2025년 현재, 반도체 제조 공정은 첨단 기술의 중심으로 자리잡았습니다.
그러나 동시에 막대한 온실가스를 배출하는 산업이기도 합니다.
따라서 오늘 글에서는 반도체 공정에서 발생하는 온실가스와 이에 대한 해결 방안 5가지를 알아보도록 하겠습니다.
반도체 산업과 온실가스 문제
현재 반도체는 스마트폰, 자율주행차, 인공지능 등 현대 산업 전반에 걸쳐 필수적으로 요구되고 있는 핵심 부품입니다.
하지만 그 제조 과정은 극도로 정밀하고 복잡합니다.
고온·고압 환경과 다량의 화학물질 그리고 전기를 필요로 합니다.
이로 인해 탄소 배출량이 매우 높으며, 특히 SF₆나 CF₄ 등의 불화 가스와 같은 고위험 온실가스가 사용됩니다.
이들 가스는 이산화탄소보다 수천 배 강력한 온실 효과를 일으킵니다.
또한 대기 중 수명이 수백 년에 이른다고 할 수 있습니다.
그에 따라 현재 국제 반도체 산업계는 기후 위기 대응을 위해 다양한 감축 기술과 전략을 모색하는 중입니다.
아래에서 현재 주목받고 있는 반도체 공정에서 발생하는 온실가스들의 해결 방안 5가지를 알아보겠습니다.
1. 불화 가스 사용 최소화 및 대체물질 도입
반도체 공정에서 식각(Etching)과 세정(Cleaning) 단계 시 불화 가스가 사용됩니다.
하지만 이들은 온실 효과 지수가 매우 높아 대체 기술 개발이 시급한 상황입니다.
현재 일부 업체는 GHG(Global Warming Potential)가 낮은 신형 가스를 도입하고 있습니다.
또한 질소 기반 가스나 플라즈마 기술을 활용한 대체 공정도 시도 중입니다.
미국의 반도체 대기업들은 이를 위해 공급망과 협력해 불화 가스의 배출량을 90% 이상 줄이는 목표를 설정하고 있습니다.
2. 배출가스 처리 장치 설치 및 고도화
제조 공정 중 배출되는 가스를 정화하는 장비의 효율성도 관건입니다.
최근에는 고온 소각 방식의 열 분해 처리기(Thermal Abatement System)가 주요 장비로 사용되고 있습니다.
즉, 불화 가스를 무해한 물질로 전환하는 기술이 발전하고 있는 것입니다.
또한 머신러닝 기반 알고리즘을 통해 실시간으로 가스 농도를 분석하고, 처리 효율의 최적화를 시도하는 기업도 늘고 있는 추세입니다.
이는 에너지 사용량까지 절감하는 부가 효과를 창출합니다.
3. 재생에너지 기반 생산 설비 전환
2025년, 아직까지도 반도체 공장은 24시간 동안 가동되며 막대한 전기를 소비하고 있습니다.
이때 이를 화석연료가 아닌 태양광이나 풍력 등 재생에너지로 전환한다면 어떻게 될까요?
이는 온실가스 감축에 대단히 효과적입니다.
이미 삼성전자, TSMC, 인텔 등 글로벌 반도체 기업들은 RE100(재생에너지 100% 사용) 캠페인에 참여하고 있습니다.
그 외에도 일부 생산 시설은 이미 전력의 80% 이상을 친환경 에너지로 전환한 바 있습니다.
이와 함께 전력망의 스마트화와 에너지 저장 시스템(ESS)도 함께 구축되고 있는 추세입니다.
4. 공정 효율화와 스마트 팹 구축
온실가스를 줄이기 위해서는 전체 공정의 효율 자체를 높이는 것도 정말 중요합니다.
불필요한 공정 단계를 줄이거나, 저전력 장비로 교체하는 등의 방식으로 에너지 낭비를 줄일 수 있을 것입니다.
이때 스마트 팹(Smart Fab)의 개념이 도입됩니다.
스마트 팹이란 IoT와 AI를 활용해 실시간 모니터링과 제어가 가능한 공장을 의미합니다.
이를 통해 설비 가동 시간을 줄이고, 폐기물과 배출가스를 실시간으로 추적 및 관리할 수 있습니다.
5. 글로벌 협력 및 규제 강화 대응
사실 온실가스 감축은 개별 기업의 노력만으로는 어느 정도 한계가 있습니다.
글로벌 협력을 통한 기술 공유와 규제 준수가 필수입니다.
유럽연합이나 미국, 한국 등 주요 반도체 생산국들은 ESG(환경·사회·지배구조) 기준을 강화하고 있는 추세입니다.
즉, 환경에 대한 규제는 점점 더 엄격해지고 있다.
국제 반도체 장비 재료 협회(SEMI)는 ‘Sustainable Manufacturing’ 가이드 라인을 통해 회원사들에게 지속 가능한 공정 개선을 권고하고 있습니다.
나아가 각국 정부도 이에 발맞춰 세금 감면, 탄소 배출권 거래 등의 지원책을 마련하고 있습나다.
결론
현재 반도체 산업은 현대 문명의 중추입니다.
이젠 없어서는 안 되는 산업이자 국가의 경쟁력으로 자리 잡았습니다.
그러나 그 이면에는 심각한 환경 문제가 존재합니다.
특히 온실가스 배출은 기후변화 대응이라는 인류 공동의 과제와 맞닿아 있습니다.
불화 가스 대체, 배출 처리 기술 향상, 재생에너지 전환, 스마트 공정, 글로벌 협력 등은 단순한 친환경 전략을 넘어 산업 생존의 핵심 요건이 되고 있습니다.
이때 지속 가능한 반도체 생태계를 구축하기 위해서는 정부, 기업, 소비자가 함께 책임을 인식하고 실천해 나가야 할 것입니다.
오늘 글은 여기까지입니다.
감사합니다.