동우화인켐

동우화인켐은 2017년 8월 중국 장쑤성 창저우에 SEMU(Sumika Electronic Materials (ChangzhoU) Co., LTD.)를 설립했다. 반도체용 케미컬 공장으로는 시안의 SEMA에 이어 두 번째, 디스플레이를 포함한 전체 케미컬 공장으로는 허페이의 SEMH, 충칭의 SEMC 등에 이어 네 번째 중국 현지법인이었다. SEMU 설립은 고객사의 중국 장쑤성 우시 생산법인의 신규 증설에 대응하기 위한 차원이었다. 고객사는 2006년 우시에 C2 팹을 가동한 데 이어 2010년대 중반부터 C2F 팸 투자를 추진했다.

중국 반도체시장은 2005년 이후 미국과 일본을 제치고 세계 최대 반도체시장으로 급성장하고 있었다. 10년 전 세계 반도체시장의 21%에 불과하던 중국 시장이 2014년에는 40%에 이를 것으로 전망됐다. 그 중국 시장을 석권하고 있는 기업이 바로 우리나라의 SK사였다.

중국 반도체시장의 주도권을 강화하기 위해 생산능력 증대를 꾀하기로 한 것이었다. 2019년 4월 C2F 팸을 준공함으로써 우시 생산법인은 세계 2위 D램 생산업체인 SK사의 중요한 메모리 생산거점으로 확고하게 자리매김했다. 동우화인켐은 이에 대응해 2016년 후반부터 고객사와 반도체용 케미컬의 현지 공급을 협의했다. 당초 고객사는 주요 케미컬의 현지 수급에 우려를 갖고 있었다. 이에 동우화인켐은 이미 중국 내 곳곳에 케미컬 제조거점을 운영하고 있으며, 특히 시안 현지에서 반도체용 케미컬 공장을 통해 안정적으로 타 고객에게 공급하고 있다는 점을 부각했다. 고객사는 결국 한국에서 해상운송을 통해 케미컬을 조달하는 것보다 현지 공급으로 안정적인 SCM을 구축하기로 하고, 동우화인켐을 과산화수소, 황산, IPA 등 초순수 케미컬 공급업체로 선정했다. 동우화인켐은 먼저 입지 선정에 착수했다. 가장 좋은 입지는 고객사의 생산법인이 위치한 우시였다. 그러나 상하이에서 서쪽으로 약 130km 떨어져 있는 우시는 ‘작은 상하이’라는 별명이 붙을 정도의 대도시여서 신규 화학공장 진입이 불가능했다. 이에 따라 화동지역을 중심으로 입지를 검토했다. 반도체 굴기를 추진 중인 중국은 중앙정부뿐만 아니라 여러 지방정부 차원에서 반도체 관련 투자 유치와 육성에 힘을 기울였다. 그중 화동지역은 상하이, 장쑤성, 저장성, 안후이성 등을 중심으로 반도체기업들이 집중적으로 포진해 있었다. 동우화인켐은 그중 고객사의 우시 생산법인이 위치한 장쑤성의 창저우를 새로운 반도체용 케미컬 공장 입지로 선정했다. 창저우는 우시와 바로 인접해 있어 신속한 고객 대응이 가능했다. 화동지역에 반도체단지가 형성돼 있어 원료업체 발굴에도 유리할 것으로 판단했다. 부지는 검토 단계에서부터 향후 수요 증가에 대비한 추가 증설을 염두에 뒀다. 그리하여 총 6만 1,670m² 의 부지를 확보했다. 2017년 6월 스미토모화학의 투자 승인과 동시에 부지조성공사에 착수해 2018년 4월 건축공사를 개시했다. 프로젝트 진행 초기 고객사로부터 당초 예정된 공급시점보다 3개월 앞당겨 샘플을 공급해 달라는 요청을 받았다. 동우화인켐은 제조 플랜트를 최우선으로 건설하기로 하면서 주말과 야간 작업도 마다하지 않았다. 신규 채용한 제조인력들은 시안 SEMA로 보내 6개월 이상 장기 교육을 받도록 했다. 특히 시안에서 제품을 적시에 공급받아 SEMU 신규 설비의 초기 세정을 진행함으로써 고객사 공급 일정을 준수할 수 있었다.

