[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 해외 수입에 의존하던 반도체용 고순도 중수소 암모니아를 국산화할 수 있는 길이 열렸다.

한국에너지기술연구원은 청정연료연구실 윤형철 박사팀이 반도체 소자 내부에서 발생하는 결함을 억제하는데 활용되는 '고순도 중수소 암모니아(ND₃)' 생산기술을 국내 최초로 개발했다고 11일 밝혔다.

중수소 암모니아는 암모니아(NH₃)의 수소(H)를 중수소(D)로 바꾼 물질이다. 이를 반도체 제조공정에 활용하고 있으나 아직 국산 기술과 시설이 없어 대부분을 일본, 중국 등 해외수입에 의존하고 있다.

이번에 윤 박사팀은 자체개발한 루테늄 촉매를 활용해 하루 7.7㎏ 규모의 중수소 암모니아 생산에 성공했다. 연구진이 개발한 촉매는 기존 중수소 암모니아 합성방식에 필요한 압력을 5분의 1 수준으로 줄이고 온도조건도 개선해 99% 이상의 고순도 중수소 암모니아 합성을 가능케 한다.

연구진은 기존 루테늄 촉매에 산화바륨을 섞어 암모니아 합성에서 가장 어려운 단계인 질소 분해에 들어가는 에너지를 줄였다.
 
윤 박사팀에 따르면 산화바륨은 루테늄 표면의 전자밀도를 높여 표면에 있는 질소분자의 결합력을 떨어트린다. 이를 통해 기존보다 월등히 낮은 온도와 압력에서도 질소를 분해하고 중수소 암모니아를 생산할 수 있게 됐다.

개발된 공정은 1000시간 이상 연속운전을 거쳐 검증도 완료됐고  한국산업기술시험원의 인증을 획득해 내구성과 신뢰성을 모두 입증받았다.

특히 개발된 공정에서는 반도체 성능에 영향을 미치는 불순물이 생성되지 않아 초고순도의 중수소 암모니아임이 확인됐다.

에너지硏은 이번 기술개발로 반도체용 중수소 암모니아 국산화가 가능해져 외산 의존도 탈피는 물론 향후 글로벌 특수가스 시장진출도 가능할 것으로 기대하고 있다

윤형철 박사는 "이번 성과는 국내 독자 암모니아 합성기술을 활용해 반도체 공정 등에 활용되는 고부가가치 동위원소 소재 생산 가능성을 입증했다는 점에서 의미가 크다"며 "향후 반도체·디스플레이·정밀 분석산업에 필요한 고기능 화학소재 생산 플랫폼으로 확장할 수 있을 것"이라고 말했다.


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