[지구의 날 특집] ‘에너지 사용량 줄이고, 사용한 물은 깨끗하게’ 푸른 지구, SK하이닉스가 지킨다!

매년 4월 22일은 ‘지구의 날’이다. 이날은 1969년 미국 캘리포니아주에서 발생한 해상원유 유출사고 당시 지구 환경오염 문제의 심각성을 알리기 위해 추진된 민간운동에서 시작됐다. 1970년 4월 22일 미국의 게이로드 넬슨 상원의원은 환경 문제에 대한 범국민적인 관심을 불러일으키기 위해 지구의 날 선언문을 발표했고, 당시 미국 하버드대 학생이던 데니스 헤이즈는 이에 공감해 환경 보호를 위한 여러 행사를 주도했다. 이후 세계 각국은 지구의 날을 기념하기 시작했고, 2009년 UN에서 만장일치로 지구의 날을 공식화하기에 이른다.

SK하이닉스 역시 푸른 지구를 지키기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 특히 올해는 중장기 환경 목표와 계획을 담은 Green2030을 발표하고, 이를 달성하기 위해 다양한 분야에서 친환경 활동에 적극 나서고 있다. 뉴스룸은 뜻깊은 ‘지구의 날’을 맞아 SK하이닉스의 에너지 절감 TF의 서민석 TL, 용폐수 절감 TF의 오승배 TL, 설비 Infra제어기술팀(정보화파트)의 김원우 TL을 만나 SK하이닉스 곳곳에서 진행되고 있는 친환경 노력에 대해 자세히 알아봤다.

SK하이닉스, 에너지 사용량 절감 위해 진심을 다하다(feat. ISO 50001)

반도체 산업에는 전력, 스팀, LNG(Liquefied Natural Gas) 등 다양한 에너지원이 사용되고 있는 만큼 에너지 사용량 절감 활동의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않다. SK하이닉스가 다른 어떤 분야보다도 에너지 소모량을 줄이는 데 진심인 이유다.

특히 SK하이닉스는 2013년에 온실가스 TF 내에서 이뤄지던 에너지 소모량 절감 활동을 더욱 전문적으로 수행하기 위해 에너지 절감 TF를 새롭게 구성한 이후, 에너지 소모량 절감에 박차를 가하고 있다. TF에서는 에너지 소모량 절감을 단기적인 프로젝트가 아닌 중장기적인 과제로 정의하고, 이를 위해 ISO 50001(에너지경영시스템)1) 인증 및 유지에 집중하고 있다. 또한, 특정 조직 내에서만 에너지 절감을 위해 노력하는 것이 아니라 전사적으로 친환경 활동에 앞장서도록 독려하고 있다.

1) ISO 50001 : 에너지 사용자나 에너지 공급자가 에너지 이용 효율을 개선할 수 있는 경영 목표를 설정하고, 이를 달성하기 위해 인적∙물적 자원과 관리 체제를 일정한 절차와 방법에 따라 체계적이고 지속적으로 관리하는 경영 활동 체제.

▲ 이천전기기술팀 서민석 TL

에너지 절감 TF에 소속된 서민석 TL(이천전기기술팀)은 “에너지 소모량을 효율적으로 절감하고, 관련 시스템을 고도화하기 위해 ISO 50001 인증을 진행했다”며 “지난 2014년 SK그룹 최초로 이천캠퍼스에서 인증을 받았으며, 2015년 이천 및 청주 통합 인증 이후 6년 연속 인증을 유지하고 있다”고 설명했다.

ISO 50001 인증을 유지하기 위해서는 우선 매년 에너지 절감 목표량을 설정해야 한다. 이를 위해서는 전년도 대비 에너지 사용량을 확인해, 매년 목표치를 재고하는 과정이 필요하다. 이에 에너지 TF는 에너지 사용량을 보다 쉽게 확인할 수 있는 실시간 전력 모니터링 시스템을 구축했다. 전력을 공급하는 곳에 계측기를 달아 실제 장비에 얼마나 많은 전력이 소모되는지 확인하고 있으며, 구성원들은 이를 실시간으로 모니터링할 수 있다.

