특수가스란 무엇인가?

안녕하세요 반디 엔지니어 fireflystory 입니다.

 

오늘은 반도체/디스플레이에서 많이 사용되서, 언론에서도 흔히 접하는 단어 "특수가스(Specialty Gas)"에 대해 알아보고자 합니다. 블로그 글을 읽는 분들께 다양한 분야에 대한 지식을 습득하는데 도움이 되었으면 합니다.

 

 

알아두면 인생에 도움이 될지도 모르는 상식입니다.

 

 

먼저 특수가스의 정의부터 살펴 볼까요?

 

특수 가스는 희귀하거나 매우 순도가 높은 가스를 뜻합니다(순도 99.995% 이상)

 

간단하죠? 1) 희귀한 가스, 2) 순도가 매우 높은 가스

 

첫번째 희귀한 가스란 무엇일까요? 쉽게 말하면 지구상에 얼마 없는 가스겠지요

 

 

몇 년전에는 흔하게 볼 수 있었던 헬륨 가스 장난, 그러나 헬륨값 폭등으로 이젠 보기 어려워 진 풍경입니다. ㅠㅠ

 

 

대표적으로 희귀한 가스 중 하나는 "He(헬륨)" 이 있습니다. 헬륨은 지구상에 기체로는 거의 존재하지 않습니다.

왜냐하면 너무~ 가벼워서 기체 상태로 존재하는 헬륨은 공기 중에 배출되면 우주까지 날아가 버리거든요 ㅡ,ㅡ

 

그래서 우주에는 많이 있습니다. 그러나 지구로 가져올 기술이 아직 없기에...

 

천연가스와 같이 채취할 수 있는 헬륨의 매장량 중 경제성 있는 헬륨의 매장량은 대략 현재 170만 톤이고 비경제적이지만 그래도 충분히 추출할 수 있는 양은 500만 톤에 근접합니다. 하지만 연간 3만 톤씩 추출하고 있으므로 대략 60년 후면 고갈 위기죠. 또한 매년 2~5%씩 헬륨 사용량이 증가하고 있어 실제로는 30년 내로 고갈될 수 있습니다.

 

 

헬륨이 너무 귀해지다보니, 진지하게 달에서 헬륨을 가져오기 위한 계획이 수립되고 있네요...

 

 

반면에 헬륨의 사용처는 무궁무진합니다.

먼저 매우 가볍고 반응이 거의 없는 매우 안정한 물질이기 때문에 마찰이 일어날만한 곳, 예를 들면 하드디스크 같은 곳에 들어갈 경우 스트레스를 줄여줄 수 있습니다. 마찬가지로 반도체에서도 매우 안정적인 운영이 필요한 곳에 냉매나 Inert Gas로 쓰일 수 있죠.

또한 초전도 전자석의 초전도 현상을 위한 냉각제로 쓰이기 때문에 MRI 등 첨단 의료 장비에서도 사용됩니다. 즉 헬륨이 고갈되면 병원 시스템에도 문제가 생길 수 있겠죠.

 

이렇게 희귀하기 때문에 현재 가격은 100리터에 400만원 이상을 받고 팔립니다. 그나마도 돈 많은 반도체 회사들이 싹쓸이 하는 바람에 곧 헬륨 폭동이 일어날 것이라 예견한 분들도 있네요 ^^;;;

 

 

헬륨가스가 귀해지면서 범죄까지 발생 중...

 

 

두번째는 매우 고순도인 가스입니다.

 

예를 들면 공기 중에 질소(N2)의 순도는 78% 입니다. 이 질소를 매우 순도 높게 추출한다면 어떤 일이 발생할까요?

 

일반적으로 타이어 가게에서 넣어주는 질소는 순도가 98%~99% 수준일 겁니다. 그렇다면 매우 싼 가격에 구할 수 있고 펑펑 써도 문제가 없겠죠.

 

하지만 99%의 순도는 1%라는 무지막지한 particle과 impurity를 포함한 수치입니다.. 반도체나 디스플레이처럼 첨단 공정에서는 도저히 쓸 수 없는 무지막지하게 더러운 가스인것입니다.

 

반도체/디스플레이에서 써볼만한 최소한의 순도는 4N, 즉 99.99% 이상입니다. 이 정도도 삼성반도체나 LG디스플레이에서는 납품하기 어렵구요. 사실상 6N, 99.9999% 정도는 되어야 수율에 영향을 주지 않는다고 할 수 있겠습니다.

 

아무리 흔한 물질도 초고순도로 정제할 수 있다면, 그것은 특.수.가.스가 되는 것이지요 ^^

 

마찬가지로 공기 중 산소, 아르곤 등도 초고순도로 추출해서 쓰고 있습니다. 에어가스 산업은 현대판 봉이 김선달이라고 할 수 있는데요.. 원재료가 공기인 멋진 산업이죠 ^^

 

에어프로덕츠같은 글로벌 기업은 공기 중 질소, 산소, 아르곤만 고순도로 추출해서 엄청난 돈을 벌고 있다는 사실~!!

 

https://www.hankyung.com/news/article/2017060413781

원료도 폐기물도 없는데 매출이 4000억?…알아두면 쓸데있는 신비한 산업가스의 세계

오늘은 반도체, 디스플레이 산업의 필수재라 할 수 있는 특수가스에 대한 정의와 예를 알아보았습니다 ^^

 

특수가스에 대해 이제 자신있게 말할 수 있겠죠?

 

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