SEMU는 2018년 9월 과산화수소, IPA, 황산 등의 1계열 시운전을 계시했다. 이듬해인 2019년에는 6월 과산화수소와 황산 2계열 생산에 이어 7월 IPA Canister 생산을 개시했다. 생산능력은 과산화수소 2,200톤/월, 황산 2,000톤/월, IPA 1,000톤/월이었다. SEMU는 2019년 매출액 1억 9,300만 위안을 기록해 본격적인 생산 첫해 흑자를 달성하는 기염을 토했다. 고객사 우시 생산법인뿐만 아니라 파운드리사업을 영위하는 고객사의 계열사, 중국 현지 반도체 업체로 고객사를 다변화하면서 공급물량을 계속 확대했다. 이에 대응해 2020년 5월 황산 3계열 생산을 개시한 데 이어 같은 해 11월 황산 4, 5계열 플랜트 건설에 착수했다. 황산 생산능력은 2020년 3,000톤/월에서 2021년 4,500톤/월로 증가했으며, 2022년에는 6,000톤/월로 늘릴 예정이다. 2020년 매출액은 4억 2,000만 위안으로 전년 대비 117% 증가했다. 2009년부터 케미컬사업의 중국 현지화를 추진한 동우화인켐은 2018년까지 SEMH, SEMA, SEMC, SEMU 등을 차례로 설립해 중국 시장 내 입지를 강화했다. 이와 동시에 안전위생, 보안방재 등의 차원에서 스미토모화학과 같은 기준과 수준으로 관리하기 위한 마더 플랜트(Mother Plant) 체계 구축을 추진했다. RC 역량 강화를 통해 중국 시장에서 성공적으로 사업을 지속하기 위한 목적이었다.

동우화인켐은 2015년 일본 스미토모화학에서 설계 기준, 환경안전활동, 운영역량, 기술수준에 대한 벤치마킹 및 테크니컬 레벨 평가를 실시했다. 그 결과 스미토모화학과 동등 수준이라는 평가와 함께 스미토모화학 본사로부터 마더플랜트 인증을 받았다. 2016년부터는 스미토모화학 기준에 따른 제조기술 점검에 나섰다. 스미토모 전임 엔지니어를 슈퍼바이저로 초빙해 약 2년 동안 생산기술 노하우, 설비 운전 역량, 안전문화 등에 대한 총 점검을 실시했다. 미처 인식하지 못했던 휴먼 에러, 잠재된 리스크를 발굴하고 개선점을 반영해 운전표준서를 전면 개정했다. 이를 통해 익산 신흥공장 오퍼레이션 수준을 크게 업그레이드할 수 있었다. 2017년 5월부터 11월까지는 차일드(Child) 공장인 중국 각 거점을 대상으로 개선활동을 펼쳤다. 기술적 측면에서는 설비 개선을 통한 공정 운전 최적화, 개선 시스템을 통한 공정 안전 확보를 꾀했다. 운영 노하우 측면에서는 표준 관리 개선, TPM 활동 고도화, 약품용기 및 탱크로리 등 설비 안전 관리 활동을 추진했다. 그 결과 SEMA 39건, SEMH 14건, SEMC 23건의 개선 성과를 거뒀다.

2018년부터 마더플랜트체계에 따른 표준화를 도모했다. 익산공장 및 중국 내 차일드 공장 신규 플랜트 설계 시 본사-익산공장, 익산공장-차일드 공장 간 RC 협업을 통한 기술 향상을 추진했다. 신규 플랜트 가동을 앞두고는 동우화인켐, 스미토모본사, 중국 차일드 공장이 함께 점검을 실시했다. 마더플랜트체계가 어느 정도 자리를 잡아감에 따라 고도연계체계 추진을 계획했다. 고도연계체계는 수평한 구조에서 각 사이트 간 BoB(Best of Best) 활동을 통한 동기화를 목표로 했다. 국내외의 똑같은 고객을 상대함에 있어 한국, 중국 등 사이트에 관계없이 똑같은 표준과 기술력으로 대응하겠다는 취지였다. 이에 2021 년 4월 기준 SEMH와 SEMA를 대상으로 고도연계체계 구축에 돌입했다.

