희귀가스와 관련한 내용을 정리해 봅니다.
1. 우크라이나와 러시아 전쟁에서 가장 격렬한 전투가 벌어진 곳은 우크라이나의 남부 항구도시인 마리우폴임.
2. 마리우폴은 한국의 포항과 비슷함.
3. 포항에 포스코와 해병대가 있고, 근처에 대구가 있듯이, 마리우폴도 제철소와 해병대가 있고, 도네츠크라는 대도시를 끼고 있음.
4. 2022년 러시아의 우크라이나 침공 전까지 마리우폴에는 42만 명의 주민이 살고 있었고, 42만 명 중 10만 명이 제철소에 근무를 했었음.
5. 제철소 근무자의 가족까지 합치면 마리우폴은 제철소로 돌아가는 도시가 됨.
6. 마리우폴에는 유럽 최대 제철소 중의 하나인 아조우스탈 제철소가 있었음.
7. 2022년 마리우폴의 우크라이나군은 아조우스탈에서 러시아에 저항전을 펼침.
https://www.yna.co.kr/view/AKR20220503182800080
러, '아조우스탈' 제철소 공격 재개…"우크라군 진지 구축" | 연합뉴스
(모스크바=연합뉴스) 유철종 특파원 = 러시아군이 전면 포위 중인 우크라이나 남부 마리우폴의 아조우스탈(러시아명 아조프스탈) 제철소에서 3일 러...
8. 아조우스탈의 우크라이나군 2,400명은 10만㎢ 넓이의 아조우스탈을 방패 삼아서 시가전 형태로 저항을 함.
9. 2022년 5월 20일, 아조우스탈의 우크라이나군이 러시아군에게 항복하며 저항이 끝이 났지만, 아조우스탈은 완전히 파괴됨.
10. 도네츠크 정부가 폐허가 된 아조우스탈을 철거하고 리조트를 세우기로 결정할 정도로 제철소로는 수명이 완전히 끝난 것임.
11.아조우스탈은 삼성전자와 SK하이닉스 같은 한국 반도체 기업 입장에서 단순한 제철소가 아니었음.
12. 아조우스탈은 구 소련 시대에 세워진 오래되고 노후한 제철소라 공정이 좋지 않은 제철소였음.
13. 공정이 좋지 않다는 말은 유독가스가 많이 나온다는 말임.
14. 아조우스탈은 유독가스가 많이 나오는 제철소 였고, 유독가스에는 크립톤(Kr), 제논(Xe), 네온(Ne), 헬륨(He)등의 희귀가스가 포함됨.
15. 반도체를 만들기 위해서는 5가지 희귀 가스가 필요함.
16. 웨이퍼에 회로를 그려 넣는 ASML의 DUV노광기의 노광 공정이나, 반도체 회로만 남기고 불필요한 부분을 부식시켜 깎아내리는 식각등 거의 모든 공정에 5가지 희귀 가스가 사용되고 있음.
17. 5가지 희귀 가스는 크립톤(Kr), 제논(Xe), 네온(Ne), 헬륨(He), 아르곤(Ar)이고, 아조우스탈은 아르곤을 제외한 4가지 희귀 가스가 대량으로 나오는 제철소였음.
18. 삼성전자와 SK하이닉스는 반도체 공정에 필요한 크립톤의 31%, 제논 18%, 네온 23% 등을 아조우스탈 제철소에서 수입을 해왔음.
19. 한국 기업들이 우크라이나 외에 희귀 가스를 수입하는 곳으로 러시아와 중국이 있었음.
20. 러시아에서도 제논 31%, 크립톤 17%, 네온 5%를 수입하고 있어, 우크라이나와 러시아의 수입 비중을 합치면 절반을 넘어갔었음.
21. 아조우스탈이 완전히 파괴되고, 서방권의 대러 규제로 러시아에서 수입이 제한받자, 한국에 희귀 가스 공급국가는 중국만이 남게 됨.
https://www.khan.co.kr/world/europe-russia/article/202205192214035
우크라의 재탈환 의지 꺾으려…러 “최후 요새 아조우스탈 제철소 완전 파괴”
우크라이나 남동부 항구도시 마리우폴을 점령한 러시아군은 우크라이나군 저항의 상징인 아조우스탈 제철소를 완전히 파괴하기로 했다. 러시아는 우크라이나 당국의 전투 중단 결정으로 ...
22. 중국은 독점을 활용해 가격을 올렸음
23. 중국산 네온 가스를 예로 들면, 1kg에 55.2달러를 받다가, 우크라이나와 러시아로부터 공급이 끊기는 즉시 569달러까지 10배가 넘게 가격을 올려버렸고, 최종적으로 20배 이상 가격을 올려버림.
