KAIST, 반도체 공정가스 CF4 분해 촉매 개발

KAIST 생명화학공학과 최민기 교수 연구팀이 삼성전자 연구진과 공동으로 반도체 건식 식각 공정 등에 사용되는 온실가스 사불화탄소(CF4)를 분해하는 촉매를 개발했다고 3일 밝혔다. 연구팀은 알루미늄, 아연, 갈륨, 니켈, 코발트 등 여러 금속을 하나의 알루미네이트 결정구조에 고르게 섞는 엔트로피 안정화 원리를 적용해 고온·수분·불소 환경에서의 구조 변형을 억제했다.

새 촉매는 기존 알루미나 촉매 대비 CF4 분해 활성이 약 2.3배 높았고, 약 800℃에서 150시간 가혹 조건 실험에서 전환율이 98%에서 92%로 유지된 반면 기존 알루미나 촉매는 93%에서 48%로 떨어졌다. 연구팀은 산소 동위원소 추적을 통해 촉매 구조 내 산소가 먼저 CF4 분해에 쓰이고 수증기가 그 자리를 채우는 반응 경로를 확인했다.

CF4는 대기 중에서 약 5만 년 잔류하며 지구온난화 영향이 CO2보다 6,000배 이상 크다. 논문은 지승혁 박사후연구원이 제1저자로 참여해 'Angewandte Chemie International Edition'에 6월 게재됐다.