[서울=뉴스핌] 양태훈 기자 = 대원화성과 에프엔에스테크가 인공지능(AI) 반도체용 유리기판 공정에 쓰이는 화학적기계연마(CMP) 하부 패드(서브패드) 공동개발에 나섰다. 두 회사 모두 연마 소재 기술을 10년 넘게 축적해온 만큼 이번 협업이 실제 양산 공급으로 이어질지 주목된다.

15일 한국거래소에 따르면 대원화성은 이날 전 거래일 대비 2.85% 오른 3245원에 거래를 마쳤다. 1년 전인 2025년 7월 15일과 비교하면 5대 1 액면병합을 반영한 수정주가(4530원) 기준으로 28.37% 낮지만, 이달 1일 종가(2785원)보다는 16.52% 오르며 최근 반등 흐름을 보였다.

CMP는 연마액(슬러리)과 패드의 화학·기계적 작용으로 기판 표면의 미세한 요철을 깎아 평탄도를 맞추는 공정이다. CMP 패드가 기판과 직접 맞닿아 연마를 수행하고, 서브패드는 그 아래에서 압력을 분산하며 패드를 지지·완충한다. 유리기판은 대면적화할수록 균일 연마와 압력 제어의 난도가 높아진다. 대원화성은 서브패드가 압력 균일화와 함께 미세 크랙 저감, 엣지 치핑 최소화 등에 기여할 것으로 기대하고 있다.

이번 공동개발에서 에프엔에스테크는 유리기판용 대면적 CMP 패드를, 대원화성은 폴리우레탄(PU) 소재 기술을 활용한 서브패드를 맡는다. 두 제품의 조합을 최적화해 연마 압력의 균일성과 공정 안정성을 높이는 것이 목표다.

국제반도체장비재료협회(SEMI)에 따르면 지난해 세계 반도체 소재 시장 매출은 732억달러로 전년 대비 6.8% 늘어 역대 최대를 기록했다. 반도체 업계에서는 300mm 로직과 D램, 3차원(3D) 낸드 투자 확대를 배경으로 CMP를 포함한 공정 소재 수요가 지속 증가할 것으로 보고 있다.

고대역폭메모리(HBM) 생산 확대도 수요를 뒷받침한다. SEMI는 HBM과 DDR5 수요 증가로 2026년 D램 장비 투자가 전년보다 29% 늘어난 370억달러에 이를 것으로 예상했다. 적층 구조가 복잡해질수록 층별 표면 평탄도 관리가 중요해져 CMP 패드와 슬러리 등 소모성 소재 사용량이 늘어난다.

◆ 대원화성은 소재, 에프엔에스테크는 패드…따로 쌓은 연마 기술, 유리기판서 합류

대원화성은 폴리우레탄 소재 기술을 기반으로 연마 소재 제품군을 확장해 왔다. 회사는 2008년 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드 제조 특허를 확보하며 기술 기반을 마련했고, 이후 폴리우레탄 필름 제조, 이면 샌딩·수세, 내구성 향상 패드 등 소재 설계·가공 기술을 쌓았다. 2015년 'DANOX 유리연마용 PAD'를 연구개발(R&D) 실적으로 기재한 뒤 2018년 유리·웨이퍼 연마용 'T-SUBA', 2021년 'JD-2500 시리즈 반도체 연마 소재'로 적용 범위를 반도체 공정까지 넓혔다.

에프엔에스테크 역시 2013년 미국 이노패드테크놀로지의 CMP 패드 생산 기술과 관련 유·무형 자산을 인수해 소재 설계부터 생산까지 이어지는 기술 체계를 갖추고 있다. 2015년 반도체용 CMP 패드 국산화에 성공해 주요 반도체 제조사 납품을 시작했고, 2024년에는 HBM용 CMP 패드 개발·납품을 회사 연혁에 추가했다. 관련 특허도 미세 홈 구조, 다층 구조, 다공성 연마 패드, 웨이퍼 후면용 고경도 패드로 확대됐다. 2024년에는 삼성전자와 재생 연마 패드 특허를 공동 등록했다.

HBM용 제품은 이미 성과로 이어지고 있다.

현대차증권은 에프엔에스테크가 HBM용 CMP 패드 품질 승인을 거쳐 올해부터 공급을 확대하고 있으며, 다른 국내 메모리사를 대상으로 한 품질 평가도 진행 중이라고 분석했다. 평가를 통과할 경우 이르면 올해 말부터 공급이 시작될 수 있다는 전망이다. 유리기판용 CMP 패드에 대해서도 기술 개발이 완료된 것으로 보고, 고객사 품질 평가를 통과하면 공급이 가능할 것으로 내다봤다.

◆ '300mm서 2m급으로'…특허·시제품으로 쌓은 대면적 대응력

에프엔에스테크는 지난 3월 발표한 기업가치 제고 계획에서 유리기판용 CMP 패드의 '양산 안정화 및 매출 확대'를 목표로 제시했다. 실행 계획에는 대면적 CMP 패드 양산 평가 완료와 매출 증가가 포함됐다.

기존 웨이퍼용 CMP 패드가 300mm 수준인 데 비해 유리기판용 제품은 2m급 대면적 대응이 필요하다. 기판 면적이 커질수록 균일 연마와 수율 확보가 어려워지고, 유리는 연마 과정에서 미세 균열과 파티클 발생 위험도 크기 때문이다. 더욱이 기존 제품의 크기만 키워서는 대응하기 어렵고, 패드·서브패드의 물성 조합은 물론 장비와 공정 조건까지 함께 맞춰야 한다.

에프엔에스테크는 관련 연구개발을 통해 대응 역량을 갖춰 왔다. 과거 연구개발 실적에는 서브패드와 접착 소재 관련 과제가 포함돼 있다. 'CMP 공정용 폴리싱 패드 재활용 기술 개발' 과제에서 CMP 패드 가공, 재성형, 접착제·서브패드 개발을 진행해 '사업화 완료'로 분류했고, 'Oxide CMP용 Non-MOCA 폴리싱 패드 개발'에서는 우레탄 원료와 서브패드, 접착 소재 다양화를 연구했다. 재사용 CMP 패드 양산 기술 과제에서는 연마율과 경도, 기공률, 두께 편차 개선을 추진했다.

유리기판용 제품 준비도 단계를 밟아 왔다. 회사는 유리기판용 CMP 패드 소재·제조 기술을 축적하는 과정에서 국내외 특허 4건을 출원했고, 지난해 9월 시제품을 생산해 12월 고객사에 공급했다. 올해 1월에는 유리기판용 대면적 CMP 패드 양산 라인 구축 계획도 발표했다. 이번 공동개발에서는 대원화성과 대면적 유리기판용 패드·서브패드 조합 최적화를 추진한다.

에프엔에스테크는 부품소재 사업 비중을 높이는 데 주력하고 있다. 부품소재 매출 비중은 2024년 27.79%에서 2025년 47.27%로 확대됐고, 올해 1분기에는 65.97%까지 올랐다. 장비 매출 인식 시점에 따라 분기별 비중은 달라질 수 있지만 부품소재의 기여도가 커지는 추세다.

올해 1분기 부품소재 매출은 85억4091만원으로 전년 동기(53억3719만원)보다 늘었다. 같은 기간 연구개발비도 2억2513만원에서 5억3791만원으로 증가했다. 기업부설연구소의 연구 과제에는 HBM용 CMP 패드와 유리기판 연마용 패드가 올라 있고, 유리기판 공정장비와 유리관통전극(TGV) 가공 기술도 함께 개발 중이다. 

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