1. 연구 필요성 및 목적
정부는 2030년 온실가스 감축 목표를 UN에 제출하기 위한 기본 로드맵 작성 시 전기전자 업종과 자동차 업종에서 기존 냉매를 친환경 냉매로 대체하여 각각 3,080천톤과 2,270천톤 감축하기로 목표를 정했다. 에너지 신산업을 통해 온실가스를 감축한다는 목표를 정하면서 기존 냉매에서 친환경냉매로 전환을 하여 추가로 206만톤을 감축한다는 목표도 정했다. 또한 반도체업과 디스플레이업에서 기존의 불화가스 소비를 NF3 혹은 비온실가스로 대체하여 각각 70천톤과 1,652천톤 감축하는 목표도 반영하고 있다.
우리나라는 현재 기후변화협약 체제하에서 다른 개발도상국과 같이 온실가스 인벤토리 작성을 IPCC 1996 가이드라인에 기초하고 있다. 그런데 정부는 IPCC 2006 가이드라인으로 대체하여 2023년에 새로운 가이드라인을 적용한 공식통계를 발표할 예정이라고 발표하였다. 즉 2021년 배출통계부터 적용될 예정이다. 통계 작성 가이드라인이 2006 기준으로 변경되면 NF3 가스를 배출량으로 산정대상에 포함시켜야 한다. 그동안은 NF3 가스가 인벤토리 작성 대상 가스가 아니므로 2030 온실가스 감축 로드맵에서는 반영되지 않은 상태이다.
이러한 여건에서 반도체와 디스플레이업종의 공정가스와 HFCs 소비로 말미암은 배출에 대해서는 특별한 대안 없이 배출량을 산정하는 수준이다. 반도체와 디스플레이업종에서 기존 불화가스의 감축대안으로 채택하는 NF3 가스대체는 사용하는 과정에서 NF3 형태로 배출될 가능성도 배제할 수 없어 대책이 필요하다. 또한 우리나라의 경우 HFCs 가스를 대부분 냉매로 사용하고 있으며, 기술적·경제적 대안이 부족한 가운데 국제 사회는 감축을 요구하고 있는 실정이다.
이에 본 과제는 반도체·디스플레이업종 NF3 가스 소비 감축과 HFCs 냉매 소비로 말미암은 온실가스 감축전략을 도출하는데 목적이 있다.

2. 연구 내용
반도체･디스플레이업종에서 사용하는 NF3 가스는 사용 기술에 따라 NF3 상태의 배출 확률이 달라지므로 두 가지 사용 기술, 즉 인-시투 플라즈마 세정 방식과 리모트 플라즈마 세정 방식별로 온실가스 배출 잠재량을 가늠해 보았다. 또한 사용 후 NF3 가스를 대상으로 감축기술을 적용한 경우와 그렇지 않은 경우로 나누어 2030년 온실가스 배출 잠재량을 추정하였다.
몬트리올의정서에 대한 키갈리 개정의정서는 HFCs 냉매에 대한 전지구적 감축 일정을 제시하고 있다. 우리나라는 몬트리올의정서 비준국가이므로 키갈리 개정의정서가 발효되면 정해진 일정에 따라 HFCs 감축 로드맵을 마련해야 한다.
반면, 선진국은 개도국 지위를 갖고 우리나라의 감축 일정과는 무관하게 먼저 냉매를 규제하고 있다(예, 자동차 에어컨 냉매, 가정용 냉장고 냉매). 따라서 우리나라 수출 대상국인 선진국 냉매 규제 제도를 검토하였으며, 냉매 이용실태를 간략히 분석하고 있다.

3.결론 및 정책 제언
반도체･디스플레이업에서는 배출권거래제 시행 이후 온실가스 감축을 위해 공정가스를 기존의 PFCs와 SF6에서 NF3로 대체하는 추세이며, 신규 생산설비는 NF3 이용 설비로 설치될 전망이다.
