반도체 산업을 중심으로 형성되는 전세계 특수가스시장은 산업용가스 분야에서도 가장 빠른 성장세를 보이고 있는 부문중 하나로 전체 산업용가스에서 차지하는 비중은 크지 않더라도 결코 간과할 수 없는 중요한 분야이다.
특히 전자특수가스 시장은 전기통신공학, 반도체 및 화합물 반도체, 광학산업 등 21세기를 이끌고 있는 최첨단 산업의 대부분에서 매우 중요한 역할을 담당하고 있음은 물론 특수가스 중에서도 가장 큰 폭의 성장을 보여주고 있다.
지난 1990년이후 지금까지 연평균 14%의 성장률로 가히 폭발적이라고 말할 수는 없지만 산업용가스 평균 성장률을 훨씬 웃도는 성장세를 보이고 있는 것이다. 이는 여타 특수가스에서는 찾아보기 어려운 눈부신 성장으로 전자특수가스가 산업용가스 업계의 핵심사업으로 자리잡게 만든 계기로 작용했다.
전자특수가스 또한 여타 산업용가스와 마찬가지로 실리콘을 주원료로 만들어지는 반도체 산업이 최대 수요처이다. 미국의 반도체산업협회(SIA)는 이러한 반도체 시장규모가 지난 2000년말 현재 약 2천40억달러(한화 약 2백65조2천억원)이며 관련산업을 포함할 경우 시장규모는 2천2백50억달러에 달한다고 밝혔다. 이중 미국이 전체의 31%인 6백40억달러 시장을 형성하고 있고 아시아-태평양지역이 25%(5백10억달러), 일본 23%, 유럽 21%(4백20억달러)를 점유하고 있다.<표-1>
반도체는 만들어지는 칩의 형태에 따라 매우 다양한 공정이 적용되는데 일반적으로 2백여개에 이르는 별도의 공정을 거쳐야되는 것으로 알려져 있다.
이때 각각의 공정마다 최소 1종류이상의 특수가스가 사용되는데 에칭공정, 클리닝공정은 물론 작업실을 먼지 하나없는 극청정 상태로 만들기 위한 과정에도 특수가스는 반드시 필요한 존재이다. 더욱이 기술발전에 따라 반도체가 소형화될수록 공정에 투입되는 특수가스의 종류도 늘어난다.
즉 전자특수가스 시장은 그 부가가치를 한마디로 설명하기 어려운 무한한 성장성을 가지고 있는 것이다.
역사적 관점에서의 특수가스
과거에만 해도 산업용가스 업체들이 전자산업 시장에 접근하는 방법은 단순히 제한된 몇종류의 산업용가스와 특수가스를 공급하는 것이 전부였다. 질소, 수소, 아르곤, 헬륨, 탄산과 일부 특수가스를 고압실린더, 튜브트레일러, LGC, 벌크(bulk) 등의 방식으로 공급한 것이다.
특히 이때까지만 해도 공급계약 체결에는 가격이 핵심 사안이었을 뿐 가스의 순도 등은 계약에 영향을 미칠 정도의 중요사안이 아니었다. 결국 산업용가스업체들은 온사이트나 벌크, 실린더 등과 같은 공급방식에 더욱 관심을 두었고 가스운용 및 유지관리에 대한 극히 제한된 서비스만 제공할 뿐이었다. 단지 대규모 생산설비의 경우에만 고순도 질소를 제공하는 등 나름대로 신경을 써주었을 뿐이다.
결국 90년대 초까지 전자특수가스는 괄목할만한 연평균 성장률에도 불구하고 산업용가스 업계의 관심을 끌만한 큰 시장은 아니었다.
이러한 전자특수가스는 90년대에 반도체를 활용한 각종 기기들이 물밀듯이 생산되면서 수요가 폭발했다. 전자통신과 퍼스널컴퓨터 산업이 세계 경제를 주도하기 시작했고 평판디스플레이, 컴퓨터디스크드라이브 등은 개인소비자들과 통신분야 모두에서 주목받았다. 이후 전자특수가스 시장은 향후 10년간 연간 14%의 고성장을 보였으며 고부가가치의 고순도와 초고순도 특수가스에 대한 요구가 확대됐다.