또한, 데이터를 기반으로 어떤 장비 위주로 에너지 사용량을 절감할지 결정하는 일도 맡고 있다. 노후화된 장비일수록 전력을 더 많이 소비하기 때문에, 노후화된 장비를 교체하거나 미사용 중인 장비 부속품을 교체하거나 제거해 전력의 손실을 최소화하는 일은 에너지 소모량 절감을 위해 매우 중요한 활동 중 하나다. 아울러 장비의 데이터를 분석해 최적의 운전 조건을 설정하는 방식으로도 전력 효율을 높이고 있다.

서 TL은 “반도체 산업에서는 품질과 생산량이 매우 중요해 전력 효율을 높인다는 이유로 제대로 된 검증 과정 없이 운전 조건을 변경하거나 장비의 부속품을 제거할 경우 큰 이슈가 발생할 수 있다”며 “현업과 협업해 생산에 차질을 빚지 않으면서도 전력 효율을 높일 수 있는 방법을 찾아가고 있다”고 말했다.

또한 이 모든 활동 과정을 매월 정기적인 모니터링을 통해 검토하고, 성과를 정리해 경영진에 보고하는 일도 에너지 TF의 주요 업무 중 하나다. 내부 검토 후에는 1년 주기로 외부 인증기관의 갱신 심사를 거쳐 ISO 50001 인증을 진행하고 있다. 또한, 다양한 이해관계자의 에너지 소모량 절감 활동 관련 피드백에 대응하는 일도 맡고 있다.

서 TL은 “앞으로 에너지 사용량 절감을 위한 중장기적인 시스템을 개발하고 고도화하는 데 더 많은 노력을 기울일 예정”이라며 “ISO 50001 관련 성과를 알리고 구성원이 에너지 사용량 절감 활동에 더 쉽게 참여할 수 있도록 하기 위해 다양한 캠페인도 진행할 계획”이라고 했다.

깨끗한 폐수처리는 기본, 덜 쓰고 다시 쓰는 SK하이닉스식 ‘수자원 관리’

반도체 공정에서 떼려야 뗄 수 없는 자원 중 하나는 바로 ‘물’이다. 이에 SK하이닉스는 2019년부터 용폐수 절감 TF를 꾸려 더욱 철두철미한 물 관리에 나서고 있다.

▲ 이천수처리기술팀 오승배 TL

용폐수 절감 TF에 소속된 오승배 TL(이천수처리기술팀)은 “TF 구성 당시 M16 증설로 인해 기존 팹 내 물 사용량 절감이 필요해 별도의 물 관리 활동이 요구됐다”며 “동시에 기후 변화 이슈 등 친환경 활동의 중요성이 점점 강조되고 있어 이에 대응하기 위해 용폐수 절감 TF가 발족하게 됐다”고 설명했다.

친환경적인 물 관리라고 하면 흔히 폐수를 적정 기준에 맞춰 배출하는 것만 생각하기 쉽지만, 이는 법적 규제를 준수하는 측면에서 기본적으로 수행해야 하는 부분이다. SK하이닉스는 △폐수 재이용 시스템 구축 및 운영 △용수 절감 아이템 발굴 등의 노력을 통해 폐수처리뿐만 아니라 물 사용량 자체를 줄이는 데에도 집중하고 있다.

