이노쎄라 연구소장 전동일

우리나라는 개발 초기 단계부터 접근이 비교적 용이한 조립 부분에 중점을 둔 개발 정책을 기반으로 하여 발전하여왔다. 이에 우리나라의 부품 소재 특히 세라믹스 소재의 대일 의존은 매우 심각한 지경으로, 일부에서는 세라믹스 분야에서 일본을 다라 잡기는 불가능한 것이 아니냐는 이야기가 나올 정도였다. 이러한 부품 소재 대일 의존도는 첨단 산업 분야에서 더욱 심한데, 필자가 속해서 일하고 있는 첨단 산업 분야 중 하나인 반도체 산업용 세라믹스 분야에서도 대일 의존도는 매우 높은 것으로 알려져 있다. 필자는 이를 통계적으로 확인해 보고자 2001년부터 관련 통계 자료를 정리하여 왔는데, 그 자료에서 2007년 까지는 반도체용 세라믹스 분야의 완벽한 대일 의존 현상을 잘 확인할 수 있었다. 그러나 2008년 이후부터 이러한 경향에서 벗어나는 것처럼 보이는 흥미로운 현상이 나타나 본고에서 이를 보고하고자 한다.
그림 1은 2001년부터 2009년까지 우리나라 반도체 생산량과 일본의 반도체 관련 세라믹스 생산량 수출량을 보여주는 그래프이다. 이 그래프에서 2007년까지는 우리나라 반도체 생산량과 일본의 반도체 관련 생산량, 수출이 나란히 증가하는 것을 볼 수 있다. 이것은 우리나라 반도체 생산량이 증가하면 일본의 반도체 관련 세라믹 제품의 생산과 수출이 같이 증가한다는 것을 의미하며, 이것으로 우리나라 반도체 산업에서 사용하는 세라믹스 부품의 대일 의존도를 확인할 수 있다. 그림 2는 2001년부터 2007년까지의 우리나라 반도체 생산량과 일본의 반도체 관련 세라믹스 부품 생산량, 수출량의 상관관계를 보여주는 분산 그래프로 그림 2의 (a)는 우리나라 반도체 생산량과 일본의 반도체 관련 세라믹스 생산량, 그리고 그림 2의 (b)는 우리나라 반도체 생산량과 일본의 반도체 관련 세라믹스 수출량의 상관관계를 보여준다. 이 그래프에서 상관 계수는 (a)와 (b)에서 각각 0.968과 0.933으로 나타났는데, 이처럼 거의 1에 가까운 상관계수 값은 두 변수가 거의 완벽한 양의 상관관계를 갖는다는 것을 보여주는 것인데, 이로부터 우리나라 반도체 산업에서 일본 세라믹스 부품의 의존도가 얼마나 컸었는지를 극명하게 보여주는 결과라 할 수 있다.