24. 2023년까지도 네온, 제논, 크립톤 등 희귀 가스는 중국 제조사가 부르는 게 값이라, 어쩔 수 없이 사올수밖에 없던 상황이었음.
25. 한국 기업들은 대안을 찾아나감.
26. 포스코 홀딩스는 반도체, 디스플레이, 인공위성 추진체 등 첨단 산업에 사용되는 순도 99.999%의 네온(Ne), 제논(Xe), 크립톤(Kr)등 고순도 희귀 가스 공장을 광양 동호안 부지에 착공하고, 2025년 안에 상업생산을 시작할 계획임.
27. 생산량은 연간 13만 Nm3으로 국내 반도체 회사들이 필요한 물량의 52%를 공급할 수 있는 규모임.
28. 포스코 광양제철소는 공정이 첨단화되어 있어 우크라이나의 아조우스탈에 비하면 유독가스가 적게 나오고 있음.
29. 유독가스 발생량은 적지만, 다량의 공기를 처리할 수 있는 초대형 공기 분리 장치를 설치해서 최대한 생산량을 뽑아내겠다고 함.
30. 제철소에서 배출되고 있는 유독가스중 희귀가스를 분리해서 재활용하겠다는 것이라 환경 측면에서도 나쁜 일이 아님.
31. 세계 최대 산업용 가스 생산기업인 미국의 린데는 평택에 반도체 희귀가스 국내 공급 공장을 추가로 짓고 희귀가스들을 생산할 계획임.
32. 린데는 평택에 수소와 아르곤 등 산업용 가스 생산시설을 운영 중인데, 공장 옆 1만 3000㎡ 부지에 희귀 가스 생산시설을 증축할 계획임.
33. 린데의 희귀 가스 생산시설은 2025년 3월 가동 예정으로 건설이 진행되고 있음.
34. SK하이닉스는 SK머티리얼즈 에어플러스를 통해서 미국 산업가스 재활용 기업 아렌시비아와 희귀 가스 추출 합작회사 설립을 진행함.
35. SK하이닉스는 희귀 가스 중 네온을 포집, 정제, 재투입하는 공정을 만들어서 한번 쓰고 버리는 게 아니라 재활용을 하겠다는 계획임.
36. SK하이닉스는 2025년까지 네온의 재활용 비율을 25%, 2030년까지 30% 이상으로 늘리겠다는 목표를 제시함.
37. 네온은 레이저 광원으로 활용할 때 화학적으로 분해되거나 변형되지 않는 특징이 있음.
38. 한번 사용한 네온을 불순물 제거 등 분리 및 정제만 거치면 재활용이 가능한 것임.
39. SK하이닉스는 노광 공정뒤 공기 중으로 배출되던 네온 가스를 수집 탱크에 포집하고, 네온을 선택적으로 분리해서 정제하는데 성공함.
40. 현재 네온 회수율(배출량*포집량*정제수율)은 73% 정도가 나오고 있고, 정제수율을 개선해서 77%까지 회수율을 높이겠다고 함.
41. 큰돈은 아니지만, 네온을 재활용하면 연간 400억 원 상당의 네온 구매 비용이 줄어들 것으로 예상하고, 온실가스 배출량도 줄이게 됨.
42. SK하이닉스는 2025년까지 네온, 중수소(D2), 수소(H2), 헬륨(He) 등 4개 가스 소재와 황산(H2SO4) 등 화학 소재를 비롯해 총 10개 원자재의 재활용 기술을 개발하겠다는 계획을 밝히고 있음.
43. 삼성전자는 희귀 가스를 가장 많이 사용하는 노광 공정에 DUV가 아니라 EUV 비중을 빠르게 늘리고 있음.
44. 기존 DUV 공정에서는 광원을 만들기 위해 네온 가스를 쓰는데, EUV 공정에서는 네온 가스가 탄산가스(CO2)로 대체가 되는 것임.
45. 지금까지 반도체 공정에서 탄산가스는 반도체 세정용 정도로 사용했는데, 초고순도 탄산가스가 EUV 광원으로 쓰이게 되는 것임.
46. EUV 공정에서 가장 중요한 것은 EUV 파장을 만들어 내는 것임.
47. EUV는 파장이 극도로 짧은 광으로 ASML은 극자외선을 사용함.
48. 극자외선은 가시광선대의 보라색 바깥쪽에 있는 짧은 파장으로 노광기술의 핵심은 극자외선 빛을 만드는 일임.
49. 극자외선 빛을 다루는 것은 쉽지 않음.
50. 극자외선은 공기에 쉽게 흡수되는 성질이 있어, 태양에서 날아오는 빛 속의 극자외선은 지표면에 닿기도 전에 대기 중에 흡수되어 사라짐.
