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전기/전자/세라믹분야 상용표준물질 개발 현황_류지승
2024년 05월호 통권 432호

Special 첨단소재 및 공정기술 국제표준화 최신 동향(2)

 

전기/전자/세라믹분야 상용표준물질 개발 현황

 

류지승_한국산업기술시험원 탄소중립대응센터 주임연구원


2019년 일본이 지정한 화이트리스에서 배제된 한국은 반도체 산업에 큰 직격타를 맞았다. 반도체 공정에 필수적인 고순도 불화수소, 플루오린, 폴리이미드, 포토레지스트 등 3개 반도체 핵심 소재의 수출 규제 대상으로 올라, 부품/완제품 제조에 치중된 한국의 제조업 시장에 원료/소재라는 아킬레스건이 건드려진 것이다. 이를 계기로 관련 원료/소재 공급망을 다변화시킴과 동시에 무역분야에서 무기가 될 수 있는 핵심 소재/부품/장비(소부장) 연구개발에 대해 다시 한번 중요성이 인식된 계기가 되었다.


<일본이 수출규제 강화한 소재와 공급처 현황>


<수출규제 품목 대일 의존도>


  연구개발 과정에 있어 개발 목표를 검증하기 위한 평가는 항상 중요한 지표로 작용하고 있다. 특히, 소재/부품개발에 있어 시험평가는 개발된 소재&#12539;부품이 의도한 특성을 나타내는지 정확하게 평가하는 것이 중요하다. 이러한 시험, 평가라는 과정은 대부분 소재가 갖는 특성을 측정한 측정값으로 판단하게 되는데 결과의 정확도와 정밀도를 어떻게 판단할 것인가 라는 질문에 부딪힐 수 있다. 예를 들면 고순도 불화수소의 개발에 있어 최종목표인 순도 99.9999%(6N) 이상이라는 측정값을 얻으려면 6N 이상의 측정값을 정확하고 정밀하게 측정할 수 있는 평가장비에 대한 평가와 인증이 이루어져야 한다.
  즉, 소부장 연구개발 목표의 정량적 달성여부 판단에 있어 시험평가 장비의 정확도, 정밀도 등의 신뢰성 지표가 연구개발 결과 신뢰성의 기반이 된다고 할 수 있다. 그렇다면 이러한 시험평가 장비의 신뢰도를 평가하려면 어떻게 해야할까? 바로 우리가 이미 알고 있는 측정값을 가진 시료를 이용하여 각각의 평가장비로 측정한 값이 주어진 편차범위 내에 들어오는지 확인할 수 있을 것이고, 이때 활용할 수 있는 물질을 표준물질이라고 한다. 정확하게는 기기의 교정이나 측정방법의 평가 또는 재료의 값을 부여하는 데 사용하기 위해 하나 또는 그 이상의 특성값이 충분히 균일하고 안정하게 잘 확정되어 있는 재료 또는 물질이라 할 수 있다.
  특히, 이러한 표준물질 중 특성값과 그 값에 대한 측정불확도가 측정학적 소급성 고리가 연결되어 있고 공인된 인증서가 첨부된 것을 인증표준물질이라고 하며 이러한 표준물질과 인증표준물질은 소재/부품/장비 산업에서 생산, 시험, 연구, 신제품 개발 및 품질보증 등을 위해 수행되는 측정에 활용될 수 있다. 이러한 표준물질은 WTO/TBT 협정 발효에 따른 국가간 기술장벽 해소를 위한 측정/시험결과의 비교 및 소급성을 객관적으로 입증하기 위해 필수적으로 활용되는 등 표면적으로 잘 드러나지는 않지만, 다양한 소재/부품/장비 개발에 중추적 기반역할을 담당하고 있다.

 

1. 국내 표준물질 개발 동향

 

국내에서는 한국표준과학연구원(KRISS)을 비롯해 20여 개의 시험연구기관 및 산업체가 표준물질의 개발과 제조활동을 수행하고 있으며, 표준물질의 역할과 소부장 연구개발에서의 중요성이 대두되어 2020년부터 2023년까지 상용표준물질 개발/보급사업이 국가기술표준원의 주도로 그림 1과 같이 진행되었다. 화학/바이오 분야 표준물질개발은 한국화학융합시험원, 전기/전자/세라믹분야는 한국세라믹기술원, 기계소재/에너지 분야는 포항산업과학기술원이 총괄을 맡아 총 89개 세부과제가 수행되었다. 또한, 표준물질종합정보시스템 구축 등의 개발된 표준물질의 보급 및 지원 활동을 한국산업기술시험원에서 수행하였으며, 국내 NIM(National Institute of Metrology)기관인 한국표준과학연구원이 개발 표준물질의 적합성 검증 기술 지원 및 관련 해외기관 협력 역할을 수행하였다. 2022년 12월 기준으로 한국표준과학연구원을 포함한 9개의 공공기관에서 670개의 표준물질을 생산해 보급하고 있으며, 15개의 민간업체에서도 587개의 표준물질을 생산하고 있다. 그러나 아직까지 국내에서 필요한 정도인 3,000종에는 절대적으로 미치지 못하고 있는 상태다.


그림 1. 상용표준물질개발보급사업 수행체계도


그림 2. 세라믹소재 활용이 가능한 다양한 산업군

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