달수야, 세계 수달의 날 축하해!

달수야, 세계 수달의 날 축하해!

대학생신재생에너지기자단 21기 곽서영

 

[세계 수달의 날을 맞은 삼성전자의 달수]

삼성전자(005930) 반도체(DS)에는 ESG(환경·사회·지배 구조) 전도사가 있다. 사람도 아닌 동물이다. 삼성 반도체는 2020년부터 수달을 형상화한 달수 캐릭터를 만들었다. 달수(DalSoo)의 영문 이니셜은 삼성 반도체를 맡고 있는 DS(Device Solutions) 부문을 상징한다. 달수는 생태계 보호, 수자원 절약을 포함한 다양한 지속가능경영 활동을 알리는 주인공으로 활약 중이다.

매년 5월 마지막 주 수요일은 세계 수달의 날이다. 이에 삼성 반도체는 지난달 31일 자사 뉴스룸에 ESG 애니메이션을 공개했으며, 애니메이션 외에도 웹툰이나 폐페트병 활용 인형 등을 제작하며 달수를 이용한 여러 홍보 콘텐츠를 만들고 있다. 

[자료 1. 폐페트병을 활용해 만든 삼성전자 DS의 달수 인형]

출처: ZDNET KOREA

삼성전자가 수달에 꽂히게 된 데에는 사연이 있다. 지난 2020년 삼성전자 기흥캠퍼스의 정화수가 방류되는 오산천에서 멸종 위기 1급이자 천연기념물 330호로 지정된 수달의 서식이 확인됐다. 오산천은 수량이 부족한 건천으로 분류돼 야생동물이 살기 어려운 환경이었다. 하지만 기흥캠퍼스는 2007년부터 깨끗이 정화한 용수를 방류해 왔고, 그 결과 생태계가 복원되면서 수달 등 야생동물이 오산천으로 돌아온 것으로 풀이됐다. 

수달의 사례처럼 반도체 업계는 더 깨끗한 환경을 만들고 기후 위기극복을 위한 노력에 적극 동참하고 있다. 특히 물이 반도체 생산에 핵심 자원인 만큼 물순환 관련 기술 및 대책을 마련하는 데 힘을 쏟고 있다. 

 

[반도체 제조 공정의 핵심, 수자원]

반도체 제조 공정에서 수자원은 절대 빠질 수 없는 핵심이다. 제조 공정, 공정 가스 정화, 클린 룸의 온·습도 조절 등 반도체 한 판을 만드는 데 어마어마한 양의 물이 필요하다.

[자료 2. 일반수, 순수, 초순수 비교]

출처: 비즈워치

특히, 반도체 품질을 좌우하는 특별한 역할도 하는데, 반도체를 만드는 데는 일반수(水)가 아닌 초순수가 사용된다. 공업용수로 사용되는 물은 크게 일반수, 순수, 초순수로 구분한다. 일반수는 정수 과정을 거치지 않은 일반 공업용수를 말한다. 일반수에서 전해질을 제거한 물이 순수이고, 여기서 더 나아가 물 분자를 이루는 수소·산소를 제외한 무기질, 미립자, 박테리아, 미생물 등 모든 물질을 제거한 물이 초순수이다. 우리가 흔히 주변에서 사용하는 물은 수소와 산소뿐만 아니라 미생물과 무기질, 유기물 등 여러 물질이 섞여 있다. 또 이온 성분이 포함되어 전도성을 띠고 있는데, 스마트폰 등 전자제품을 물에 빠뜨리면 고장이 나는 이유는 바로 이온 성분 때문이라고 할 수 있다. 따라서 반도체 공정에 일반 공업용수와 순수는 사용할 수 없다.

