반도체 황산 '황금기' 세계 무대서 웃는 고려아연

반도체 업계 슈퍼 사이클 영향
웨이퍼 불순물 제거하는 황산
반도체 생산량 만큼 주문 늘어

고려아연, 국내 반도체 황산 수요 60%
삼성전자·SK하이닉스 밀착 공조
美 테네시주 생산라인 설립예정

인공지능(AI) 인프라 경쟁 격화로 반도체 업계의 슈퍼 사이클이 시작되자 반도체 황산 시장도 호황을 맞았다. 반도체 생산 과정 중 세정 공정에서 웨이퍼 표면의 불순물 제거를 위해 꼭 필요한 반도체 황산은 반도체 생산량과 비례해 주문량이 늘고 있다. 반도체 황산은 제련 부산물인 황산을 고부가가치 제품으로 전환한 것으로 관련 기업들은 포트폴리오 확대와 안정적인 수익원 확보까지 가능해졌다.

10일 인더스트리 리서치에 따르면 반도체 황산을 포함한 전자급 황산 시장 규모는 올해 3억1519만달러(약 4678억원)로 추정된다. 연평균 4.4% 성장률로 2035년에 이르면 전자급 황산 시장 규모는 4억6439만달러(약 6896억원)로 급증할 것으로 예상된다.

반도체 황산은 아연과 납 등을 제련하는 과정에서 부차적으로 추출된다. 이 과정에서 우선 황 또는 이산화황이 확보되고, 이산화황의 분진, 금속 미스트 등 불순물이 제거되는 정제 작업 후 촉매제를 투입해 삼산화황으로 전환된다. 삼산화황은 순도 98~99% 황산으로 합성되며 이를 초고순도 황산으로 정제하면 최종 반도체 황산이 생산된다.

반도체 황산은 웨이퍼 표면의 불순물 제거 작업에 쓰인다. 불순물 제거는 반도체를 만들 때 매우 중요한 공정이다. 불순물이 얼마만큼 깨끗하게 제거되느냐에 따라 반도체 수율과 신뢰성에 큰 영향을 미치기 때문이다. 반도체 황산으로 웨이퍼 표면의 불순물을 제거하는 작업은 세정 공정 전체의 30% 수준을 차지할 정도로 중요하다.

국내 시장에서는 비철금속 제련 세계 1위인 고려아연 이 독보적인 공급 역량을 과시하고 있다. 지난해 기준 연간 28만t 생산 능력을 보유하고 있다. 울산 온산제련소에 라인 19개를 보유해 고순도 황산을 안정적으로 생산해내고 있다. 올해 하반기부터는 연간 32만t으로 확대하고, 향후 연간 50만t까지 추가로 확대할 계획이다.

특히 국내 반도체 양대 산맥인 삼성전자와 SK하이닉스와의 밀착 공조가 돋보인다. 고려아연은 국내 반도체 황산 수요의 약 60% 이상을 책임지고 있으며, 이 회사가 생산하는 반도체 황산 95%가 삼성전자와 SK하이닉스에 공급된다. SK하이닉스의 새로운 공장이 2027년 가동되고, 이후 증설이 예상되면서 반도체 황산 수요는 지속적으로 증가할 전망이다. 고려아연은 일본과 싱가포르 등 글로벌 반도체 제조사에도 공급하고 있다.

반도체 황산 수요가 늘어나면서 고려아연은 미국 테네시주에 건설하는 통합제련소에서도 반도체 황산 생산 라인을 설립할 계획이다. 삼성전자와 SK하이닉스 등 국내외 대형 반도체 기업들도 미국 현지에 대규모 공장을 짓고 있어 이에 발맞춘다는 계획이다. 2029년 말 생산 능력 연간 약 4만t으로 예상하고 있다.

업계에서는 반도체 황산이 기업의 이익 안정성을 높이는 '효자 품목'이 될 것으로 기대하고 있다. 반도체 황산은 1년 이상 중장기 계약 사업으로 진행하기 때문에 안정적인 사업 운영이 가능하다는 장점도 있다. 고려아연 관계자는 "고려아연이 생산하는 초고순도 황산은 반도체 품질을 좌우하는 필수 소재"라며 "국내뿐 아니라 미국 통합제련소에서도 반도체 황산을 생산할 예정으로, 국내외에서 우리 반도체 기업이 안정적인 수율로 제품 생산할 수 있도록 보탬이 될 것"이라고 전했다.

이현주 기자 ecolhj@asiae.co.kr