CO₂보다 6000배 강한 반도체 온실가스 잡는 ‘촉매’ 구현 작성일 09-04 80 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST, 여러 금속 원자 섞은 ‘엔트로피 안정화 알루미네이트 촉매’ 개발<br>사불화탄소 높은 효율로 장기간 분해...반도체 공정가스 처리에 활용</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="Pru09dzth0"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="20f371ddb160c6e38e187b80382fd8b965144df63ab68f3cfd8b7cd1a6d59426" dmcf-pid="Qm7p2JqFW3" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="여러 금속을 고르게 혼합한 알루미네이트 촉매의 설계와 반도체 공정가스 CF₄ 제거 성능을 AI로 생성한 이미지. KAIST 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/04/dt/20260904000210097abcq.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="6O5HU8tWTp" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/04/dt/20260904000210097abcq.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 여러 금속을 고르게 혼합한 알루미네이트 촉매의 설계와 반도체 공정가스 CF₄ 제거 성능을 AI로 생성한 이미지. KAIST 제공. </figcaption> </figure> <p contents-hash="2bbe4c838ba72b2bf2a895ec6e8d581c7cfb4a9865d02e76aaaa86c3be2c1e67" dmcf-pid="xszUViB3yF" dmcf-ptype="general"><br> 반도체 공정에 사용되는 온실가스를 높은 효율로 없애면서 장시간 성능을 유지하도록 돕는 촉매 기술이 나왔다.</p> <p contents-hash="9e9421debc33761b5ff8959792f68cdc9bf216c4d8957c9a607dac093165f684" dmcf-pid="y9EAIZwaTt" dmcf-ptype="general">KAIST는 최민기 생명화학공학과 교수 연구팀이 삼성전자 연구진과 공동으로 반도체 미세회로 제작 공정 등에 사용되는 온실가스인 사불화탄소(CF₄)를 높은 효율로 장기간 제거할 수 있는 촉매를 개발했다고 3일 밝혔다.</p> <p contents-hash="51b46359033efc0ae53783b9b44131bf0922c967072f0a56816ec9d326a0b695" dmcf-pid="W2DcC5rNl1" dmcf-ptype="general">CF₄는 반도체 웨이퍼에서 필요 없는 부분을 선택적으로 깎아 미세회로를 만드는 건식 식각 공정 등에 사용되는 과불화탄소계 화합물이다.</p> <p contents-hash="89f589179a90c72439f33e2cfd85f00a356d6cd17f45cd7cf0ff982c26431c28" dmcf-pid="YTf9MA8Bl5" dmcf-ptype="general">탄소와 불소가 매우 단단하게 결합해 있어 자연적으로 거의 분해되지 않으며, 이산화탄소보다 6000배 이상 높은 지구 온난화에 미치는 영향이 크다.</p> <p contents-hash="0152cf2d0d87f76b4998363cb6f0391d2f79c2b930d84ab9ad4bf8276a3fbd21" dmcf-pid="Gy42Rc6bWZ" dmcf-ptype="general">더욱이 사용 후 남은 미량의 CF₄가 대기 중으로 배출되면 약 5만년 동안 존재할 수 있다.</p> <p contents-hash="0dd994a34873692ee2be5881450468fd022214359cda4ee7fc3ac05056fb4a7f" dmcf-pid="HW8VekPKWX" dmcf-ptype="general">현재 반도체 제조 현장에서는 CF₄가 그대로 배출되지 않도록 높은 온도에서 수증기와 촉매를 이용해 분해한다.</p> <p contents-hash="7ae88cb738b1a28f9fb49dd15dc2bc2cba1253568f9e342871305ef14a111562" dmcf-pid="XY6fdEQ9lH" dmcf-ptype="general">CF₄ 분해에 쓰이는 기존 촉매는 오래 사용할수록 성능이 떨어지는 문제가 있다.</p> <p contents-hash="7cb18a0e273f736be9601ba31956ee70c02d4c45db8df85cbd84f3f06fa12ddc" dmcf-pid="ZGP4JDx2SG" dmcf-ptype="general">연구팀은 ‘무질서의 힘’을 이용해 촉매 성능 문제를 해결했다.