전자 산업은 기술 발전의 최전선에 있지만, 심각한 환경 문제에도 직면해 있습니다. 자원 집약적인 제조 공정부터 지속 가능한 솔루션에 대한 수요 증가에 이르기까지, 이 분야는 혁신적인 변화를 겪고 있습니다. 이 기사에서는 전자 산업을 재편하고 성능과 효율성을 유지하면서 지속 가능성을 위한 길을 제시하는 화학 물질의 최신 혁신을 살펴봅니다.

● 지속 가능한 전자기기에 대한 수요 증가

글로벌 산업이 에너지 효율적인 기술을 추진함에 따라 전자 산업은 환경 발자국을 줄여야 한다는 압력을 받고 있습니다. 실리콘 카바이드(SiC) 및 질화 갈륨(GaN)과 같은 광대역 갭(WBG) 반도체는 고전력 및 고주파 애플리케이션을 위한 핵심 소재로 부상하고 있습니다. 더 높은 열전도율 및 에너지 효율을 포함한 우수한 특성으로 인해 전기 자동차(EV), 재생 에너지 시스템 및 5G 인프라에 필수적입니다.

그러나 이러한 물질의 생산은 에너지 집약적이며 환경 문제를 야기합니다. 화학 기상 증착법(CVD) 및 분자선 에피택시(MBE)와 같은 에피택시 성장 기술은 높은 온도를 필요로 하여 상당한 온실 가스 배출로 이어집니다. 또한 갈륨과 같은 원자재 추출은 생태계 파괴 및 공급망 취약성에 기여합니다.

● 지속 가능한 제조 혁신

1. 저에너지 증착 기술
이러한 문제에 대처하기 위해 업계는 저에너지 증착 기술을 채택하고 있습니다. 저온 CVD 및 원자층 증착(ALD)이 반도체 제조 중 에너지 소비와 탄소 배출을 최소화하기 위해 구현되고 있습니다. 이러한 방법은 환경에 미치는 영향을 줄일 뿐만 아니라 높은 재료 순도를 유지합니다.

2. 녹색 화학 이니셔티브
녹색 화학은 기업들이 WBG 처리에서 불화수소(HF)와 같은 유해 화학 물질을 대체하려고 노력함에 따라 인기를 얻고 있습니다. 혁신에는 화학적 기계적 연마(CMP) 슬러리에서 지방족 아미노산을 부식 억제제로 사용하여 환경에 유해한 물질에 대한 의존도를 줄이는 것이 포함됩니다.

3. 고급 재활용 전략
재료 회수 및 재활용은 지속 가능성을 달성하는 데 매우 중요합니다. 기업들은 생산 부산물에서 갈륨과 실리콘을 회수하기 위해 화학적 분리 기술을 모색하고 있습니다. 예를 들어, GaN 재활용은 도시 광업 이니셔티브에 맞춰 갈륨을 회수하기 위한 화학적 전처리 및 열역학적 공정을 포함합니다.

● 인더스트리 4.0 기술: 효율성 및 지속 가능성 향상

인공지능(AI) 및 사물 인터넷(IoT)과 같은 Industry 4.0 기술의 통합은 반도체 제조에 혁명을 일으키고 있습니다. AI 기반 공정 최적화는 에너지 소비를 30% 줄이고 재료 효율성을 향상시키는 것으로 나타났습니다. 디지털 트윈 시뮬레이션은 운영 효율성 및 에너지 사용을 최적화하기 위해 생산 공정을 모델링하여 지속 가능성에 더욱 기여합니다.

● 지속 가능한 기술에서 WBG 반도체의 응용

광대역 갭 반도체는 여러 부문에서 지속 가능성을 주도하고 있습니다.
- 5G 인프라: GaN 반도체는 전력 소비를 줄이면서 더 높은 주파수 작동을 가능하게 하여 5G 기지국의 에너지 사용량을 줄입니다.
- 스마트 그리드: GaN 및 SiC 장치는 송전 및 배전 중 에너지 손실을 줄여 그리드 효율성을 향상시키고 재생 에너지원의 통합을 지원합니다.
- 소비자 가전: WBG 반도체는 충전기 및 전원 공급 장치에 점점 더 많이 사용되어 일상 장치의 에너지 소비를 줄입니다.

● 시장 동향 및 미래 전망

2025년부터 2035년까지 지속 가능성 중심 정책은 저탄소, 재활용 가능, 바이오 기반 전자 화학 물질의 사용을 의무화할 것입니다. 순환 경제 모델은 반도체 및 디스플레이 제조에서 주류가 될 것으로 예상됩니다. 또한 양자점, 스핀트로닉 재료 및 2D 재료의 발전은 차세대 컴퓨팅 및 초고속 데이터 처리의 혁신을 주도할 것으로 예상됩니다.

● 결론

전자 산업은 지속 가능성과 기술 혁신이 융합되어 미래를 만들어가는 중요한 시점에 있습니다. 저에너지 증착 기술과 그린 화학에서부터 첨단 재활용 및 인더스트리 4.0 기술에 이르기까지 지속 가능한 전환을 위한 도구는 이미 손이 닿는 곳에 있습니다. 친환경 기술에 대한 전 세계적 수요가 증가함에 따라 업계는 이러한 혁신을 수용하여 환경 발자국을 줄이면서 기술 발전을 추진해야 합니다. 나아갈 길은 분명합니다. 지속 가능성은 더 이상 선택 사항이 아니라 전자 제품 제조의 미래입니다.