㈜퓨어스피어(대표이사 이진구)는 반도체·디스플레이·태양전지 제조공정에서 배출되는 불소계 온실가스와 아산화질소(N2O)를 하나의 공정에서 분해할 수 있는 촉매를 개발해 시장 공급에 나선다고 밝혔다.

반도체·디스플레이·태양전지 제조 과정의 식각(Etching)과 화학기상증착(CVD) 공정에서는 사불화탄소(CF4), 삼불화질소(NF3), 육불화황(SF6) 등 불소계 온실가스와 N2O가 배출될 수 있다. 이들 가스는 온실효과가 큰 물질로 분류돼, 온실가스 감축 요구가 커지면서 배출가스를 분해·처리하는 후처리 기술의 중요성도 높아지고 있다.

불소계 온실가스 처리에는 고온에서 가스를 열분해하는 스크러버 방식이 주로 활용돼 왔다. 다만 높은 운전온도를 지속적으로 유지해야 해 전력·연료 소비와 설비의 열적 부담, 유지관리 비용이 발생할 수 있다.

촉매 분해 방식은 촉매가 반응에 필요한 활성화 에너지를 낮춰 고온 소각 방식보다 낮은 온도에서 가스 분해 반응을 유도하는 방식이다.

㈜퓨어스피어는 이번 촉매를 불소계 온실가스와 N2O를 한 공정에서 처리하도록 개발했다. 회사 측은 실제 반도체·디스플레이 제조공정 배출가스에 포함될 수 있는 산성가스와 수분, 산소의 영향을 고려해 촉매 활성과 내구성을 확보하는 데 중점을 뒀다고 설명했다.

회사 측에 따르면 N2O 분해에 쓰이는 Cu·Fe-제올라이트 계열 촉매는 비교적 낮은 온도에서 활성을 보이지만 산성가스와 수분이 존재하는 공정 환경에서는 내구성이 떨어질 수 있다. 기존 PFCs 분해 촉매는 PFCs 처리에는 활용할 수 있으나 N2O 분해 효율이 상대적으로 낮아 두 종류의 온실가스를 함께 처리하는 데 한계가 있다는 설명이다.

㈜퓨어스피어는 이번 촉매가 산성가스와 수분, 산소가 존재하는 조건에서도 내구성을 유지하면서 PFCs와 N2O를 동시에 분해하도록 설계됐다고 설명했다.

회사 측은 촉매를 적용하면 운전온도를 약 750℃ 수준으로 낮출 수 있어 기존 고온 소각 방식보다 스크러버 운전에 필요한 전력과 가스 사용량을 줄일 수 있다고 설명했다. 공정·운전 조건에 따라 에너지 비용도 약 30~50% 절감할 수 있을 것으로 보고 있다.

또한 PFCs와 N2O 처리를 위해 별도 공정이나 설비를 구성하는 대신 하나의 스크러버에서 두 종류의 온실가스를 처리할 수 있도록 했다. 회사 측은 이를 통해 설비 구성을 단순화하고 설치 면적과 초기 설비 투자비, 운영비를 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다.

㈜퓨어스피어 관계자는 PFCs와 N2O를 함께 처리하고 산성가스·수분·산소가 존재하는 공정 조건을 고려한 촉매를 개발했다며, 고온 소각 방식의 에너지 소비와 설비 부담을 낮춰 반도체·디스플레이 산업의 온실가스 저감에 활용할 계획이라고 밝혔다.

㈜퓨어스피어는 오존, 일산화탄소(CO), 휘발성유기화합물(VOCs) 등 대기오염물질 제거용 촉매를 생산하는 환경소재 기업이다. 고객사의 공정 환경과 설비 조건에 맞춘 촉매를 설계·생산하고 있다.

전이금속과 귀금속을 활용한 대기환경 촉매와 흡착제, 환경설비 등을 개발·상용화하고 있으며 최근에는 탄소중립과 온실가스 저감 분야로 기술 적용 범위를 넓히고 있다.

LNG선박에서 배출되는 메탄슬립 저감 촉매와 이산화탄소(CO2) 흡착제 등의 개발·사업화도 추진하고 있다. 회사 측은 대기오염물질 저감 분야에서 축적한 촉매 기술을 온실가스 저감 분야로 확대한다는 계획이다.

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