위해 노력하고 있다. SK하이닉스는 소재사·장비사와 협업해 대체 가스를 개발하고 있으며, 100여 개 공정을 최적화해 삼불화질소 사용량을 줄여나가고 있다. 삼성전자는 2018년부터 반도체 생산 라인에 삼불화질소 감축 설비를 도입했고, 분해 효율도 95% 이상으로 개선했다.
참고 자료
Journal of Vacuum Science & Technology B(2025), DOI: https://doi.org/10.1116/6.0004715
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