한국 반도체산업은 압도적인 경쟁력으로 세계 시장을 지속적으로 선도했다. 스마트폰과 빅데이터용 서버 등의 수요 확대로 메모리 반도체의 호황이 이어지면서 세계 1, 2위 기업인 국내 반도체 업체들의 성장은 계속됐다.

반도체 업황의 호조에 대응해 두 회사는 생산라인 증설에 나섰다. S사는 2015년 5월 경기도 평택 고덕산업 단지의 세계 최대 규모의 반도체 생산라인 조성사업에 총 15조 6,000억 원을 투입하기로 했다. 평택캠퍼스는 총 부지면적이 289만m² 에 달했다. 국내 최대 반도체 생산단지인 기흥과 화성캠퍼스를 합한 면적 303만m²와 맞먹는 규모였다. 1단계로 2017년 7월 평택캠퍼스 1기 반도체 생산라인을 가동했다. 이어 2021년까지 2기 반도체 생산라인을 구축하기로 했다. SK사는 2016년 12월 청주공장에 3D(3차원) 낸드플래시 전용라인을 조성하기로 했다. 2018년 10월 준공한 M15는 당시 SK사 생산라인 중 최대 규모였다. 반도체기업들의 잇단 증설로 과산화수소 수요가 큰 폭으로 증가했다. 반도체 공정에서 발생하는 불순물을 산화시켜 제거하는 등 웨이퍼 세정에 사용하는 과산화수소는 반도체 공정이 미세화될수록 세정 횟수가 늘어나 사용량이 증가했다. 동우화인켐은 2019년 익산 신흥공장의 과산화수소 9~11계열 플랜트 증설을 추진했다. 과산화수소는 공급이 절대적으로 부족해 증설 시 기존 판매량 감소 없이 매출을 빠르게 늘릴 수 있는 이점이 있었다. 그러나 양강체계인 경쟁사의 추격을 뿌리치기 위해서는 품질 향상이 절대적이었다. 이에 따라 9~11계열 증설 과정에서는 6~8계열에서 도입한 신규 이온 교환 방법을 안정화 시키는 데 주력했다.

2019년 시운전을 거쳐 2020년 12월 과산화수소 9~11계열 플랜트를 본격적으로 가동했다. 2018년 SK사 M15 Ph1에 대한 공급을 시작으로 2019년 M15 Ph2, 2021년 M16 Ph1에까지 공급을 확대했다. S사에는 2019년 7월 EUV 라인 공급에 성공했으며, 2019년 12월과 2020년 12월에 각각 평택 1라인, 평택 2라인으로 공급 확대에 나섰다. 황산은 경쟁 심화로 수익성이 점차 하락했다. 이에 따라 2019년 11월 국내 생산을 중단하는 대신 중국 플랜트 증설을 추진했다. 평택 케미컬공장은 2020년 품질관리를 더욱 강화했다. 코로나19 팬데믹의 영향으로 고객사에서는 원료 수급 불안정으로 인한 납기 지연 등을 우려해 원료, 제품 재고 관리수준을 높여달라고 요청해 왔다. 동우화인켐은 고객 요구사항을 수용하기 위해 원료, 제품 재고를 2개월분 정도 확보했다. 그러나 코로나19가 전 세계적으로 더 크게 확산되면서 경기는 더욱 위축됐고, 동우화인켐의 부적합 재고는 증가했다. 손실금 방지를 위한 적기 대응이 시급했다. 평택 케미컬공장은 폐기 비용을 절감하기 위한 부적합 재고의 품질 검증을 실시했다. 가혹 경시 평가를 실시해 유효기간 연장을 이뤄냄으로써 제품 기준 약 5억 원, 연료 기준 약 26억 원의 손실금 발생을 예방할 수 있었다.

