탄소 배출의 80% 이상은 에너지의 생산과 소비에서 기인
지속가능하고 회복력 있는 생산공정을 위한 빠르고 효율적인 길은 ‘전기와 디지털 투자’ 중요
전기 소비로 인한 에너지 절감과, 전력의 품질 및 신뢰성 향상은 미래 반도체 공장의 필수요소
에너지 관리 및 자동화 분야의 디지털 혁신을 선도하고 있는 글로벌 기업 슈나이더 일렉트릭(한국지사 대표 김경록)이 반도체 제조 현장의 에너지 효율성을 위한 솔루션 확대에 적극적으로 나선다.
지난해 12월 세계반도체무역통계기구(WSTS)가 발표한 2020년 4·4분기 시장 보고서에 따르면 2021년 글로벌 반도체 시장 규모는 약 4883억달러(약 551조7790억원)로 지난해보다 11.2% 증가할 것으로 전망된다. 반도체 시장은 사물 인터넷(loT), 자율 주행 자동차, 지속 가능한 비즈니스 등의 글로벌 산업 트렌드에 따라 향후 10년 동안 꾸준히 큰 폭으로 증가할 것으로 전망되고 있다.
반도체 시장을 리딩하고 있는 우리나라는 나노 공장과 고속 반도체 제작 등을 지속적으로 성장시켜가고 있다. 증대된 반도체 수요 증가에 맞춘 높은 수준의 장비 투자와 더불어 기후 변화에 대응하기 위해 ‘탄소 배출 감소 및 제조 공정의 운영 효율성이 반도체 산업의 새로운 과제로 등장했다.
반도체 산업의 수많은 과제 중 ‘기후 변화’는 중요한 화두
슈나이더 일렉트릭은 지속가능하고, 회복력 있는 생산공정을 위해서는 ‘전기’ 와 ‘디지털 투자’가 중요하다고 강조한다. 디지털화는 에너지 소비 패턴을 한눈에 볼 수 있게 하고, 이로 인한 에너지 낭비를 없앨 수 있도록 한다.
반도체 생산 시설 중 웨이퍼 생산공장 내의 전기 사용 비용은 운영비의 최대 30 %를 차지할 정도로 큰 비중을 차지한다. 따라서 공정 전반에 걸친 에너지 효율성을 높이기 위한 노력이 필요하다. 또한, 공정의 특성상 일시적인 운영 중단은 시간당 수백만 달러에 달하는 비용을 발생시키며 큰 피해를 일으키기 때문에, 비즈니스 연속성을 보장하기 위해 유연하고 안정적인 생산 현장 인프라가 요구된다. 슈나이더 일렉트릭은 반도체 공정에 지속 가능한 비즈니스를 위해서 안정적으로 전력을 관리하고, 크리티컬한 환경에도 적용할 수 있는 제품을 제공하고 있다.
언택트 시대에 반도체 생산 라인의 효율성을 극대화하는 원격 솔루션
슈나이더 일렉트릭은 반도체 생산 라인의 효율을 극대화하는 원격 솔루션을 제공하고 있다. 증강현실 기술을 활용하는 ‘에코스트럭처 아규멘티드 오퍼레이터 어드바이저(EcoStruxure Augmented Operator Advisor)’, 실시간 원격 모니터링이 가능한 ‘프로페이스 리모트 HMI (Pro-face Remote HMI)’ 애플리케이션, 데이터 관리 및 빠른 액세스를 도와주는 ‘리포트 파일 링크 솔루션 (Remote File Link Solution)’ 시스템 아키텍처, 그리고 생산 과정의 유연성과 통찰성을 좌우하는 고성능이면서도 경제적인 ‘Pro-face PS6000 Series’ 산업용 PC 등을 포함한다. IT와 OT 영역 모두를 아우르는 솔루션을 통해 공장 내 모든 장치가 연결돼 가시성과 고효율성이 확보되면 향후 지속해서 성장할 수요를 충족할 수 있게 된다.
특히 PS6000은 HMI (Human Machine Interface) 장치로 자동화 작업을 위한 기반 시스템과 기계를 제어·모니터링 할 수 있는 산업용 PC이다. Core i3-8145UE, Celeron 4305UE, I5-8385UE, i7-8665UE; 4가지 타입의 CPU와 7가지의 디스플레이가 있어 고객이 작업 환경에 따라 이 구성품을 선택할 수 있으며 HDD, SSD, 메모리 등의 용량도 자유롭게 선택해 장착할 수 있다. PS6000 시리즈는 UHD(4K)를 지원하여 뛰어난 성능과 향상된 처리속도를 통해 반도체 라인의 현장 작업자들이 보다 직관적으로 작업을 진행할 수 있으며, 클린룸 안에서 장갑을 벗지 않고 사용이 가능한 ‘글러브 모드’를 통해 엔지니어와 운영자에게 편의성을 제공한다.