나노미터 단위의 미세 공정, 즉 초미세 공정이 적용되는 반도체 제조 공정에서는 아주 작은 불순물이라도 고장의 원인이 된다. 따라서 불순물이 없는 초순수를 사용하여 웨이퍼 생산 공정 중에 나오는 부산물, 오염물 등을 세정한다. 초순수는 전도성이 없어 반도체를 고장 내지 않기 때문이다. 또한 식각 공정에서 사용할 화학물질을 희석하는데도 초순수를 활용한다. 따라서 반도체 업계에서는 하루에도 엄청난 양의 초순수를 사용한다. 6인치 크기의 반도체의 원판인 웨이퍼(Wafer) 하나를 만드는데 1t 이상의 초순수가 필요하다고 한다. 또한 반도체 업계 관계자는 “초순수가 없다면 웨이퍼 위의 불순물들을 제거할 수 없어 반도체 수율을 확보할 수 없다”라며 “잘 알려지지 않았지만, 초순수는 반도체 제조 공정에 필요한 핵심 중 핵심”이라고 설명했다. 실제로 삼성전자 기흥·화성·평택사업장에서는 하루 평균 약 30만t의 물을 사용(취수량)하고 있으며, 대만 TSMC도 공장 하나에서 매일 9만 9,000t 가량의 물을 사용한다고 한다. 이처럼 반도체 공정에 매일 수십만 t씩 쓰인 물은 정화되어 다시 자연으로 돌아가게 된다.

 

[국내 반도체 기업의 수자원 관리 체계]

1. 삼성전자

지난해 삼성전자는 2050년 탄소중립을 달성한다는 목표를 담은 ‘신환경경영전략’을 발표한 바 있는데, 당시 주요안 중 하나로 국내 반도체 사업장에서의 ‘물 취수량 증가 제로화’를 선언해 화제가 됐었다.

반도체 라인 증설에 따라 2030년이 되면 삼성전자 반도체 사업장에 필요한 공업용수가 현재의 두 배 이상이 될 전망이지만, 필요한 공업용수를 자연에서 추가 취수하지 않고 공공 하수처리장 방류수를 재이용할 예정이다. 2030년 하수재이용수를 하루 40만t 이상 사용할 것을 목표로 하고 있으며, 이는 연간 약 1.5억t 수준으로 하나의 댐을 새로 건설하는 효과가 있다고 한다. 삼성전자 화성캠퍼스는 2020년 영국 카본 트러스트가 수여하는 '물 사용량 저감' 인증에 이어, 최근에는 ‘국제수자원 관리 동맹(AWS)’으로부터 최고 등급인 ‘플래티넘’ 인증을 획득했다. 이와 같은 노력은 국가적인 물 부족 문제 해소에도 기여할 것으로 기대된다.

[자료 3. 삼성전자 기흥화성 사업장 ‘그린센터’의 물 정화 공정을 거쳐 최종 정화된 물로 조성된 삼성전자 사업장 안 연못]

출처: 헤럴드경제

삼성전자 반도체 사업장에서 쓰인 30만t의 물 중 약 24.9만t의 물은 정화 작업을 거쳐 각 지역 하천으로 방류되고 있다. 귀여운 ‘달수’ 캐릭터가 거주하는 오산천도 과거에는 수량이 부족해 악취가 발생하는 등 야생동물이 서식하기 힘든 환경이었다. 하지만 삼성전자가 지역사회, 환경단체와 함께 오산천 생태계 복원을 위해 합심한 결과, 현재 기흥사업장에서 매일 5만t의 정화된 용수가 방류되고 있다.

 

2. SK하이닉스

SK하이닉스는 물을 사용하지 않는 스크러버를 개발하는 등, 용수 사용량 절감에 앞장서고 있다. 2021년에는 공장 냉각 시스템의 냉각수를 재활용하는 워터 프리 스크러버를 개발하여, 하루에 7만 9,000t의 방류수를 절약하고 있다. 그뿐만 아니라 2021년 이천 사업장에는 폐수 재이용 시스템을 추가 설치해 일일 재이용 가능 용량을 6만t까지 끌어올렸다. SK하이닉스는 이러한 노력을 지속하며 2030년까지 수자원 절감량 누적 6억t을 달성하고, 취수량 집약도는 2026년까지 35% 감축하겠다는 목표를 가지고 있다.

최근에는 청주 지역 수자원 보호를 위한 물관리 강화에 나섰다. 올해 본격적인 운영에 돌입한 공업용수 재활용 청주 하수처리장에 민간투자 기업으로 참여해, 1월 공장 내 대기오염 방지시설 등에 재이용수를 활용하기 시작했다. 외부 하수처리 재이용수를 도입해 사용하는 것은 국내 반도체 기업 가운데 처음으로, 수자원 관리를 위해 하수 재이용으로 물 이용률을 높이기 위해 노력하였다.

