최근 생성형 AI와 클라우드 컴퓨팅의 폭발적인 성장으로, 반도체 제조 역량은 국가의 핵심 안보가 되었습니다. 하지만 이 첨단 산업의 이면에는 막대한 양의 '물'이라는 숨겨진 난제가 존재합니다.
2026년 9월, 용인 반도체 클러스터의 핵심 인프라인 공업용수 관로 사업이 마침내 첫 삽을 떴습니다. 1단계로 하루 31만 톤을 우선 공급하고 향후 총 107만 2,000톤 규모의 용수 인프라를 구축할 계획입니다. 정부는 용인과 호남권 신규 산단 등을 합쳐 일일 총 215만 톤의 산업용수 공급 계획을 발표하며, 댐 용수뿐만 아니라 '하수 재이용수'까지 총동원하고 있습니다.
기후 위기로 인한 가뭄의 일상화와 지역 사회와의 수자원 확보 경쟁을 고려할 때, 외부 용수에만 의존하는 것은 기업에 치명적인 운영 리스크가 될 수 있습니다. 이제 반도체 산업에서 공정 내 폐수 재이용 극대화와 수처리 최적화는 단순한 ESG 경영을 넘어 기업의 생존을 결정짓는 '환경 안보(Environmental Security)'의 핵심이 되었습니다.
이렇듯, 이러한 변화의 중심에는 '물'이 있습니다. 물은 웨이퍼 세정부터 화학 물질 희석 및 린싱(헹굼)에 이르기까지 반도체 제조의 모든 단계에서 필수적입니다. 한국의 반도체 팹(Fab)은 국내에서 가장 물과 에너지 집약적인 산업 시설 중 하나이므로, 물 관리 방식에 대한 더욱 면밀한 조사가 이루어지고 있습니다.
나노미터 단위의 전쟁: 초순수(UPW)의 품질이 수율을 결정한다
반도체 웨이퍼를 세정하고 식각하는 공정에는 일반적인 물이 아닌, 불순물을 '제로(0)'에 가깝게 제거한 초순수(Ultrapure Water, UPW)가 필요합니다. 반도체 회로 선폭이 한 자릿수 나노미터(nm)로 미세해지면서 수질 관리 기준도 극한으로 높아졌습니다.
단 하나의 0.05μm(마이크로미터) 입자나, ppb(10억 분의 1) 단위의 총유기탄소(TOC) 조차 반도체 수율에 치명적인 결함을 초래할 수 있습니다. 따라서 18.2 MΩ.cm 이상의 전기저항률을 상시 유지하고 유기물과 무기물을 완벽히 제거하는 기술력이 필수적입니다.
환경 안보 전략으로서의 운영 우수성 - 수자원 순환 루프 확립
공정수 재이용과 최적화된 시설 운영을 통해 '수자원 순환 루프(circulation loop)'를 확립하면, 팹은 물 부족 사태에 수동적으로 대처하는 대신 선제적으로 대응할 수 있습니다. 반도체 제조업체의 이사회 차원에서 환경 안보가 주요 관심사로 대두됨에 따라, 입증된 기술과 일관된 현장 실행력의 결합은 단순한 물 관리 전략을 장기적인 회복탄력성으로 전환하는 핵심 요소가 됩니다.
베올리아는 반도체 산업의 까다로운 요구사항을 충족하기 위해, 취수부터 초순수 생산, 공정 폐수 처리, 그리고 재이용에 이르는 Closed-loop 형태의 자원 순환 솔루션을 제공합니다.
운영 측면을 넘어, 팹이 전체 공정에서 물 안보를 강화하기 위해 취할 수 있는 5가지 실질적인 기술 솔루션은 다음과 같습니다.
1. 단순한 수처리가 아닌 '물 순환성'을 위한 설계
밀폐형 물 순환구조 (Closing internal water loops)은 담수 자원에 대한 수요를 줄이고, 특히 물 부족(water stress) 지역에서 운영 안정성을 구축합니다.
EDR(역전기투석, Electrodialysis Reversal) 기술은 염분을 선택적으로 제거해 화학물질 사용을 최소화하며 고순도 물을 재사용하게 합니다. 실제 싱가포르의 한 팹은 베올리아의 EDR을 통해 고농도 실리카 스크러버 폐수에서 화학물질 투입 없이 70% 이상의 회수율을 달성했습니다. 또한, 무화학 연속 전기탈이온(CEDI) 기술은 RO/UF 멤브레인과 결합해 화학물질 없이 24시간 중단 없는 초순수 생산을 가능하게 합니다.
무화학 연속 전기탈이온(CEDI) 기술은 24시간 365일 중단 없는 초순수 생산을 위해 고성능 멤브레인(RO/UF)과 결합된 기술을 적용하여 유지보수 시간을 획기적으로 줄입니다.