지속가능한 비즈니스를 위한 전력 효율성 지원 제품 및 솔루션
안정적인 전력 공급을 위한 Galaxy V 시리즈 3상 무정전 전원 공급장치(Galaxy VS, VM, VX 3-phase UPS) 은 설치가 간편한 고효율 모듈식 확장형 제품으로 중요 전력 요구사항에 부합하도록 설계됐다. 슈나이더 일렉트릭의 특허 받은 이컨버전(ECOnversion) 모드로 운영할 경우 최대 99%의 효율성을 제공하기 때문에 비용 절감에도 유용하다.
또한 슈나이더 일렉트릭의 ‘APC 랙(Rack) PDU’는 지능형 전력 모니터링·관리 솔루션으로 전력 소비 가시성 확보와 전력을 원격으로 조절하는 기능을 지원하여, 일관성있는 전원분배를 통한 전력소비 예측과 최상의 공간 효율성을 제공한다.
팹(Fab, Fabrication facility)에서 고밀도 공정을 위해서는 매우 안정적인 온도가 요구되며, 또한 -80 ° C에서 + 150 ° C까지 다양한 온도제어 범위를 유지해야만 한다. 이러한 온도 범위를 유지하기 위해서는 쿨링 시스템은 필수적이다. 공기중의 먼지 유입을 차단에 크리티컬한 반도체 설비공정에 있어 슈나이더 일렉트릭은 다양한 용량의 수냉식 쿨링 방식을 제안하여, 비즈니스 규모에 맞는 맞춤식 솔루션을 제공하며, 효과적인 전력 효율성을 지원하여, 탄소배출 감축 등의 지속가능성 측면에 부합하도록 설계되었다.
반도체 제조 시설 전력 품질 신뢰성을 위한 ‘스마트 전력 솔루션’
특히 반도체와 같은 대규모 제조시설에서는 30분의 전력 사용 중단 시, 최대 4천만 달러의 손실을 야기할 수 있으므로, 전력 품질의 안정성이 무엇보다 중요하다. 슈나이더 일렉트릭의 전력 품질 관리 솔루션, 아큐사인 PCSn (AccuSine PCSn)은 고조파를 완화하고 전압 변동을 줄일 수 있도록 설계됐다. 고조파 왜곡은 과전류, 제어 장치 오류 등의 문제를 일으켜 시스템 기능 불량과 설비 중단으로 이어질 수 있기 때문에 이를 사전에 방지하기 해서는 고조파 필터가 필수적이다. 또한 스마트 모터 보호 계전기 (Electronic Over Current Relay, 이하 EOCR), EOCR-PFZ 제품은, 과전류나 결상, 지락 이슈를 파악함으로써 지락 사고로 인한 반도체 장비 가동중단을 미연에 방지할 수 있어, 공장 손실을 최소화할 수 있다.
슈나이더 일렉트릭은 또한 고압/저압배전반, 분전반, MCC반을 포함해서 판넬 내부의 모든 전력 디바이스 장치와 관리 소프트웨어를 제공 및 기술을 지원할 수 있는 ‘Smart MCC(Motor Control Centre)’ 솔루션을 제공한다. IoT 기반 지능형 판넬로, 더욱 신뢰성 있는 고급 데이터를 통한 모니터링을 기반으로 모터의 상태를 최적화하고 전기 사고에 대한 대응이 가능하다.
마지막으로 통합 전력 모니터링 솔루션인 에코스트럭처 파워 모니터링 엑스퍼트(EcoStruxure Power Monitoring Expert)는 안전성, 신뢰성, 에너지 성능 개선, 용량 관리 및 균형 잡힌 전력 인프라 활용을 위해 설계됐다. 슈나이더 일렉트릭의 전력 모니터링 대시보드를 통해 반도체 시설의 전력 배전, 시설 에너지 제어 및 모니터링 정보를 한 번에 확인할 수 있다.
슈나이더 일렉트릭 코리아 김경록 대표는 “비즈니스의 효율성을 위해서는 계획되지 않은 다운 타임을 줄이고, 계획되지 않은 가동 중단의 위험을 최소화해야 한다”며 “슈나이더 일렉트릭은 반도체 제조현장의 비즈니스 지속가능성을 위해서 에너지 효율성 및 탄소배출 저감 등을 실현할 수 있는 솔루션과 제품을 보유하고 있다”고 강조했다.