그림 1. 우리나라 반도체 생산량과 일본 반도체 관련 세라믹스 생산량과 수출량 추이

그러나 이러한 결

과만으로 우리나라 반도체 산업의 대일 의존도가 높다는 것으로 결론을 내리는 것은 조금 성급한 감이 있다. 그것은 반도체 산업은 세계 경기 흐름에 큰 영향을 받는 산업이기 때문에 전 세계적으로 반도체 경기가 호황이라서 일본 내의 반도체 생산이 증가하여 일본의 반도체 관련 생산량이 증가했을 가능성과 세계적으로 반도체 생산량이 증가하여 일본의 반도체 관련 세라믹스 부품의 수출량이 증가했을 가능성이 있기 때문이다. 이를 확인하고자 같은 기간 동안 일본 반도체 생산량과 일본 반도체 관련 세라믹스 생산량 그리고 세계 반도체 생산량과 일본 반도체 관련 세라믹스 수출량의 상관관계를 구해보았다. 그림 3의 (a)와 (b)는 각각 2001년부터 2007년까지 일본 반도체 생산량과 일본 반도체 관련 세라믹스 생산량 그리고 세계 반도체 생산량과 일본 반도체 관련 세라믹스 수출량의 상관관계를 보여주는 분산 그래프이다. 여기에서 상관계수는 (a)와 (b) 각각 0.865와 0.952로 상당히 높은 값을 나타내서 전 세계와 일본의 반도체 생산량 증가가 일본의 반도체 관련 세라믹스 부품의 생산과 수출에 어느 정도 영향을 끼친 것을 알 우 있다. 그러나 일본 반도체 생산량과 일본의 반도체 관련 세라믹스 부품 생산량의 상관계수가 우리나라 반도체 생산량과 일본의 반도체 관련 세라믹스 부품의 생산, 수출량과의 상관 계수 값인 0.968과 0.933보다 현저히 낮은 값을 보여주고 있어, 일본의 반도체 관련 세라믹스 부품 생산은 자국의 반도체 생산량보다 오히려 우리나라의 반도체 생산에 더 큰 영향을 받았다는 사실을 확인할 수 있다.
지금까지는 2001년부터 2007년까지의 우리나라 반도체 생산량과 일본의 반도체 관련 세라믹 부품 생산에 대해 살펴보았다. 여기에서 우리나라 반도체 산업의 세라믹스 부품 대일 의존도를 분명히 확인 할 수 있었다. 그러나 그림 1에서 2008년과 2009년도의 데이터를 보면 그동안의 경향이 바뀌고 있다는 것을 볼 수 있다. 특히 2009년도는 우리나라 반도체 생산량이 소폭 증가하고 있으나, 일본의 반도체 관련 세라믹스 부품 생산량과 수출량은 큰 폭으로 감소하는 경향을 보여주고 있다. 그림 4의 (a)와 (b)는 각각 2001년부터 2009년까지 우리나라 반도체 생산량과 일본의 반도체 관련 세라믹스 부품 생산량과 수출량의 상관관계를 보여주는 분산 그래프로, 여기에서 상관 계수는 각각 0.882와 0.882로 이전의 0.968과 0.933보다 현저히 낮아졌다는 것을 확인할 수 있다. 이 결과로부터 우리나라 반도체 산업의 세라믹스 부품 대일 의존도가 낮아지고 있다는 것을 분명히 알 수 있다. 물론 아직 장기간의 데이터가 확보된 상태가 아니라 세계적인 경기 불황과 일본의 경기 불황의 영향으로 나타난 단기간의 이상 현상일 가능성도 있으나, 반도체 산업용 세라믹스 산업에 몸담고 있는 필자의 추측으로는 이러한 현상은 국내 반도체 관련 세라믹스 부품의 국산화가 진행되어 나타나는 결과가 아닐까 한다. 특히 이는 전량 수입에 의존하던 반도체 관련 세라믹스 부품 시장의 약 20%를 차지하고 있는 탄화규소(SiC) 부품이나 이트리아와 질화 알루미늄과 같은 첨단 소재 부품의 국산화에 힘입은 바가 클 것으로 짐작된다.
결론적으로 정리하면 2001년부터 2007년까지 우리나라 반도체 관련 세라믹스 부품의 대일 의존도는 매우 높았으나, 2008년 이후 대일 의존에서 조금씩 벗어나는 경향을 나타내고 있으며, 이는 일시적인 현상이 아니고 반도체 관련 세라믹스 부품의 국산화에 힘입어 나타나는 구조적인 현상으로 추측되며, 향후 이 분야의 시장 상황을 면밀히 관찰해 나갈 필요가 있을 것이며, 이러한 경향을 더욱 지속적으로 이어가기 위해 국내 반도체 관련 세라믹스 분야에 대한 꾸준한 지원이 요구된다고 판단된다.

[참고문헌]
1. 일본 파인 세라믹스 협회 시장 동향 조사
2. Gartner 보고서
  Market Share-Semiconductor Manufacturing Equip-ment Worldwide 2005 등

<캡션>
그림 1. 우리나라 반도체 생산량과 일본 반도체 관련 세라믹스 생산량과 수출량 추이

그림 2. 우리나라 반도체 생산량과 일본 반도체 관련 세라믹스 생산량, 수출량 분산 그래프
(a) 2001년-2007년 한국 반도체 생산량: 일본 반도체 관련 세라믹스 생산량
(b) 2001년-2007년 한국 반도체 생산량: 일본 반도체 관련 세라믹스 수출량

그림 3. 일본과 세계 반도체 생산량과 일본 반도체 관련 세라믹스 생산량과 수출량 분산 그래프
(a) 2001-2007 일본 반도체 생산량 : 일본 반도체 관련 세라믹스 생산량
(b) 2001-2007 세계 반도체 생산량 : 일본 반도체 관련 세라믹스 수출량

