대만 지혜재산국, 「반도체 제조설비의 폐수처리와 재생기술에 관한 특허 동향 연구」를 발표, 해당업계의 친환경 추진에 협력

요즘 첨단 과학기술 산업에 사용되는 공업용수에 관한 용수 공급 전략과 폐수 처리 기술이 점점 주목받고 있다. 대만 반도체 산업 또한 수자원 관리를 꾸준히 수행하기 위해 폐수 회수 및 수자원 재생에 관한 기술 개발에 힘을 쏟고 있다. 이런 배경하에, 대만 경제부 지혜 재산국은, 2024년 9월 25일에 「반도체 제조 설비의 폐수 처리와 재생 기술에 관한 특허 동향 연구」 프로젝트 보고서를 발표했다. 이 보고서에서는 반도체의 폐수처리 분야에서 필요로 하는 핵심기술과 특허 동향이 검토되었다. 따라서, 해당 보고서는 유관업계가 친환경으로의 이행(Green Transition), 순환경제(Circular Economy), ESG¹⁾의 발전 및 2050년 제로에미션²⁾을 추진하는데 많은 도움을 제공할 것이다.

지혜재산국에 의하면, 세계의 반도체 산업은 폐수 회수 및 수자원 재생과 관한 기술을 통하여, 수자원의 관리, 계속적인 사용등에 있어서, 크게 발전하고 있다. 대만은 세계 반도체 부품의 주요 생산국으로서, 잘 정비된 산업 체인과 기술의 기반을 가지고 있어, 이와 관련된 연구 성과는 미국, 일본, 유럽 등의 선진국에 비해 손색이 없다. 대만의 학술연구기관(예를 들면, ITRI³⁾)이나 반도체 관련 업체(예를 들면, TSMC⁴⁾, Mega Union⁵⁾등)는 적극적으로 폐수 회수 및 수자원 재생에 관한 기술의 연구를 하고 있어, 천연 수자원에 대한 의존을 줄이고, 나아가 경제적 이익을 창출해, 순환경제의 발전을 이루고자 한다.

보고서에 의하면, 전세계적으로 최근 60년에 반도체 산업에 의한 「폐수 회수 및 수자원 재생」 기술에 관한 특허 출원 건수는, 급성장을 이룬 다음, 안정적 성장을 하는 경향이 보여지고 있다. 구체적으로는 태동기(1970~1997년), 성장기(1997~2011년), 감속 및 쇠퇴기(2012~2014년), 회복 및 재성장기(2015~2018년), 포화 및 안정 성장기(2019~2023년)의 5 단계로 크게 나눌 수 있다.

해당 산업에 대해 구체적으로 보면, 각국의 산업 형태는 각각 다른데, 유럽과 미국, 일본 등 선진국에는, 오랜 역사를 보유한 대형 전기제품, 정수 설비 또는 재료업체가 있어, 비교적 빠른 시기(1970년 전후)부터 해당 연구 개발에 임하고 있으며, 학술·연구기관이나 소규모의 기업은 상대적으로 적었다. 세계 상위 20대 출원인을 보면 일본 국적의 출원인이 60%를 차지하였고 모두 유명한 다국적 기업이었고, 그 출원 건수는 지금도 여전히 눈길을 끌고있다. 중국의 경우, 시작은 느렸지만(1997년 전후) 국가 정책으로써 장려 정책이나 보조금 지원등을 통해, 소규모의 기업 또는 신생 기업이 우후죽순 격으로 대량으로 나타났다. 중국의 이 분야에 있어서, 상관 기술의 특허 출원 건수는 후발주자로서 선행주자를 뒤쫓고 있다.

대만은 반도체의 제조 대국으로서 잘 정비된 산업 체인과 뛰어난 기업 문화를 가지고 있고, 또 최근에는 ESG, 지속 가능한 발전, 순환 경제등의 관점을 중요시하고 있다. 따라서, 대만의 반도체 대기업은 폐기물의 회수나 재생 또는 재이용의 실행이나 그와 관련된 기술의 연구에도 노력을 기울이고 있다. 폐수 회수 및 수자원 재생에 관한 기술도 당연히 그 중점 항목의 하나로 관심을 모으고 있다. 대만이 추진하는 방식은, 반도체 대기업이 주도하에, 관련 기업이나 학술·연구기관이 그러한 기술을 공동 연구 개발한다고 하는 것이고 현재 그러한 방식은 좋은 성과를 거두고 있다

해당 보고서에서는 마지막으로 반도체 폐수처리와 관련된 핵심기술에 대해 분석하며 다음과 같이 말하고 있다. 필요로 하는 기술은 통상 단일 기술이 사용되는 것이 아니라, 여러 기술을 복합적으로 조합, 이용하여 폐수 처리 및 수자원 재생이라는 성과를 달성하는 것이다. 주요 핵심 기술은, 반응의 형태에 따라 물리처리, 화학처리 및 생물처리 등으로 크게 나눌 수 있다. 그 중 물리처리 또는 화학처리의 기술은 비교적 조기에 발전하여, 이와 관련된 기관이나 특허 출원 건수는 많고, 기술의 발전은 이미 성숙된 상태다. 현재는 역삼투법, 미세여과/초미세여과/나노여과법 및 고급산화법, 응집침전법 또는 이온교환법이 주로 사용되고 있다.

생물 처리 방식은 주로 미생물의 특성을 이용해 폐수중의 오염물질을 무해한 물질로 분해한다고 하는 것이다. 이 방식은 대규모이면서 저비용으로 폐수를 처리할 수 있다는 특성이 있어, 지극히 높은 경제가치를 가지고 있다. 따라서, 관련되는 세계적인 대기업에 있어서는, 연구 개발의 중점 항목중의 하나이며, 활성 슬러지법 또는 박막분리 활성 슬러지법등이 주류를 이루고 있다. 처리 시스템의 「제어, 관제 또는 탐지」의 구축에 대해서는 향후 인공지능(AI) 기술과 그 응용이 성숙되면, 그 중요성이 한층 더 증가해 특허 출원 건수의 증가가 예상되어, 앞으로 발전이 기대되고 있다.

국제시장에 있어서 반도체 제품의 수요는 계속 확대되고 있다. 이와 함께, 기업들은 지속 가능한 발전을 실현하는 것과 동시에, 친환경 기술의 혁신을 통해서, 경쟁력을 강화하고 2050년 넷제로 이행을 실현해 나가려 하고 있다. (2024.09)


역주:
1)    ESG란 Environmental(환경), Social(사회), Governance(지배구조)의 첫 글자를 조합한 단어로 기업의 친환경 경영, 사회적 책임, 투명한 지배구조 등을 의미한다.
2)    제로 에미션(Zero Emission)은 탄소배출량 제로를 뜻한다.
3)    중국어명 工業技術研究院, 영어명 Industrial Technology Research Institute (ITRI)
4)    중국어명 台灣積體電路製造公司, 영어명Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited (TSMC)
5)    중국어명 兆聯實業股份有限公司, 영어명 Mega Union Technology Incorporated (Mega Union)