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일본의 수출규제를 계기로 국내 기업들의 소재·부품·장비 분야에서 '탈일본'도 빠르게 진행 중이다. 특히 이른바 소부장 국산화 움직임에 화학업계가 발빠르게 대응하고 있다. 이를 계기로 반도체 등 다른 분야에서도 탈일본에 속도가 붙을 것으로 보인다.

18일 SK그룹에 따르면 SK머티리얼즈가 최근 초고순도(순도 99.999%) 불화수소(HF) 가스 양산을 시작했다. 초고순도 불화수소 가스는 반도체 제조에 쓰이는 세정 가스로, 반도체 공정 미세화로 수요가 급증하고 있지만 해외 의존도가 100%에 달하는 제품이다.

SK머티리얼즈는 지난해 말 초고순도 불화수소 가스 시제품 개발에 성공한 후, 경북 영주 공장 내 15톤 규모의 생산시설을 건설하는 등 국산화 작업을 진행해왔다. 이번 양산을 통해 2023년까지 국산화율을 70%까지 끌어올린다는 목표다.

불화수소와 함께 고부가 포토레지스트 영역에서도 국산화 작업이 본격화해, SK머티리얼즈는 최근 하드마스크(SOC)와 불화아르곤 포토레지스트(ArF PR) 개발에도 나섰다.

반도체 웨이퍼 위에 포토레지스트(감광액)를 바르고 노광 장비로 빛을 쏘면 빛의 노출에 반응해 화학적 성질이 변하면서 회로 패턴이 새겨진다.

SOC는 포토레지스트 보조재로 패턴이 무너지지 않게 보호해 주는 소재이며 불화아르곤 포토레지스트는 포토레지스트의 일종으로 두 제품 모두 초미세 패턴 형성에 쓰이는 대표적 고부가 제품이다.

특히 불화아르곤 포토레지스트는 해외의존도가 90%에 달해, 제품 양산이 본격화되면 국내 반도체 제조사들에 안정적인 소재 공급이 가능해진다. SK머티리얼즈는 2021년 생산시설을 준공하고 2022년부터 연 5만 갤런 규모의 포토레지스트 생산을 목표로 하고 있다.

또 SK실트론도 지난해 미국 듀폰사로부터 전기 자동차에 필수적으로 사용되는 소재인 차세대 전력 반도체용 SiC(실리콘카바이드) 웨이퍼 사업을 인수했다. 실리콘카바이드 웨이퍼 사업은 미국·유럽의 소수 업체가 글로벌 시장을 과점하고 있기에 SK그룹의 듀폰 사업부 인수는 국내 소재 사업의 위상을 한 단계 높인 계기로 평가받고 있다.

이와 함께 SK그룹은 소재 국산화 과정에서 확보한 역량을 중소기업 상생 협력으로 연결해 국내 반도체 생태계 강화에 나선다는 계획이다.

SK하이닉스는 총 4000억 원 규모의 상생펀드를 조성해 협력사들에 저금리 융자를 제공하고 있다. SK그룹 내 소재사들은 중소 협력사들이 고부가의 고순도 가스를 정제하는 과정에서 필요로 하는 기술 및 노하우를 공유할 예정이다.

SK머티리얼즈도 지난해 11월 경북 영주 본사에 R&D 시설인 ‘통합분석센터’를 설립하고, 한국표준과학원 등 연구기관들과 함께 중소기업들에 분석 서비스를 제공하기 위한 준비작업에 돌입했다.

SK그룹 관계자는 “투자비나 전문 인력 확보 측면에서 어려움을 겪는 중소기업들에 SK가 보유한 노하우를 공유해 업계 전체가 진화 발전하도록 도울 것”이라며 “중소기업 상생 협력을 강화해 국내 반도체 산업 경쟁력을 제고하고 고용 창출 효과에도 기여하겠다”고 밝혔다.

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친환경 에너지·소재 기업인 한화솔루션도 고부가가치 화학 소재인 자일릴렌 디이소시아네이트(XDI)의 국산화에 성공했다.

그동안 일본 기업이 독점공급하던 고기능 광학 렌즈 소재를 수 년에 걸쳐 자체 기술을 개발해 상업 생산에 들어간 것. 한화솔루션은 일본 미쓰이케미칼(연산5000톤)에 이어 세계 두 번째 XDI생산업체가 됐다.

한화솔루션은 지난 5월부터 전남 여수사업장에서 고순도 XDI의 상업 생산을 시작했다. 여수사업장의 생산 규모는 연 1200톤이다.

XDI는 폴리우레탄의 주원료인 이소시아네이트 화합물의 한 종류다.특히 순도 99.5% 이상인 고순도 XDI는 범용 이소시아네이트 대비 약 10배 이상 비싼 고부가 소재이다.

투명성과 굴절성이 우수해 기존 렌즈보다 약 30%얇고 선명한 고급 광학 렌즈의 원료로 주로 사용된다. XDI를 활용한 고부가 제품이 늘어나면서,수요가 빠르게 증가하고 있다.

국내 광학 렌즈 생산업체들은 한화솔루션이 이번에 고순도 XDI 국산화에 성공함에 따라 안정적으로 고품질 원료 확보가 가능할 전망이다.그동안은 미쓰이케미칼의 시장 독점으로 XDI 수급에 어려움을 겪어왔다.