그림 4. 우리나라 반도체 생산량과 일본 반도체 관련 세라믹스 생산량, 수출량 분산 그래프
(a) 2001년-2009년 한국 반도체 생산량 : 일본 반도체 관련 세라믹스 생산량
(b) 2001년-2009년 한국 반도체 생산량 : 일본 반도체 관련 세라믹스 수출량

전 동 일
- 1983년 2월 서울대학교 공과대학 요업공학과 졸업(학사)
- 1985년 2월 서울대학교 대학원 졸업(석사)
- 1990년 8월 서울대학교 대학원 졸업(박사)
- 1990년 9월 ~ 1998년 7월 동양시멘트 중앙연구소 책임연구원
- 1998년 9월 ~ 현재 (주)이노쎄라 연구소장

(주)이노쎄라 연구소 소개___________________
당사는 1998년에 설립된 대형 구조 쎄라믹스를 전문으로 생산하는 회사입니다. 당사는 반응 소결 탄화규소(SiC) 제품을 주로 생산하고 있으며, 주 생산품은 반도체 산업이나 LED 산업 등에 사용되는 탄화규소 부품류, 박막 증착 장비용 평판 히터류, 그리고 화학 공정용 대형 세라믹스 부품 등입니다.
당사는 KIST와 공동으로 개발한 반응소결 탄화규소를 생산하는 기술을 바탕으로 설립되었으며, 이를 이용하여 2000년대 초반부터 삼성전자와 하이닉스 등 반도체 제조 회사에 에칭 공정용 부품을 납품하기 시작하였습니다. 반도체 공정에 사용되는 반응 소결 탄화 규소 제품을 생산하는 회사는 세계적으로도 3-4개사 정도의 밖에 없으며, 이들은 모두 각각의 고유한 기술을 사용하여 생산하고 있습니다. 당사는 국내 유일하게 이 분야에서 독자적인 생산 기술을 개발하여 특허를 등록한 바 있고, 이 기술을 이용하여 실제로 제품을 생산하고 있습니다. 당사가 현재 주로 탄화규소 제품을 생산하는 기술은 회사 설립시 개발한 gel casting법입니다. 이 방법은 초기 장비 투자가 거의 없고, 금속 몰드를 사용하지 않아 몰드비도 저렴하며, 압력을 가하지 않고 성형하기 때문에 대형 기물도 용이하게 제작할 수 있다는 장점이 있습니다. 그 외에도 당사는 동안의 연구 개발을 통해 당사는 warm press법(열간 가압 성형), slip casting법, 원심성형법 등 다양한 기술을 보유하게 되었으며, 제품 특성에 맞는 성형법을 이용하여 서로 다른 여러 가지 제품을 생산하고 있습니다.(사진 참조)
반응 소결 탄화규소 성형법 외에도 당사는 탄화규소 소결체를 접합하는 기술도 보유하고 있습니다. 이 기술은 반응 소결, 상압 소결 그리고 CVD 등의 다양한 탄화 규소 소결체를 동종간 혹은 이종간 접합이 가능하며, 특히 두꺼운 소재 제작이 어려운 CVD 소재를 여러 장 겹쳐 10mm 이상의 두꺼운 소재를 제작하는 것도 가능합니다.(그림 참조)
이 외에도 당사는 WPM 과제를 통해서 초고순도 반응 소결 탄화 규소를 제작하는 연구를 진행하고 있는데, 현재까지 4N급의 반응 소결 탄화 규소를 제작하는데 성공한바 있으며, 2012년에는 5N급 소재 개발을 목표로 연구를 진행 중에 있습니다.

[ 열간 가압 성형 제품 ]
반응 소결 탄화 규소 ball과 jar
열간 가압 성형 반응 소결 탄화 규소 ring
열간 가압 성형 반응 소결 탄화 규소 plate
슬립 캐스팅으로 제조한 반응 소결 탄화 규소 U자 관
원심 성형법으로 제작한 원통형 반응 소결 탄화 규소 히터

[ 접합체 ]
9매의 CVD SiC를 접합항 예
접합 기술로 제작한 반응 소결 탄화 규소 부품

<본 사이트는 일부 내용이 생략되었습니다. 자세한 내용은 세라믹코리아 6월호를 참조바랍니다.>