이와 함께 대대적인 품질관리시스템 개선을 추진했다. 불량 사전 검출능력 향상 및 분석 신뢰성 확보를 위해 새로운 평가법을 도입했다. 먼저 현미경을 통해 육안으로 검사하던 방식에서 탈피하기로 하고 보유하고 있던 평가장비를 개선해 컬러레지스트 내 이물을 정량적으로 검사할 수 있는 이물평가시스템을 마련했다. 협력 회사 품질관리시스템도 개선했다. 협력회사 관련 변경점을 서류 접수에서부터 최종 승인까지 하나의 프로세스로 연동해 현 단계 및 진척사항을 한눈에 확인할 수 있도록 고도화함으로써 품질관리 강화를 실현할 수 있었다. 한편 익산 삼기공장은 동우화인켐뿐만 아니라 스미토모화학의 고순도 알루미나 사업 거점으로서 역할을 다했다. 2014년 첫 양산 이후 2017년부터 삼성SDI로 공급을 확대하는 등 차세대 에너지로 각광받는 2차전지의 핵심 소재 중 하나인 고순도 알루미나 생산에 주력 했다. 2017년 4월부터는 스미토모화학과의 업무제조 위탁 종료에 따라 동우화인켐 자체 상표로 제품 판매에 나섰다.

익산 삼기공장은 2018년 1,000톤 이상의 고순도 알루미나를 생산, 출하해 에너지기능재료사업의 성장기반을 마련했다. 2018년 12월에는 연산 550톤 규모의 고순도 알루미나 3라인 양산을 개시해 2차전지산업의 성장에 대응하고자 했다.

반도체산업이 지속적인 성장을 구가함에 따라 동우화인켐은 2017년부터 반도체용 PR개발을 강화했다. 고순도 과산화수소, 암모니아수 등 최고의 경쟁력을 확보한 초순수 케미컬에 비해 PR 등 유기소재 기반은 약한 것이 사실이었다. 장기적인 성장동력을 마련하기 위해서는 반도체용 PR을 비롯한 유기소재 품목의 강화가 필요한 시점이었다. SK사에 공급하는 i-line PR은 2000년대 초반 스미토모화학에서 개발해 동우화인켐에 양산 이관한 PFIDW64A33 이후 자체적으로 신규 개발한 제품이 없었다. 2017년 반도체용 PR 개발을 재개하며 i-line PR 개발도 다시 시작했다. 환경 규제가 갈수록 심해지는 상황에 대응해 환경 규제 물질을 배제하는 데 중점을 뒀다. 그 결과 2종의 i-line PR(제품명 : DWIP-0105, DWIP-6017)을 2019년 고객사에 공급하는 성과를 거뒀다. SK사의 i-line PR 개발은 KrF PR 개발로 이어졌다.

i-line PR 개발을 진행하던 중 기존 KrF PR의 업그레이드 개발을 요청받은 것이었다. 기존 KrF PR의 경우 고투과율에 따른 스탠딩 웨이브(Standing Wave) 및 헐레이션(Halation) 문제가 있었다. 스탠딩 웨이브는 입사광과 반사광의 중첩 현상으로 인해 위치별 산 발생 정도가 달라 발생했으며, 헐레이션은 고반사율 기판과 패턴 하부에서의 반사광에 의한 난반사로 인한 주변 패턴의 프로필 대미지(Profile Damage)가 원인이었다. 동우화인켐은 고분자 Dye 를 도입해 패턴 프로필을 개선한 신규 KrF PR(제품명: ADWKP-6317)을 개발했다.

