넥스젠그래핀폴리머스, 세계 최초 그래핀 강화 무정전 신소재 개발

▲지그(JIG)

㈜넥스젠그래핀폴리머스가 꿈의 신소재인 그래핀을 적용한 반도체 웨이퍼 제작용 무정전 신소재 지그(JIG)를 세계 최초로 개발해 반도체 산업현장에 적용한다고 11일 밝혔다.

이에 넥스젠그래핀폴리머스는 I폴리머회사에 ‘그래핀 강화 무정전(대전방지용) 그래핀폴리머 신소재 수지’를 계약납품하고, 위 신소재로 만들어진 대전방지용 반도체 웨이퍼 센터링용 지그(JIG), 반도체 부품 보전용(MAINTENANCE) 지그(JIG) 및 각종 반도체 로봇교정용 지그(JIG) 등을 S반도체 회사에 납품되는 구조다.

기존의 반도체용 지그(JIG)는 대부분 일본 등 해외 기술에 바탕을 두고 있다. 이는 고순도 카본 등으로 이루어지는 기질의 표면에 CVD법에 의해 SiC막을 형성한 반도체용 지그를 사용하고 있는데, 고순도 카본의 분산성 문제로 반도체 제조에 필요한 각종 지그 제작 시에 지그의 위치 (예컨대 앞쪽, 중간, 뒤쪽)에 따라 전도성 편차가 심하여 반도체 웨이퍼 생산의 수율을 떨어뜨리는 등 많은 문제를 야기하고 있는 것이 현실이다.

그러나 금번 넥스젠그래핀폴리머스는 MEPPS 기반의 나노 필터 시스템 기술을 활용해서 별도의 분산제나 첨가제 없이 그래핀/CNT 등과 폴리머수지를 완벽히 분산, 결합 및 융합한 ‘그래핀/CNT강화 무정전 신소재’ 개발에 성공했다.

이에 반도체 웨이퍼 제조의 수율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 대전방지용 지그(JIG) 신소재의 세계최초 출시가 가능하였을 뿐만 아니라 기존 고순도 카본 기반의 반도체 제조용 지그를 대체할 수 있게 되었다는 것이 회사측의 설명이다.

세계의 대전방지제 시장규모가 2019년 4억 3700만 달러에서 2024년까지 5억 9400만 달러로 확대될 것이라 전망되고 있음을 감안한다면 이번 그래핀강화 무정전 신소재의 산업현장 첫 적용사례는 그래핀강화폴리머 신소재의 상업화(COMMERCIALIZATION)라는 산업적인 의미가 크다.

한편 그래핀은 환경 친화적인 차세대 소재로써 항공, 우주, 자동차, 바이오, 스포츠용품 등에 다양하게 적용되고 있다. 머리카락의 100만분의 1정도인 0.2㎚의 두께로 강철보다 200~300배 이상 강하고, 전기전도성은 구리보다 100배 이상 높으며, 열전도성은 다이아몬드보다 2배 이상 높고, 전자이동도는 실리콘보다 100배이상 뛰어나 물리적, 기계적, 전기적 및 화학적 특성이 가장 안정화 된 최적의 소재이다. 그래핀은 이외에도 투명전극, 나노잉크소재, 배리어 소재, 방열소재, 초경량 소재, 에너지 전극 소재, 차세대 반도체, 투명 전극으로도 적용이 가능하다.

이러한 장점에도 불구하고, 그래핀은 가격이 비싸고, 다른 물질과의 합성 시 초정밀한 확산성 및 분산성에 한계가 있어 그래핀 응용 제품의 상용화까지는 아직까지 시기상조의 분위기였던 것이 현실이었다.

이와 관련하여 회사 관계자는 “그래핀과 각종 폴리머 수지들을 별도의 분산제나 첨가제 없이 물리적, 기계적으로 분산 및 결합하고, 이들 합성과정에서 결합을 방해하는 가스 및 저분자 화합물 등을 완벽하게 제거해 냄으로써 그래핀과 베이스 폴리머를 완벽하게 합성하는데 성공했다”며 “이는 최근 그래핀을 단순히 코팅하여 그래핀 응용제품을 출시하는 것과는 완전히 차원이 다르다”라고 전했다.

넥스젠그래핀폴리머스는 앞으로 초전도체, 2차전지 등 수요 확대가 예상되는 첨단소재분야에 집중하여 연구 활동을 지속함과 동시에, 제4차 산업 및 글로벌 반도체 시장의 성장 추세에 맞추어 ‘그래핀적용 응용제품’ 의 개발 및 상업화를 지속적으로 확대해 나갈 계획이다.