51. 지구상에서 극자외선을 활용하려면, 극자외선을 만든 후 공기 중에 흡수되지 않도록 공기가 없는 진공상태를 유지해야 함.
52. 진공 상태에서 EUV에 탄산가스를 공급해 레이저를 증폭시키면, 강력해진 레이저가 주석( Sn) 알갱이에 초당 5만 번 이상의 빛을 쏘게 됨.
53. 주석이 강력한 레이저에 기체로 기화되며 플라스마와 비슷한 상태가 되면, 짧은 파장의 EUV 빛이 만들어지게 됨.
54. 결론적으로 극자외선을 만들기 위해 EUV 광원이 필요하고, 광원을 만드는데 탄산가스가 필요한 것임.
55. ASML은 독일 산업용 레이저 전문 기업인 트럼프(TRUMPF)가 만든 탄산가스 레이저 설비를 활용하고 있음.
56. EUV 장비가 DUV를 대체할수록, 반도체 업계는 네온보다는 초고순도의 탄산가스 수요가 늘어나게 됨.
57. 현재 탄산가스는 원유 정제 과정에서 생산되는 부산물인 탄산 원액으로 만들고 있음.
58. 한국의 석유화학기업들이 원유 정제 과정에서 탄산 원액을 충분히 만들기 때문에 2020년까지 공급 이슈는 별로 없었음.
59. 2021년부터 유가상승으로 석유제품 수요가 감소하면서, 원유 정제가 줄어들다 보니 탄산 원액이 덩달아 줄어들게 됨.
60. 용접등에 탄산가스를 많이 사용하는 조선업 가동률이 올라가고, 반도체까지 EUV 비중이 늘면서 고순도 탄산가스 수요는 빠르게 늘어남.
61. 삼성전자는 2024년 1월 진행한 2023년 4분기 실적 콘퍼런스 콜에서 "더블데이터레이트(DDR)5는 1a 전환 가속화에 힘입어 전체 서버 D램 내 비중이 과반을 초과하며, 전체 D램 비트그로스 성장 견인했다"고 언급한 바 있음.
62. SK하이닉스도 2023년 4분기 실적 컨퍼런스콜에서 "우시(팹)는 궁극적으로 1a (D램) 전환을 통해 DDR5나 저전력(LP)DDR5 등의 제품 양산이 가능하도록 해서 활용 기간을 최대한 연장하는 방향으로 생각하고 있다"고 설명함.
63. 61~62번은 읽어도 무슨 말인지 어려울 텐데, 간단히 말하면 EUV 를 사용하는 공정이 더 늘어난다는 이야기임.
64. 삼성전자는 EUV를 40대가량 운용 중이고, SK하이닉스도 2024년에 5대 이상의 EUV를 도입할 계획임.
65. 탄산가스는 계절적인 공급 과부족 이슈가 항상 발생함.
66. 국내 석유화학사들이 3월부터 6월까지 정기 보수에 들어가면, 공장 가동이 줄어들면서 탄산 생산량이 감소하게 됨.
67. 날씨가 더워지면 콜라나 맥주 등 탄산음료 사용이 늘어나는 점도 있음.
68. 냉동제품 배송을 위해 넣는 드라이아이스에도 탄산가스가 쓰이는데, 냉동식품 배송이 늘어나면 탄산가스 수요도 같이 늘어남.
69. 공급이 부족한 탄산가스의 새로운 공급원이 생김.
70. CCU(이산화탄소 포집 및 활용)을 통해서 포집된 탄산가스가 시장에 들어오기 시작한 것임.
71. 계절적 요인 등으로 일시적인 수급불균형이 있지만, CCU(이산화탄소 포집 및 활용)가 빠르게 늘어나면서 공급이 확대되는 추세임.
72. 최근 몇 년간 계속된 여름철 탄산 파동은 CCU에서 포집된 탄산 공급이 늘어나며 옛날이야기가 될 듯한 분위기임.
73. SGC 에너지나 대흥 CCU 등은 군산의 열병합발전소에서 배출되는 탄산을 포집해서, 드라이아이스 제조업체에 공급하기 시작함.
74. 배출되는 탄산을 포집해서 재활용한다는 것은 탄산 가격을 안정시키는 효과 외에도 환경적으로 긍정적인 효과가 있는 방법임.
한 줄 코멘트. 한국은 문제가 생기면 대응력이 빠르고 강한 국가임. 우러 전쟁에서 시작된 희귀 가스 공급 부족은 2025년이면 어느 정도 해결이 가능해질듯함. 탄산가스도 CCU 포집이 점점 늘어나면서 공급이 늘어나고 있음. 우리가 마시는 맥주의 탄산이 발전소에서 포집된 것일 수 있음.
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