반도체업에서의 NF3 가스 구매량은 반도체 생산량 증가에 따라 지속적인 증가세를 보이고 있다. 이러한 구매량 변화를 구매원단위(구매량/반도체생산면적)로 보면, 단순면적 기준으로는 2013년 이후 약간 감소세를 보이다가 2015년에 큰 폭의 반등을 보인 후 2016년에 2014년 수준으로 감소하였다. 이러한 변화를 반영하여 2030년 반도체업 NF3 가스 구매량을 추정해 보면, 6,228~6,245톤 수준을 보일 전망이다. 반도체업에서 사용하는 NF3 가스로 말미암은 온실가스 배출을 감축하기 위해서는 우선 CVD 세정설비를 인-시투 플라즈마 방식에서 리모트 플라즈마 세정 설비로 대체하는 것이 필요하며, 두 번째는 감축설비(열분해 감축, 촉매 저감 및 플라즈마 감축) 도입･운용이 절대적으로 필요하다.
디스플레이업에서도 NF3 가스를 공정가스로 사용하는데 반도체와 달리 일부 생산라인(LCD)의 식각공정에서도 사용하고 있다. 최근 디스플레이 생산면적이 늘어나면서 NF3 가스 구매량은 빠르게 증가하고 있는데 가스구매 원단위(NF3 가스 소비량/생산면적) 역시 2011년 이후 가파른 상승세를 기록하였다.
디스플레이업은 리모트 플라즈마 방식의 CVD 세정 설비를 채택하고 있어 동 설비에서 사용한 후 배출되는 NF3 가스는 2030년도에 구매량의 0.25%~5%의 범위를 보일 것으로 판단된다.
반도체･디스플레이업에서 사용하는 NF3 가스사용에 따른 감축에 대해 요약 하면, 반도체･디스플레이업에서 NF3 가스 형태로 배출될 가능성이 있지만 이용 후 가스 배출경로에 감축설비를 설치하여 가동하는 경우 NF3 가스 상태의 배출은 일어나지 않을 것이다. 다만 반도체업체 가운데 CVD 세정 공정에서 인-시투 플라즈마 타입의 반응기를 사용하는 200mm 반도체 생산라인(Old fab)은 공간문제로 감축기술 적용 가능성이 낮아 보인다. 디스플레이업의 경우 중소형 LCD 포함 디스플레이 일부 식각 라인에서 NF3 가스를 사용하지만 감축기술을 도입하지 않은 상태이므로 절대적으로 감축설비 도입이 필요하다.
반도체･디스플레이업에서 CVD 세정용도로 NF3 가스를 사용하는 것은 온실가스 감축 옵션을 채택한 것이다. 세정용도로 NF3 가스를 사용하는 두 가지의 기술(인-시투 플라즈마, 리모트 플라즈마) 중 어느 것을 선택하든 NF3 상태의 배출을 배제할 수 없다. 그러므로 세정용 반응 기술과 무관하게 NF3 사용으로 인한 온실가스 배출량 감축을 위해서는 감축기술 채택이 반드시 필요하다.
이를 위해 감축기술 채택을 위한 규제(예, 신규 fab 감축기술 도입 의무제, NF3 배출규제) 도입과 동시에 기존 생산 라인을 중심으로 감축기술 도입을 용이하게 하는 인센티브 정책이 요구된다.
냉매 소비에 따른 온실가스 감축은 HFCs 소비에 따른 인벤토리 작성 방법에 따라 달라질 수 있다. 인벤토리 작성 방법은 현재 채택하고 있는 잠재배출량 산정 기준(당해연도 소비량=당해년도 배출량)과 실질배출량 산정 기준이 있다.
인벤토리 산정 방법에 따라 HFCs 소비로 말미암은 온실가스 배출량 감축전략이 일부 다른 부분이 있지만 어느 방법을 적용하더라도 GWP가 낮은 HFCs로 냉매 대체를 유도하거나 자연냉매 사용을 강제할 필요가 있다. HFCs 소비 패턴을 고GWP냉매에서 저GWP 냉매 혹은 자연냉매로 전환하는 것이 HFCs 소비로 말미암은 온실가스 배출량을 감축하는 가장 확실한 방법이다.
냉매 대체는 기술을 바탕으로 냉매 가스와 설비의 최적 조합을 찾아야 하는 과정을 통해 이루어진다. 10년 정도의 일정을 갖고 EU의 냉매 정책처럼 GWP가 낮은 냉매 혹은 자연냉매를 이용하는 시스템 도입에 대한 적절한 규제와 냉매 대체를 위한 로드맵(연도별･용도별)마련이 요구된다. 그리고 실질적인 R&D 정책과 함께 규제 이행 여부를 판단하기 위한 이행 평가체제 마련도 필요하다.