</p> <p contents-hash="e278b2c4c4172bbbcc36fe4e71efcabd8b3835b6baae1b36e1529a48c2cac6b6" dmcf-pid="5HQ8iwMVCY" dmcf-ptype="general">서로 다른 여러 종류의 원자를 하나의 구조 안에 고르게 섞으면 배열은 복잡하고 무질서해지지만 특정한 구조로 쉽게 바뀌지 않아 전체 구조는 안정적으로 유지된다.</p> <p contents-hash="2b234544e5d61ea23d080a5302e76328caccbe8aebcba4f2f2aa561f74bbeaed" dmcf-pid="1Xx6nrRfvW" dmcf-ptype="general">이를 ‘엔트로피 안정화’라고 부르는데, 여러 종류의 원자를 고르게 섞어 촉매가 한쪽으로 뭉치거나 다른 구조로 변하는 것을 어렵게 만들 수 있는 것이다.</p> <p contents-hash="97ae0f42c878152dcc76e094c499adad14eb2bf12f5a1ab89a1436e9d8f53133" dmcf-pid="tZMPLme4Ty" dmcf-ptype="general">연구팀은 엔트로피 안정화를 이용해 알루미늄(Al), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 니켈(Ni), 코발트(Co) 등 여러 금속을 하나의 알루미네이트 결정구조 안에 고르게 섞은 결과, 고온과 수분, 불소가 함께 존재하는 가혹한 환경에서 쉽게 뭉치거나 변형되지 않는 ‘엔트로피 안정화 알루미네이트 촉매’가 만들어졌다.</p> <p contents-hash="e470e618d3149b7de9fc7f9045cb8e7b8f7efdda474cf2b537f5a65a9be61d6c" dmcf-pid="F5RQosd8ST" dmcf-ptype="general">알루미네이트는 알루미늄과 산소를 기본 골격으로 여러 금속이 결합한 물질이다.</p> <p contents-hash="489e3a112902c4865ca8e5e02e4d244b096c39fefb6b065ed42980edb324ab5a" dmcf-pid="31exgOJ6lv" dmcf-ptype="general">새 촉매는 기존 알루미나 촉매보다 CF₄ 분해 활성이 약 2.3배 높았고, 약 800도 고온에서 150시간 동안 진행한 가혹 조건 실험에서 기존 알루미나 촉매의 CF₄ 전환율은 93%에서 48%로 떨어졌다.</p> <p contents-hash="7dc348792a2be4a07ff42f925e46f89ddd60352c115b0f61f25eef1ac21e7f27" dmcf-pid="0tdMaIiPSS" dmcf-ptype="general">반면 새 촉매는 98%에서 92%로 높은 수준을 유지했다. CF₄를 높은 효율로 제거하면서 장시간 성능을 유지함을 보여준 것이다.</p> <p contents-hash="ee3d7c4563edfa117dce088a2569b6827005a49b708284899473db9b1224e7d3" dmcf-pid="pFJRNCnQyl" dmcf-ptype="general">연구팀은 촉매가 자신의 구조에 있는 산소를 먼저 이용해 CF₄를 분해하고, 주변의 수증기가 빠져나간 산소를 다시 채우면서 반응이 계속 일어나는 CF₄ 분해 과정도 세계 최초로 실험적으로 규명했다.</p> <p contents-hash="613c13084d872f6b94ff5d8c2e9b616ef89501e1ceae9e7dc2b0341205d30991" dmcf-pid="U3iejhLxTh" dmcf-ptype="general">최민기 교수는 “높은 분해 성능과 긴 수명을 동시에 확보할 수 있는 새로운 촉매 설계 방법을 제시했다는 데 의미가 있다”며 “향후 금속 종류와 조합을 바꿔 다양한 반도체 공정가스를 처리하는 촉매 개발에 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.</p> <p contents-hash="04a8c075f64d396d7bd2e9801d920c5a74dc52ce5d01909eff53e83ec92b97c1" dmcf-pid="upLJcSgRyC" dmcf-ptype="general">연구결과는 국제 학술지 ‘앙게반테 케미 인터내셔널 에디션’ 6월에 실렸다.</p> <p contents-hash="b8ade0d3179eff7075a38236334b8e44f1e30d7121e0e047b39e268fb37036ec" dmcf-pid="7UoikvaeSI" dmcf-ptype="general">이준기 기자 bongchu@dt.co.kr</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 디지털타임스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 운전자는 없앴지만… 정비·충전 인력 더 필요 09-04 다음 요즘 ‘재미 못보는’ 제미나이 09-04 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