오늘날 반도체는 매 18개월마다 그 속도와 성능이 2배 수준으로 증진될 만큼 무한대의 발전을 보이면서 이를 보좌할 새로운 특수가스 수요도 증폭되고 있다.
특히 주목할만한 점은 신종 반도체의 제조에 막대한 투자와 노력이 요구되면서 삼성전자, IBM, 인텔, AMD 등 세계적인 반도체 제조업체들은 반도체 제조에만 전력을 기울이고 가스나 화학 같은 2차적 분야는 전문업체에 아웃소싱을 맡기는 양상으로 변화됐다는 부분이다.
이에 따라 산업용가스 업체들은 수요처를 확보하기 위해서는 단순한 공급자의 역할을 넘어 가스와 관련한 모든 서비스를 제공해야만 했고 이를 위한 포괄적이고 심도 깊은 연구개발이 불가피해졌다. 이러한 결과로 현재 산업용가스업체들은 특수한 시스템에서 사용할 수 있는 초고순도 전자특수가스의 제조와 순도유지 기술, 안전 및 정확한 배송을 보장하는 고효율의 장비와 시스템, 생산.배송.어플리케이션에 대한 분석시스템, 혼합.배송.안전.관리 등을 망라한 토털 공급네트워크 등을 제공하고 있다.
전자특수가스 2000년 35억달러 시장 형성
전자특수가스는 NF3로 대변되는 에칭가스를 비롯 ILD(Inter Layer Dielectrics)가스, 챔버 클리닝 가스, 도핑용 불순물가스(dopants), WF6를 주축으로 하는 금속화가스(metallization) 등으로 다양하다.
그러나 산업용가스 업체들은 전자특수가스 시장을 크게 컴퓨터, 자동화 기기, 전자제품 등을 포괄하는 ‘실리콘반도체’ 시장과 LED, 평판디스플레이패널, 광학, 전자통신 등에 사용되는 ‘화합물반도체’로 구분하고 있다. 2000년의 경우 전체 반도체 중 실리콘반도체가 5백71억달러(28%) 규모 그리고 화합물반도체는 5백30억원(26%) 규모의 시장이 형성됐다.
마케팅리서치기관인 J. R. Campbell & Associates社가 집계한 바에 따르면 지난 2000년 전세계 전자특수가스 및 관련 시장은 총 35억달러.
산업용가스 산업 전체로 보았을때 특수가스분야가 가장 높은 34%를 점유하고 있으며 온사이트와 벌크가 28%, 장비 20%, 화학 13%, 서비스 5%의 순으로 나타났다. 즉 특수가스와 화학관련 비즈니스가 전체의 절반에 가까운 47%를 차지하고 있는 것이다.
전자산업에 한정한다고 해도 전자특수가스, 화학, 공급시스템 및 장비는 약 20%인 연간 7억달러의 핵심시장을 확보하고 있다. 반면 서비스 분야(5%)는 아직까지 토털서비스를 위해 고객들에게 제공되는 부가사항으로 인식되고 있어 큰 시장을 형성하고 있지는 않다. 미국의 경우 전체 전자특수가스시장이 15억달러 수준으로 전체 산업용가스 시장의 16%를 점유하고 있다.
어쨌든 이같은 결과는 전자특수가스시장이 산업용가스중 가장 빠른 성장을 나타내는 분야중 하나이며 중장기적으로도 탁월한 성장잠재력을 지니고 있음을 의미한다고 볼 수 있다.
<표-2>는 다국적 산업용가스 메이커들의 전세계 전자특수가스 및 관련 시장 점유율을 나타내는 것으로 에어프로덕트가 23%로 1위를 달리고 있고 에어리퀴드, NSC, BOC, 프렉스에어 등의 순서를 보인다.