[자료 4. SK하이닉스 수처리 분석실에서 실시하는 수질 연구]

출처: 충북일보

SK하이닉스 청주캠퍼스는 냉각수, 대기오염물질 흡수 등에 활용되는 일일 용수 사용량 약 8만t 가운데 약 3만t의 물을 청주하수처리장에서 받아 재사용하고 있으며, 이는 연간 약 1천만t의 공업용수가 절약되는 셈이다. 공업용수 재활용은 단순히 물 절약뿐 아니라 물 수급 지역 불균형도 완화한다. 오염 부하량 저감에 따른 하천 수질 개선, 건천화된 도심 하천 수생태계 회복, 친수 공간 조성 등 수자원 보호에 많은 도움이 되는 것으로 알려져 있다. SK하이닉스는 재이용수 활용 범위를 기존 대기오염 방지시설에 더해 일반 설비 위주 상향을 지속 검토하고 있으며, 향후 하수 재이용률은 더 높아질 전망이다.

 

[이상기후로 인한 수자원 감소]

기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC)는 지구 평균기온이 산업화 이전보다 1.1도 상승했다고 보고했다. 지구온난화에 따른 기후재난이 이미 일상화됐다. 기후 재앙을 피할 골든타임이 지금 이 순간에도 흘러가고 있다. KB 증권은 최근 보고서에서 이상 기후로 인한 수자원 감소가 산업 지형 변화를 야기할 것이라고 전망했다. 김준섭 KB증권 연구원은 “2021년 반도체 공급 차질의 주요 요인 중 하나가 물 부족이었다는 점에 주목할 필요가 있다”라며 “반도체 생산공정에는 많은 물이 사용되는데, 당시 대만 반도체 기업 TSMC는 대만의 극심한 가뭄에 따른 공업용수 부족으로 반도체 생산량을 맞추지 못한 바 있다”고 했다.

[자료 5. 대만의 양대 반도체 파운드리 업체 TSMC]

출처: 중앙일보

폭염과 가뭄은 산업계 전반에도 상당한 영향을 미치는데, 특히 산업용수를 대량으로 사용하는 반도체 관련 기업은 더 큰 타격을 입는다. 2021년 최악의 가뭄을 겪은 대만의 TSMC의 사례가 가장 대표적이다. 당시 대만에서는 정부 차원에서 농업용수를 끌어오고 급수차를 상주시키는 등 갖은 방법을 동원했지만, 반도체 생산량을 맞추지 못해 어려움을 겪었다. 반도체 제조 허브인 대만에서 반도체 생산이 차질을 빚으면 글로벌 시장에 미칠 여파가 크기 때문에 글로벌 시장 전체가 발을 동동 굴러야 했다.

 

[올여름 폭염, 반도체마저 녹일 수도 있다]

올여름 최악의 폭염과 가뭄이 한반도를 뜨겁게 달굴 것이란 예보가 잇따르고 있다. 벌써 선풍기와 에어컨을 사용하고 있는 곳을 종종 볼 수 있을 정도이다. 국가 가뭄정보 포털에 따르면 지난 4월, 삼성전자의 반도체 생산시설이 위치한 경기 용인·화성·평택시와 SK하이닉스의 생산시설이 위치한 경기 이천·충북 청주의 생활·공급용수 지표는 정상 단계다. 하지만 지난해 6월 10일 기준 경기도의 강수량이 144㎜로 평년(269㎜) 대비 절반(54%)에 그치며 6월 한 달간 용수 공급에 차질을 빚을 뻔해 안심할 수 없는 실정이다. 당시 양사 경기도 내 반도체 사업장이 위치한 지역의 수원(水原)인 소양강댐(기흥·화성), 충주댐(평택·이천) 모두 '심리적 저항선'으로 불리는 저수율 30%대를 기록했다. 따라서 우리나라도 올여름 최악의 폭염과 가뭄이 예상되는 만큼 물 부족 상황에 처할 가능성이 높다. 반도체뿐만 아니라 산업계의 산업용수는 생명수와 같다. 따라서 국내 반도체 업계는 최악의 가뭄 사태를 상정해 대비책 마련을 서둘러야 할 것이다. 기업 입장에서는 시장 악재와 더불어 자연재해에 버금가는 악재가 겹치는 이중고에 시달릴 수 있기 때문이다.

