공기분리장치라고 불리는 ASU는 전자·반도체, 철강, 화학, 의료 등의 분야에 사용되는 산소(O2), 질소(N2), 아르곤(Ar) 등의 산업용가스를 공기중에서 추출해내는 설비로서 1960년대 중반 경제개발계획과 함께 국내에 본격 도입되기 시작해 지금은 여천석유화학단지, 구미전자단지, 기흥 전자반도체단지 등 산업단지를 중심으로 전국에 약 250여기가 가동되고 있는 것으로 조사되고 있다.
전세계적으로 ASU의 공기분리시스템은 저온분리법을 채택하고 있는데 대기중의 공기를 고압으로 압축하여 정제하고 이를 액화 및 냉각시켜 분리·추출하는 방식이다.
이같은 ASU플랜트 엔지니어링의 핵심은 -170℃~-190℃에 이르는 초저온 상태에서 공기를 냉각·액화·분리·정제하는 콜드박스(cold-box)의 설계기술이다. 전세계적으로 10개 내외의 기업만이 이 기술을 확보하고 있으며 ASU의 핵심공정이 모두 여기서 이루어지는 만큼 비행기의 블랙박스처럼 외부를 철저히 봉쇄한 상태에서 건설이 진행된다.
국내업체로는 앞서 언급한 대성산업가스가 유일하게 정류탑 엔지니어링 기술을 국산화해 중소형 콜드박스 엔지니어링 능력을 갖추고 있다.
이와관련 최근 ASU엔지니어링의 최대 이슈로 순도가 떠오르고 있다. 기술의 발전에 따라 산업이 고도화, 집적화되면서 정교한 공정을 구현하기 위해 고순도 가스에 대한 요구가 거세지고 있기 때문이다.
실제로 10여년전만해도 가장 높은 수준의 정교함을 요구하는 전자 및 반도체 산업에서도 순도 99.99%의 제품이 사용됐지만 지금은 99.99999%의 초고순도로 수요가 전이되고 있으며 삼성전자 탕정공장, LG필립스 파주공장 준공과 함께 300㎜ 웨이퍼, 제7세대 TFT-LCD 시대가 열리면서 순도 99.9%의 제품이 등장한 상황이다.
업계에서는 시간이 흐를수록 이같은 순도 고도화 추세가 더욱 가속화될 것으로 예상하고 있으며 정제기술 확보에 적극 나서고 있는 상황이다. 이에따라 현재의 기술로는 불가능하지만 언젠가는 순도 100%의 가스를 생산해낼 날이 올 것으로 보고 있다.
● 대성산업가스 파주 초고순도 ASU플랜트
대성산업가스가 지난달 16일 LG필립스LCD 파주공장내에 준공한 초고순도 가스플랜트는 세계최대 TFT-LCD제조단지인 파주의 명성에 걸맞게 최첨단 공기분리(air separation)기술과 압축, 추출, 액화, 정제기술들을 집대성해 건설됐다.
단일공장으로는 세계최대 규모인 이 플랜트는 연간 산업용가스 생산능력이 질소(N2) 12억5,000만리터, 산소(O2) 2억7,000만리터, 아르곤(Ar) 1,200만리터 등 총 15억4,000만리터에 달하고 있다.
특히 산하연구소인 대성초저온연구소(DCRI)에서 자체 개발한 질소가스 정제장치 등 최첨단 정제설비를 통해 불순물을 ppb(10억분의 1)단위까지 분리, 국내최고 수준인 99.9999999%의 초고순도 가스를 생산·공급하고 있다.
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