그동안 개발 이력이 없던 Dyed PR 계열로 제품군을 확장하며, 2020년부터 SK사의 D램에 적용했다. 또한 2019년 S사로부터 7μm 두께의 i-line PR 개발을 요청받아 DWTP-7098, DWSP-7184 2종의 i-line PR을 2019년, 2020년 각각 공급하는 성과를 거뒀다. 동우화인켐은 2017년 반도체용 PR 개발 재개 이후 빠르게 국내외 반도체용 PR시장에 재진입하며, PR 관련 유기재료시장에서도 입지를 확대할 수 있는 초석을 마련했다. 인산계 실버 에천트를 선제 개발해 시장을 석권한 에천트부문에서는 비인산계 실버 에천트 개발로 2세대 실버 에천트 시대를 열었다. 동우화인켐은 2007년 이후 국내 실버 에천트 시장점유율 100%를 유지했다. 시장 지배력을 지속적으로 유지하기 위해서는 비인산계 실버 에천트 최초 양산실적이 중요했다. 2018년 초부터 S디스플레이 공정연구팀과 공동 개발에 돌입했다. 동시에 개발을 진행한 경쟁사가 먼저 고객사의 A2, A3 라인에서 긴급 평가를 진행했다. 그러나 잔사 발생, 재현성 부족 등의 문제로 신뢰성을 인정 받지 못했다. 동우화인켐은 비인산계 에천트(제품명: ANE-W01)를 개발해 고객사 라인 평가를 실시했다. A3에서는 생산 가능한 것으로 평가받았다. 그러나 A2 라인은 E/R 저하, Dummy부 잔사 현상이 발생했다. 장비 유의차 때문인 것으로 확인됐으나, 원인을 규명하지 못해 1차 개발은 미이관 과제로 마무리되고 말았다. 동우화인켐은 포기하지 않고 2차 개발에 돌입했다.

산화력의 마진(Margin)을 높이는 방법으로 장비 유의차 문제를 해결한 결과 2019년 12월 ITO/Ag/ITO 일괄 에천트(제품명: ANE-W02)를 개발했다. 재흡착 문제를 90% 해결한 제품이었다. 2020년 12월 양산라인 평가 이후 개선에 들어간 한편 고객사의 추가 개발 요청으로 ANE-W03 개발에도 착수했다. 이후 고객사는 A5를 신규 건설하며 실버 파티클을 완전히 제거하기 위한 3스텝 공정을 적용하기로 했다. 이에 대응해 동우화인켐은 실버 온리 에천트(Ag Only Etchant) 개발에 착수했다. ANE-W02에서 ITO 에치 (Etch) 조성을 제외한 실버 온리 에천트 AOE-W01를 개발해 연구라인 평가에 들어갔다. 3스텝 공정용 디바이스 양산 시 우선 적용할 예정이다.

L디스플레이는 A사에 모바일용 OLED 공급을 시작하면서 인산계 실버 에천트로는 잔사 문제를 해소할 수 없자, 비인산계 실버 에천트 개발을 시작했다. 동우화인켐을 비롯해 국내 3개 업체가 프로젝트에 참여했다. 기존에 인산계 실버 에천트를 100% 공급하고 있던 동우화인켐은 반드시 선제 개발에 성공해 시장점유율을 유지해야 하는 과제를 안고 있었다. 약 1년간의 연구개발 노력 결과 동우화인켐은 고객사의 비인산계 실버 에천트(제품명: DL-NPA01) 공급업체로 선정됐다. 10여 차례의 평가 결과 실버 잔사가 경쟁사보다 적게 발생했다. 2019년 8월 AP2 라인을 시작으로 AP4 라인에서도 양산 전 사이클 테스트(Cycle Test)를 실시했다. 이때 예상치 못한 문제가 불거졌다. AP2에서 하부막 ITO 과에칭에 의한 패턴 유실 불량이 발생한 것이었다. AP4에서도 정렬 키(Align key)부 잔사 불량이 발생했다.

동우화인켐은 각각의 문제에 대한 원인을 규명해 해결방법을 제시했다. 그 결과 2020년 7월부터 고객사의 AP2, AP4 라인에 비인산계 실버 에천트를 최초 적용했다. 동우화인켐은 세계 최고의 한국 디스플레이 기업에 대한 에천트 공급실적으로 바탕으로 중국 시장 확대에도 힘을 기울였다. 이미 인산계 실버 에천트는 비전옥스, 티안마, BOE, CSOT, 트룰리 등 중국 디스플레이업계 시장점유율 90%를 유지하고 있었다. 여기에 비인산계 실버 에천트 공급을 추진함으로써 경쟁 우위를 강화할 방침이다.