한화솔루션 관계자는 “국내 광학 렌즈 업계와 적극적인 협업을 통해 신사업인 ‘비전 케어’(고기능 광학 렌즈)소재 사업을 본격화할 계획”이라고 말했다.

한화솔루션은 최근 친환경 가소제인 에코데치(ECO-DEHCH),산업용 접착제인 수첨석유수지 등 독자 개발한 고부가가치 제품을 차례차례 상업화하고 있다.범용 사업에서 쌓은 공정 노하우와 적극적인 연구•개발 투자가 결실을 맺고 있는 것이다. 고순도 XDI역시 한화솔루션의 주력 제품인TDI제조 역량에서 시작됐다.

한화솔루션 관계자는 “이번 XDI상업 생산으로 국내 중소•중견 기업의 고부가가치 부품 사업 확대에 기여할 수 있을 것”이라며 “정부의 소재ㆍ부품ㆍ장비 육성 취지에 발 맞춰 앞으로도 소재 국산화에 적극 나설 계획이다”라고 말했다.

이와 함께 국내에서는 코오롱인더스트리, SKC, SK이노베이션 등이 불화 폴리이미드 개발 및 생산에 착수했다.

불화폴리이미드는 폴더블 디스플레이 보호 소재로서 일본이 시장을 독점하고 있었으나, 2019년 하반기 코오롱인더스트리 등이 국내 양산 능력을 확보했다.

코오롱인더스트리는 지난 2016년 불화폴리이미드 개발을 마치고 2017년 말부터 구미 산단에서 생산을 시작했다. 지난해 일본이 3대 수출규제 품목(불화폴리이미드·EUV 포토레지스트·불화수소)으로 지정한 소재 중 불화폴리이미드 자체 생산 기반을 갖췄다.

불화폴리이미드는 기존 폴리이미드 불화처리를 통해 투명도와 전기적 특성을 개선함으로써 폴더블 디스플레이 소재로 사용된다. 코오롱 구미 불화폴리이미드 공장은 7.3인치 패널 기준 연간 3000만대분을 생산할 수 있는 대규모 설비다. 작년 상반기부터 양산을 시작했다.

앞서 문재인 대통령은 지난 4월 1일 경북 구미산업단지에 위치한 코오롱인더스트리를 찾아 일본 수출 규제 3대 품목 중 하나인 불화폴리이미드 생산라인을 시찰하기도 했다.

SKC도 850억원을 투자해 지난해 말 완공된 공장에서 현재 시제품을 생산 중으로, 상업 생산 일정은 아직 정해지지 않았다. SK이노베이션은 자회사 SK아이테크놀로지를 통해 불화 폴리이미드 생산을 시작했다.

또다른 규제 품목인 불산의 경우 솔브레인에서 생산 확장에 나섰다. 솔브레인은 공장 신증설을 통해 기존 대비 불산 공급량을 2배 늘린다는 방침이다.

국내 화학사들은 일본의 3대 수출규제 품목 이외의 반도체 및 디스플레이 관련 핵심 소재 또한 국산화하고 있다.

앞서 불화 폴리이미드 시제품 생산에 돌입한 SKC는 최근 반도체용 하이엔드급 블랭크 마스크(Blank Mask) 국산화에 나서기도 했다. 블랭크 마스크는 반도체 웨이퍼에 회로를 새길 때 사용하는 포토 마스크의 원재료로, 쿼츠 위에 금속막과 감광막을 도포해 만들어 진다.

블랭크 마스크는 對일본 수입 상위 20대 핵심 소·부·장 품목에 해당된다. 특히 하이엔드급 블랭크 마스크의 경우 일본업체가 글로벌 시장 99%를 잠식하고 있어 이번 SKC의 개발이 더욱 의미있다는 평가가 나온다.

OCI는 최근 태양광용 폴리실리콘 생산 공장이던 군산 공장을 반도체용 폴리실리콘 주력 생산 공장으로 전환했다. 국내 유일 반도체용 폴리실리콘 제조사 OCI는 해당 제품 생산 규모를 올해 연간 1000톤에서 2022년 5000톤으로 늘린다는 목표다.

이와 함께 반도체·디스플레이 등의 식각과 세척에 사용되는 고순도 과산화수소 생산량도 확대한다. 2분기 중 포스코케미칼과 합작사를 설립하고 2022년까지 전남 광양공장 내에 과산화수소 공장을 건설하면 현재 8만5000톤인 과산화수소 생산규모는 13만5000톤으로 늘어나게 된다.

반도체용 폴리실리콘과 고순도 과산화수소는 소재 시장에서도 급성장세에 오른 제품이다. 반도체용 폴리실리콘 수요는 태양광용의 1/13에 불과하지만, 가격이 4배 이상 비싸 수익성이 담보된다. 고순도 과산화수소는 삼성전자 등 전방업체의 반도체 확장 비전 등으로 수요가 확대되는 추세다.

한편 정부도 일본의 수출규제조치 후 1년, 100대 핵심품목 중심으로 주력산업 핵심소재·부품의 근본적 대외의존도 해소를 위해 산학연 연합 '소재혁신선도프로젝트'의 9개 연구단이 연구에 착수한다. 이번 사업은 앞으로 5년간 총 2066억원을 투자하게 된다.

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