2/4분기 이후 시장성장 본격화
반도체 산업은 지난 1990년 5백억달러 시장에서 95년까지 1천4백50억달러로 연간 21%라는 고도의 성장을 이뤘다. 이후 99년까지 주목할만한 외형적 성장을 보이지 못했지만 지난 99년은 연 성장률 30%라는 엄청난 시장확대가 이루어졌고 시장규모도 1억5천만달러에서 2억달러로 확대됐다.
결국 90년부터 적용하면 연평균 14% 성장률을 보인 셈으로 이를 기화로 전자특수가스 수요가 늘어나면서 몇몇 메이저 산업용가스 업체들의 연간 매출도 약 15～20%가량 증대되는 결과를 낳았다.
그러나 지난해에는 전세계에 불어닥친 경제위기의 여파로 반도체 경기가 바닥을 벗어나지 못하면서 2000년에 비해 성장률은 물론 시장규모도 감소했다. 이러한 상황에서도 산업용가스업체들의 전자특수가스 매출은 5～8%정도 상승했는데 이는 특수가스가 고부가가치 상품이라는 점과 1/4분기의 매출호조가 원인으로 분석된다.
올해는 아직까지 반도체경기에 대한 전망이 엇갈리고는 있지만 2/4분기에 이르러 조금씩 회복될 것으로 보는 시각이 많다. 물론 여기서의 회복은 90년대에 이뤘던 고성장에는 미치지 못할 것으로 판단되지만 예년과 마찬가지로 올해에도 300㎜ 웨이퍼를 비롯한 최첨단 반도체 기술이 특수가스 수요의 주도할 전망이다.
결국 올해 전자특수가스와 관련 제품 및 서비스 시장은 10～15% 성장, 약 40억달러에 육박할 것으로 예상된다.
그러나 많은 전문가들은 2010년에 이르면 전자특수가스 비지니스가 산업용가스 업체들의 최대 매출상품으로 대두된다고 자신있게 말하고 있다.
<메이저 5개사 시장공략 전략 분석>
모든 산업용가스 메이커들은 전자특수가스 시장공략을 위해 각기 다른 전략을 사용하고 있지만 제공되는 모든 특수가스의 공급과 서비스제공에 있어서 전통적인 방식을 채택한다는 점은 일맥상통한다.
먼저 에어프로덕트는 지난 1960년대 캘리포니아에서 전자특수가스 사업에 뛰어든 이래 일찍부터 미국 서부해안지역의 전자업체들을 공략함으로서 그 입지를 굳혀 나갔다.
에어프로덕트는 전자특수가스 분야에서만 2000년에 8억9백만달러～8억5천만달러를 거둬들였고 지난해에는 약 10억달러의 매출을 올린 것으로 잠정 집계됐다. 이러한 고성장을 위해 이 회사는 전략적으로 특수가스는 물론 시스템, 서비스 등을 포괄하는 종합솔루션을 제공하고 있으며 이를 위해 적극적으로 관련업체들과 조인트벤처 설립에 나서고 있다.
실제로 에어프로덕트는 총 7백50여명의 인력을 동원, 전세계 80여개 반도체 제조공장에 자사의 특수가스 관리시스템인 ‘메가시스(MEGASYS)’를 제공하고 있으며 반도체용 툴 개발업체인 Kinetics社와는 조인트벤처인 트리메가社를 설립해 운영중에 있다. 또한 콜로이드 실리카 슬러지 분야에 독보적 위치를 점하고 있는 듀폰社와도 듀폰 나노머트리얼社를 공동설립했고 반도체 클리링 전문업체인 퀀텀클린社의 주식을 확보해 유기적 관계를 유지하고 있다.
