초순수 뜻과 정제수 차이, 반도체 공장이 쓰는 물은 왜 다를까

01이 말이 무슨 뜻인가

초순수는 물에 녹아 있는 이온, 유기물, 아주 작은 입자, 세균, 용존 기체를 거의 남기지 않을 만큼 걷어낸 물이에요. 반도체 제조에서는 회로를 새기는 사이사이 웨이퍼 표면의 부산물과 오염물을 씻어내는 필수 공업용수로 쓰여요.

수돗물에는 미네랄과 소독용 염소가 남아 있고, 실험실에서 쓰는 증류수나 정제수는 이온을 상당히 줄인 물이지만 어디까지 줄였는지는 용도와 규격에 따라 달라요. 초순수는 그보다 더 깊이, 그리고 한 가지 항목만이 아니라 여러 항목을 함께 관리한 물이에요.

물이 얼마나 순수한지는 전기가 얼마나 안 통하는지로 가늠하는데, 이온이 많을수록 전기가 잘 통하고 이온이 없을수록 안 통해요. 업계에서는 이 저항을 비저항이라 부르고 18.2 MΩ·cm 안팎을 초순수의 대표 값으로 말해요.

02왜 이런 게 생겼나

반도체 회로는 나노미터 단위로 새겨지기 때문에, 보통 물에서는 문제가 되지 않는 아주 작은 불순물 하나가 회로를 끊거나 합선시킬 수 있어요. 웨이퍼는 공정 중에 여러 번 씻기고 마지막에 닿는 것이 물이어서, 물이 깨끗하지 않으면 앞선 공정의 정밀함이 소용없어져요.

그래서 반도체 공장은 수돗물이나 공업용수를 그대로 쓰지 않고, 원수를 여과하고 이온을 걷어낸 뒤 자외선으로 유기물을 분해하고 물에 녹은 산소를 막으로 빼내는 식으로 단계마다 불순물을 줄여요. 정부 자료에도 자외선 산화장치와 탈기막이 초순수 생산의 핵심 부품으로 나와요.

초순수 설계와 배관, 수처리 약품을 해외 업체에 기대 온 기간이 길었던 탓에, 정부는 이 기술을 국산화하는 사업을 이어 오고 있어요.

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03숫자로 보면 어떤가

유기물 양을 나타내는 총유기탄소, 곧 TOC를 10억분의 1 이하로 유지해야 한다고 환경 당국은 설명해요. 단위가 낯설지만, 아래 그림처럼 물 1톤에 불순물 몇 밀리그램도 되지 않는 양을 기준선으로 삼는 셈이에요.

정부 자료는 반도체 공정에서 쓰는 용수의 약 절반을 초순수가 차지한다고 설명해요. 이 비중은 공정과 시기에 따라 바뀔 수 있지만, 반도체 공장의 물 사용 기사에서 초순수가 빠지지 않는 까닭을 보여 줘요.

초순수를 만들려면 먼저 고순도로 다듬을 원수가 필요해서, 정부 사업에는 반도체 폐수를 다시 고순도 공업용 원수로 쓰는 과제도 함께 들어 있어요. 그래서 초순수 기사에는 물을 얼마나 다시 쓰느냐는 이야기가 같이 따라 나와요.

04자주 헷갈리는 것

증류수와 초순수를 같은 물로 보기 쉬운데, 증류수는 증류라는 만드는 방법에서 나온 이름이고 초순수는 순도가 어느 수준인지를 가리키는 이름이에요. 증류수를 더 정제해 초순수 수준에 가깝게 만들 수는 있어도, 이름만으로 같은 물이라고 할 수는 없어요.

비저항이 높으면 완전히 순수한 물이라는 오해도 흔해요. 비저항은 이온성 오염만 잡아내고 유기물, 세균, 입자는 재지 못하며, 공기 중 이산화탄소가 녹아들기만 해도 값이 떨어져서 순도 높은 물일수록 보관과 이송 중에 오염에 민감해요.

초순수가 몸에 좋은 깨끗한 물이라는 이야기도 있는데, 초순수는 마시기 위한 물이 아니라 공정용 물이에요. 만드는 곳에서 쓰는 곳까지 오염 없이 옮기는 일이 따로 과제가 돼요.

05언제 내 일이 되나

반도체 공장 증설이나 용수 공급 기사를 읽을 때 초순수가 나오면, 공장이 쓰는 전체 물과 초순수를 만드는 과정, 그리고 다시 쓰는 물의 비중을 나눠 읽으면 기사의 숫자가 훨씬 또렷해져요.

소재·부품·장비 국산화 기사에서 자외선 산화장치나 탈기막이 나오면 바로 이 물을 만드는 장비 이야기예요. 연구실이나 학교에서 정제수·증류수를 쓰고 있다면 쓰려는 실험이 요구하는 물 등급이 무엇인지를 장비 설명서에서 먼저 확인하는 편이 좋아요.