하지만 이상기후는 결국 우리가 자초한 결과로, 이 또한 예견된 재앙이지 않을까. 따라서 기후가 인간에게 보내는 경고를 엄중히 받아들이고 더 이상 기후 위기를 외면해서는 안 될 것이다.

---

반도체에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "좀비 화학물질, PFAS에 대해 아시나요?", 21기 곽서영, 좀비 화학물질, PFAS에 대해 아시나요? (tistory.com)

좀비 화학물질, PFAS에 대해 아시나요?

2.  "21세기 만능열쇠 반도체, 환경문제는?", 22기 박재욱, 이지원, 21세기 만능열쇠 반도체, 환경문제는? (tistory.com)

21세기 만능열쇠 반도체, 환경문제는?

---

참고문헌

[세계 수달의 날을 맞은 삼성전자의 달수]

1) 강태우, “'세계 수달의 날' 기념하는 삼성 반도체…'수달'에 꽂힌 사연”, 뉴스1, 2023.05.31,

https://www.news1.kr/articles/5063876

[반도체 제조 공정의 핵심, 수자원]

1) 김민성, “반도체가 샤워하는 물, '초순수' 아시나요”, 비즈워치, 2023.04.02,

http://news.bizwatch.co.kr/article/industry/2023/03/31/0035

2) 김민지, “반도체 만드는데 물을 이렇게 많이 써? 삼성이 ‘수달’까지 내세운 이유 [김민지의 칩만사!]”, 헤럴드경제, 2023.04.03, http://news.heraldcorp.com/view.php?ud=20230403000713

[국내 반도체 기업의 수자원 관리 체계]

1) 강태우, “'세계 수달의 날' 기념하는 삼성 반도체…'수달'에 꽂힌 사연”, 뉴스1, 2023.05.31,

https://www.news1.kr/articles/5063876

2) 김민지, “반도체 만드는데 물을 이렇게 많이 써? 삼성이 ‘수달’까지 내세운 이유 [김민지의 칩만사!]”, 헤럴드경제, 2023.04.03, http://news.heraldcorp.com/view.php?ud=20230403000713

3) 김준석, “"기우제 지내야 할 판" 가뭄 비상 걸린 반도체 공장들”, 파이낸셜뉴스, 2023.04.06,

https://www.fnnews.com/news/202304061152338602

4) 남도영, “'2030년 취수량 제로' 도전한 삼성전자, 하수처리수 재이용해 반도체 공업용수로 쓴다”, 테크M, 2022.11.30, https://www.techm.kr/news/articleView.html?idxno=104266

5) 성지연, “사용한 물 다시 쓰고, 하천도 살리고”, 충북일보, 2023.05.15, https://www.inews365.com/news/article.html?no=764863

[이상기후로 인한 수자원 감소]

1) 박채영, “올여름 예견된 전 세계 폭염…반도체 또 덮치나”, 경향신문, 2023.05.23,

https://www.khan.co.kr/economy/finance/article/202305230600025

2) 이정우, “땅에 안 닿는 비, 오다가 그대로 ‘정지’…봄의 이상기후”, 한겨레, 2023.05.09,

https://www.hani.co.kr/arti/society/environment/1090757.html

3) 임주리, ““물 사용량 10% 줄여라”…대만 반도체업계, 가뭄에 속탄다”, 중앙일보, 2023.03.31,

https://www.joongang.co.kr/article/25151489#home

4) 정현진, “'100년만 최악가뭄 또 올라'…10% 물사용 줄이기”, 아시아경제, 2023.03.30,

https://view.asiae.co.kr/article/2023033016240821543

[올여름 폭염, 반도체마저 녹일 수도 있다]

1) 김동호, “폭염·가뭄에 위협 받는 반도체 산업...삼성·SK 괜찮을까”, 뉴스퀘스트, 2023.05.23,

https://www.newsquest.co.kr/news/articleView.html?idxno=206879

2) 김준석, “"기우제 지내야 할 판" 가뭄 비상 걸린 반도체 공장들”, 파이낸셜뉴스, 2023.04.06,

https://www.fnnews.com/news/202304061152338602