이 중 폐수 재이용 시스템은 반도체 공정에 사용된 물을 공업용수 수준으로 처리한 후, 각 소요처에 필요한 수질에 맞추어 공급하는 형태로 운영되고 있다. 폐수 처리 공법은 크게 △응집·침전 과정을 통해 용존 불순물을 제거하는 ‘물리화학적처리 공법’ △생물학적 처리와 분리막 여과장치를 결합한 ‘막결합형 생물반응기(Membrane Bio-reactor) 공법’ △활성탄여과, 총인처리, 오존처리 등을 통해 잔여 오염물질을 제거하는 ‘고도처리 공법’ 등 세 단계로 나뉘어져 있다. 위 단계를 거친 처리수에 UF(Ultra filtration, 한외여과기)2)와 RO(Reverse Osmosis, 역삼투)3) 공정을 추가해 적정 수질의 재이용수를 생산, 단지 내 공급하고 있다.

2) UF : 2nm까지 여과하는 필터 처리 방식.

3) RO : 삼투압보다 강한 압력을 통해서 깨끗한 물을 얻는 방식.

또한, 용폐수 절감 TF는 반도체 공정 내 용수 사용량을 절감할 수 있는 아이템 발굴에도 많은 노력을 기울이고 있다. 이를 통해 냉각탑4)에서 외부 오염원 반입을 차단하기 위해 사용하는 냉각수를 공업용수로 재활용하는 ‘냉각수 재이용 시스템’을 구축해 물 사용량을 크게 절감했고, ‘워터 프리 스크러버(Water Free Scrubber)5)’를 개발해 공정가스 제거 과정에서 물을 다량으로 소모하는 스크러버의 단점도 개선했다. 아울러 PCW(Process Cooling Water)6)의 배관을 조정해 배수를 재활용하는 ‘PCW 재이용 시스템’을 구축하고, WSS(Water Showering System)7)에서 배출되는 배수를 다시 재활용하는 프로세스도 도입해 활용하고 있다.

4) 냉각탑 : 냉동기에 사용되는 냉각수를 대기를 이용해 냉각시키는 장치.

5) 스크러버 : 반도체 제조 장비에서 발생하는 과불화탄소(PFCs), 육불화황(SF6), 아산화질소(N₂O) 등의 공정가스를 물로 제거하는 장비.

6) PCW : 생산장비 및 유틸리티(Utility)에서 발생되는 열을 냉각시키는데 사용되는 물.

7) WSS : 외기조화기(OAC, Out Air Conditioner, 실내 오염된 공기를 배출하고 외부의 신선한 공기를 내부로 공급해주는 장치)를 통해 유입되는 외기의 불순물을 제거하는 장치.

이러한 활동들을 통해 2020년 말 기준 이천 5,000여 톤/일, 청주 2,800여 톤/일의 용폐수를 절감하는 성과를 낼 수 있었다. 오승배 TL은 “기존의 용폐수 절감 아이템을 고도화해 더욱 확대 적용할 방침”이라며 “용수를 재이용할 수 있는 소요처도 더 발굴해 친환경 경영에 기여할 수 있도록 노력하겠다”고 다짐했다.

‘첨단기술기업’ SK하이닉스, 빅데이터와 AI로 가장 효율적인 장비 활용법을 찾아내다

과거 반도체 설비를 운영할 때는 주로 사용자의 노하우에 의존하다 보니 최적의 운전 조건에 대한 개념이 미흡했고, 에너지 사용량을 관리하는 것도 보다 효율적으로 개선할 필요가 있었다. SK하이닉스는 이 같은 문제를 해결하기 위해 첨단 기술 기업의 특성을 활용, ICT 기술로 해법을 찾아 나가고 있다. 그리고 그 중심에 있는 부서가 바로 설비Infra제어기술(정보화파트)이다.

▲ 설비Infra제어기술(정보화 파트) 김원우 TL

설비Infra제어기술(정보화파트)에서는 디지털 전환(Digital Transformation)을 성공적으로 수행해 각 설비의 데이터를 효과적으로 수집·처리하고 이렇게 모인 데이터를 인공지능(AI)으로 분석해, 각 설비의 가동 효율과 가동되는 데 소모되는 전력 사이에서 최적의 운전점을 찾아 적용하는 업무를 수행 중이다.