2. 폐수 내 자원 회수 기회 창출
이소프로필 알코올(IPA)과 같은 용제를 폐기하는 대신 회수하여 재사용합니다. 베올리아의 MPPE(다공성 유기화합물 추출제) 시스템은 화학물질 없이 팹 내 폐열(스팀)을 활용해 미량 오염물질을 추출합니다. 대만 팹에 도입된 이 시스템은 시간당 100㎥ 이상의 물을 냉각탑 등으로 재공급하고 회수된 용제를 재판매하는 성과를 냈습니다.
3. 무방류 시스템(ZLD) 목표 달성을 지원하는 확장 가능한 폐수 농축
효율적인 폐수 농축은 ZLD 달성의 핵심입니다. 베올리아의 EVALED 열 증발기는 콤팩트한 모듈형 솔루션으로 에너지 사용량과 폐기물 부피를 동시에 줄입니다. 말레이시아 팹에서는 하루 3㎥의 복합 폐기물을 처리해 비용을 절감하는 동시에, 처리수 1㎥당 80kg 이상의 CO2 배출량을 감축하고 있습니다.
4. 안정적인 폐수 재이용을 위한 고성능 멤브레인 기술 (ZW 1500)
반도체 공정 폐수를 재처리하여 공정수로 다시 투입하기 위해서는 한 치의 오차도 없는 멤브레인 여과가 필수적입니다. 한국의 한 반도체 기업은 베올리아의 가압식 한외여과 멤브레인인 'ZeeWeed(ZW) 1500'을 도입해, 높은 운전 압력과 까다로운 수질 조건 속에서도 우수한 처리수를 안정적으로 생산하며 재이용률을 극대화하고 있습니다.
5. AI 기반 수질 모니터링 (Hubgrade)
베올리아의 디지털 환경 플랫폼 Hubgrade는 ppb 단위의 미세한 수질 변화와 TOC 수치를 실시간으로 감지하고 예측 제어합니다. 이를 통해 수질 사고를 미연에 방지하고 공정 에너지를 최적화하여 스마트한 물 관리를 완성합니다.
글로벌 및 국내 반도체 리더와 함께한 베올리아의 성공 사례
베올리아의 기술력은 이미 세계 최고 수준의 반도체 팹(Fab) 현장에서 입증되고 있습니다.
[국내 사례] SK하이닉스, 이천 & 청주 사업장, 한국
안정적인 수자원 공급 및 40% 재이용 달성
베올리아는 한국 최고의 반도체 제조사인 SK하이닉스의 인천, 청주, 구미 3개 사업장에서 공업용수 및 폐수 처리 시설 20여 곳을 통합 운영·관리해 왔습니다. 칩 제조에 필수적인 일관된 품질의 초순수를 공급하는 동시에, 혁신 기술을 도입하여 발생 폐수의 40% 이상을 현장에서 재이용하는 데 성공했습니다. 이는 한국 정부의 엄격한 방류 기준을 상회하는 성과로, 고객사의 운영 비용(OPEX)을 대폭 절감하고 환경 리스크를 줄이는 데 크게 기여했습니다.
[해외 사례] STMicroelectronics, 싱가포르
생산 중단 없는 초스피드 UPW 인프라 통합
글로벌 반도체 기업 STMicroelectronics의 12인치 웨이퍼 공장 증설 프로젝트에서, 베올리아는 계약 후 단 4개월 만에 수질 인증을 완료하는 초고속 인프라 구축을 달성했습니다. 특히 기존 공장의 생산 중단 없이 시간당 160m³ 규모의 신규 초순수(UPW) 시스템을 성공적으로 통합했으며, TOC 1ppb 미만, 저항률 18.2 MΩ.cm의 극도로 엄격한 수질을 24시간 안정적으로 제공하고 있습니다.
기하급수적으로 늘어나는 반도체 용수 수요 앞에서는, 얼마나 맑은 물을 확보하느냐를 넘어 한 번 쓴 물을 얼마나 완벽하게 재탄생 시키는냐가 초일류 기업의 기준이 됩니다. 반도체 제조업체들은 단순한 규제 준수를 넘어, 장기적인 회복탄력성을 지원하는 순환형 수자원 모델을 채택하도록 요구받고 있습니다.
이러한 전환은 탈오염화(depollute), 탈탄소화(decarbonize), 자원 재생(regenerate)이라는 업계의 더 광범위한 목표를 반영합니다. 이는 베올리아의 '그린업(GreenUp)' 전략 프로그램의 3대 핵심축이자, 경제 활동과 환경 보호를 조화시키는 베올리아의 '생태 전환(ecological transformation)'을 실질적으로 구현하는 것입니다. 이러한 맥락에서 물 안보(water security)는 운영의 회복탄력성과 분리할 수 없게 되었으며, 스마트한 물 관리는 팹이 이 두 가지를 모두 강화할 수 있는 가장 직접적인 수단 중 하나가 되었습니다.
베올리아의 검증된 초순수 기술과 폐수 재이용 솔루션을 통해 수자원 리스크를 최소화하고, 귀사만의 흔들림 없는 환경 안보를 구축하십시오.