에어리퀴드도 전자특수가스 분야에서 지난해에만 2000년과 비교해 50%이상 성장한 7억3천만달러의 매출을 올렸다. 이 회사는 현재 북미지역을 비롯해 일본과 대만, 유럽 등 3개 지역에서 전자특수가스 전체수요의 1/3을 공급중이며 에어프로덕트와 마찬가지로 토털솔루션인 'TGCM'을 주축으로 시장공략을 강화하고 있다.
에어리퀴드는 또 지난 97년 텍사스인스트르먼트社로부터 가스.화학.분석 등 3개 사업부를 인수한 것을 비롯해 IBM과 인피니온의 조인트벤처인 알티스社와 협력관계를 구축중이며 최근에는 캘리포니아 소재 Balazs분석연구소를 매입하기도 했다. 특히 이 회사는 고객들에게 타사대비 우월한 서비스를 제공하기 위해 인터넷 포털인 ‘Fabnet'을 별도로 운영하고 있다.
BOC에드워드를 전면에 내세운 BOC는 2000년에 전자특수가스부문에서 매출 13억달러를 기록했다. 전자분야 매출점유율이 43%에 이르는 BOC에드워드는 주로 반도체와 전자산업을 주 타킷으로 하는데 광학산업을 포함할 경우 관련시장이 2000년 2천억달러에서 2005년에 이르면 4천5백억달러로 급상승함으로서 특수가스 매출도 동반상승할 것으로 기대한다.
특히 BOC는 반도체산업과 관련 신기술과 신공정물질, 신제품 등에 관심을 집중하고 있다. 이에 따라 BOC에드워드도 주력사업을 진공.배기 장비 및 시스템으로 삼고 있어 BOC는 현재 진공.배기관련 제품에 있어 경쟁사중 가장 많은 매출을 기록한 업체로 꼽힌다.
BOC는 전자부분의 매출증진을 위해 생산량 증대와 인수합병에 나서고 있다. 일례로 BOC는 지난해초 남아프리카에 신규 NF3플랜트를 준공했고 Insinc社, Kachina반도체서비스社 등의 지분을 보유하고 있다.
텍사스州 리쳐드슨 플랜트를 중심으로 반도체분야에서 그룹전체매출의 8%인 4억달러(2000년)의 매출을 올린 프렉스에어는 전자특수가스분야의 영향력 증대를 위해 신기술과 새로운 서비스에 선도적으로 진입한다는 방침을 세우고 있다.
예를 들어 프렉스에어는 burgeoning혼합물반도체 업계의 갈륨질화물(GaN)에 대한 요구에 발맞춰 최근 새로운 고순도 암모니아 생산을 시작했다. 여기에 자회사인 STD社 또한 웨이퍼 제작에 사용되는 콜로이드 실리카 광택 슬러지를 제조하고 있으며 전략적 제휴업체들과 함께 초임계(超臨界) CO2 어플리케이션을 개발했다. 지난해초 CSF테크놀로지社의 인수나 Merck社와의 제휴도 같은 맥락에서 이해할 수 있다.
이 회사는 패키지가스 생산능력의 향상을 통해서도 전자산업 시장에 강력한 도전장을 내밀고 있는 상황이다.
일본 최대의 산업용가스 업체인 일본산소 또한 자국이 세계적인 반도체 시장이라는 장점을 살려 세계 전자특수가스시장의 19%를 점유하고 있는 무시 못할 업체로 손꼽힌다. 특히 일본산소는 자사가 100%의 지분을 소유한 메티슨트리가스를 통해 미국시장에서도 활발한 영업력을 보이고 있으며 이를 통해 가스정화장치, 오염감지, 특수가스 처리 및 배송 등의 분야에서 두각을 나타내고 있다. 메티슨은 또 아르신(arsine)과 포스핀(phosphine)의 핵심 공급업체이자 안전배송에 탁월한 노하우를 지닌 업체로도 인정받고 있다.
전문가들은 MOCVD에 강점을 같고 있는 일본산소가 오는 2003년경에 이르러 혼합물반도체 분야에서 1억달러의 매출을 발생시킬수 있을 것으로 예상한다.