김원우 TL(설비Infra제어기술)은 “최적의 인프라를 조성하면서 스팀, 전력 등의 에너지를 줄일 수 있는 조건이 바로 최적의 운전점”이라며 “지난 3년간 모은 각 설비의 데이터를 딥러닝과 머신러닝을 통해 조사·분석하고, 그 결과를 토대로 최적의 운전점을 찾아 다양한 설비에 적용하고 있다”고 설명했다.

이 부서의 대표적인 성과로는 클린룸 운영에 필수적인 설비인 외기조화기(OAC)와 이를 운용하는 데 필수적인 설비인 냉동기(Chiller)8) 및 폐열회수시스템9)의 최적 운전점을 찾아 에너지 사용량을 절감한 것을 꼽을 수 있다.

클린룸에는 외부 공기의 조건과 상관없이 일정한 조건의 공기가 공급되는 것이 무엇보다 중요한데, 외기조화기는 클린룸 내·외부의 공기를 순환시켜 이러한 환경을 유지하는 역할을 하는 설비다. 이때 외기조화기가 클린룸 내의 공기를 특정 조건으로 유지하기 위해서는 다량의 에너지를 필요로 한다.

이에 설비 Infra제어기술 팀에서는 에너지를 적게 쓰면서도 안정성을 확보할 수 있는 최적 운전점을 찾기 위해 노력했고, 빅데이터 기반 알고리즘을 개발해 다량의 에너지를 사용하는 운전점과 최저 사용 운전점을 비교 분석했다. 그 결과 최적의 운전점을 찾아내 적용시킬 수 있었고, 이를 통해 외기조화기를 가동하는 데 소모되는 전력량을 동절기 기준 14% 절감할 수 있었다.

8) 냉동기 : 외기조화기가 외부 공기의 온도를 떨어뜨리기 위해 차가운 물을 필요로 할 때 즉시 물을 차갑게 만들어주는 장치.

9) 폐열회수시스템 : 냉동기가 차가운 물을 만들 수 있도록 만들어주는 발열장치.

이러한 노력의 결과로 지난해 연간 소요되는 에너지 비용을 약 113억 2,000만 원 절감할 수 있었다. 이와 함께 전력비를 절감해 총 41억 8,000만 원의 경제적 가치도 창출했다.

김원우 TL은 “지난 겨울 예고 없던 폭설로 기온이 뚝 떨어져 설비 운전 시에도 많은 영향이 있었다”며 “올해는 데이터를 통해 이 같은 변수에 대응할 수 있는 최적의 운전점을 찾아내 문제를 해결할 예정”이라고 말했다. 그러면서 “향후 다른 설비의 데이터도 분석해 최적의 운전점을 적용시킬 수 있도록 이 같은 솔루션을 확산해가겠다”고 덧붙였다.

인터뷰를 위해 만난 세 구성원 모두 친환경 기업으로 거듭나고 있는 SK하이닉스의 행보에 보조를 맞춰 생산설비를 친환경적으로 개선하고 새로운 솔루션을 제시하는 데 기여하고 싶다는 의지를 다시 한번 다졌다.

“기후변화에 대한 우려가 심화됨에 따라 환경 보호의 중요성은 더욱 대두되고 있고, 기업에게 ESG 경영을 요구하는 목소리도 높아지고 있습니다. 고객이나 투자자 등 이해관계자들도 친환경 활동에 관한 평가를 가장 중요시하고 있죠.

SK하이닉스가 친환경 기업으로 거듭나는 것은 이해관계자뿐만 아니라 모든 SK하이닉스 구성원들이 깊이 공감하고 바라고 있는 꿈이기도 합니다. 그 꿈을 실현하는 주체 중 하나로서 앞으로도 막중한 책임감을 갖고 맡은 바 업무에 최선을 다하겠습니다”