반도체 용매, 재사용 길 열린다...차세대 분리막 개발

반도체·디스플레이 공정에 필수적인 유기용매
유기용매 재사용률 낮아…1년에 2백만 톤 폐기
고분자 PBI 활용…강하고 잘 거르는 분리막 개발
유기용매 대부분 수입…"2026년 상용화 목표"

[앵커]
디스플레이나 반도체를 만들 때 유기용매를 세정제로 쓰는데, 우리나라는 대부분 수입하고 있습니다.

한번 쓰고 버려지는 유기용매가 한 해 2백만 톤에 이르는데, 여러 번 재사용할 수 있는 기술이 개발됐습니다.

장아영 기자입니다.

[기자]
반도체 집적회로를 만드는 재료인 실리콘 웨이퍼를 씻어내거나, 반도체 표면에 회로를 박아넣기 위해서는 메틸피롤리돈(NMP)과 같은 유기용매가 꼭 있어야 합니다.

반도체·디스플레이뿐만 아니라, 의약과 정밀화학 분야에서도 유기용매가 두루 쓰이는데, 마지막 공정에서는 가열하거나 분리막으로 걸러내 버려집니다.

독성이 강한 유기용매는 기존 분리막 소재인 폴리이미드(PI)로 제대로 걸러낼 수 없고, 재사용도 불가능했습니다.

이렇게 버려지는 유기용매가 한 해 2백만 톤에 달합니다.

국내 연구진이 더 강하고, 잘 거르는 분리막을 개발했습니다.

'슈퍼 플라스틱'으로 불리는 고분자, 폴리벤즈이미다졸(PBI)를 활용했습니다.

거른 뒤 유기용매를 얼마나 잘 배출하는지를 나타내는 투과도(78%)와 용매에 섞인 특정 물질을 잘 걸러내는지를 보는 선택도(34%) 모두 기존보다 크게 높았습니다.

실제로 분리막을 독한 유기용매에 3주 넘게 담가놓았는데, 녹지 않고 그대로 형태가 유지됐습니다.

[유영민 / 한국화학연구원 선임연구원 : 알코올과 같은 유기용매는 일반 분리막으로도 걸러질 수 있는데 좀 더 독한 유기용매 같은 경우는 분리막 자체가 녹거나 손상되기 때문에 사용할 수 없었는데 본 연구에서 개발된 분리막과 같은 경우에는 이러한 유기용매에서도 손상되지 않고 잘 투과시킨다고 볼 수 있습니다.]

독성이 강하고 대부분 수입하는 유기용매를 버리지 않고 재사용할 수 있다는 점에서 경제적이고 친환경적입니다.

이번 연구는 분리막 공정 분야 국제학술지인 '저널 오브 멤브레인 사이언스'에 게재됐는데, 2026년 상용화를 목표로 하고 있습니다.

YTN 장아영입니다.


영상편집: 이영훈
디자인: 김진호


YTN 장아영 (jay24@ytn.co.kr)