반도체와 우주항공 등 첨단산업에 필수적이지만 해외 의존도가 높았던 희귀가스. 포스코그룹이 이 핵심 소재의 국내 생산체계를 구축하며 공급망 자립의 새 길을 열었다. 그 중심에는 포스코의 원료 인프라와 고순도 정제 역량을 바탕으로 탄생한 산업가스 전문회사 포스코에어솔루션이 있다.

반도체와 우주항공을 움직이는 ‘희귀가스’

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반도체 회로를 만들고 인공위성을 움직이는 데 꼭 필요하지만, 그동안 대부분 수입에 의존해 온 소재가 있다. 바로 제논(Xe), 크립톤(Kr), 네온(Ne), 헬륨(He) 등 희귀가스다.

희귀가스는 공기 중에 극미량으로 존재하는 가스다. 제논과 크립톤은 반도체 제조공정뿐 아니라 인공위성·우주탐사선용 전기추력기의 추진제로도 활용된다. 네온은 반도체 웨이퍼에 미세한 회로를 새기는 리소그래피(Lithography) 공정에 사용된다. 헬륨 역시 반도체와 우주항공, 의료용 자기공명영상장치(MRI) 등 여러 분야에서 사용된다.

하지만 희귀가스를 생산하는 일은 쉽지 않다. 공기 중에 매우 적은 양만 존재하기에 희귀가스를 생산하려면 대규모 공기분리장치(ASU, Air Separation Unit)를 통해 많은 양의 공기를 처리해야 한다. 이 때문에 생산설비와 공급망이 일부 국가에 집중돼 있으며, 국내 기업들은 그동안 희귀가스 대부분을 미국, 중국, 우크라이나 등 해외에서 주로 수입해 왔다.

글로벌 공급망 위기 속에서 지정학적 리스크의 직격탄을 맞았던 대표적 품목도 바로 ‘희귀가스’였다. 희귀가스는 제품 생산에 들어가는 양은 많지 않지만, 공급이 중단되면 첨단산업의 전체 공정이 멈출 수 있다. 미래 핵심 산업을 움직이는 ‘작지만 결정적인 소재’, 포스코그룹이 희귀가스를 전략자원으로 주목한 이유다.

희귀가스 국산화를 위한 포스코그룹의 도전

포스코그룹은 국내 첨단산업 공급망을 안정시키고 미래 핵심소재 경쟁력을 확보하기 위해 희귀가스 사업을 전략적으로 추진해 왔다. 2021년 희귀가스 신사업 전담 조직을 신설한 뒤, 2023년 산업가스사업부로 조직을 확대 개편하며 사업화를 준비했다.

같은 해 12월 희귀가스 사업을 승인한 포스코그룹은 2024년 8월 광양에 법인을 설립했다. 당시 합작법인으로 출범한 법인은 이후 사업 구조와 운영체계를 정비했으며, 2026년 4월 ‘포스코에어솔루션’으로 사명을 전격 변경하며 포스코그룹 산업가스 전문회사로 새롭게 출발했다.

생산 거점도 빠르게 구축했다. 2025년 2월 전남 광양 동호안 1만 평 규모 부지에 고순도 희귀가스 생산공장을 착공했으며, 2026년 5월 공장 건설을 완료하고, 상업 판매 기반을 확보했다. 사업 승인부터 법인 설립, 공장 착공과 생산체계 구축까지 걸린 기간은 약 2년 반. 포스코그룹의 원료 인프라와 사업 역량을 바탕으로 고순도 희귀가스 생산 기반을 신속하게 완성했다.

광양에 구축한 희귀가스 생산체계

▲광양 동호안에 구축된 포스코에어솔루션 희귀가스 생산공장 전경

포스코에어솔루션은 광양 동호안 약 1만 평 부지에 고순도 희귀가스 생산공장을 구축했다. 공장의 연간 생산능력은 총 13만 Nm³로, 국내 반도체 시장 희귀가스 수요의 약 52%를 공급할 수 있는 규모다.

광양 희귀가스 공장의 가장 큰 경쟁력은 포스코 제철소와 가까운 곳에서 희귀가스 원료를 안정적으로 확보할 수 있다는 점이다. 제철소 산소공장에서 추출한 희귀가스 원료를 공급받아 고순도 제품으로 정제함으로써 원료 확보부터 제품 생산까지 이어지는 국내 공급체계를 갖췄다.

포스코에어솔루션은 공장을 건설하는 동시에 생산과 품질, 환경, 안전을 관리하는 시스템도 구축했다. ISO 9001 품질경영시스템, ISO 14001 환경경영시스템, ISO 45001 안전보건경영시스템 인증을 획득하며 상업 생산을 위한 운영 기반을 마련했다.

장인화 포스코그룹 회장은 2026년 6월 17일 열린 준공식에서 “글로벌 소재 공급망 불안정이 심화되는 가운데 반도체와 우주항공 등 국가 미래를 좌우할 첨단산업의 필수 소재를 우리 기술로 직접 생산해 안정적으로 공급할 수 있게 돼 매우 뜻깊다”며 “이번 준공은 단순한 공장 건설을 넘어 대한민국 첨단산업의 공급망 안보를 지키는 든든한 버팀목이 될 것”이라고 강조했다.

공기에서 첨단소재까지, 희귀가스는 어떻게 만들어질까?

▲ 포스코 광양제철소 산소공장의 대형 공기분리장치(ASU, Air Separation Unit) 전경

그렇다면 희귀가스는 어떻게 만들어질까? 포스코에어솔루션의 희귀가스는 포스코 제철소에서 시작된다. 제철소에서는 철강 생산에 필요한 산소와 질소를 얻기 위해 대형 공기분리장치(ASU)를 운영한다. 공기를 극저온으로 냉각한 뒤 각 성분의 끓는점 차이를 이용해 산소와 질소 등을 분리하는 설비다.

이 과정에서 공기 중에 극미량으로 들어 있는 네온과 제논, 크립톤도 함께 추출할 수 있다. 처음 추출한 가스에는 여러 성분과 불순물이 섞여 있는데, 이를 크루드 가스(Crude Gas)라고 한다.

포스코는 제철소 산소공장에서 크루드 가스를 추출하고, 포스코에어솔루션은 이를 공급받아 광양 공장에서 고순도 제품으로 정제한다. 정제가 끝난 제품은 순도와 불순물 함량을 검사한 뒤 전용 용기에 충전해 고객사에 공급한다. 포스코의 원료 생산 인프라와 포스코에어솔루션의 정제·품질관리 역량이 하나의 생산체계로 연결된 것이다.

포스코에어솔루션은 국내 최초로 4종 희귀가스에 대해 원료 조달부터 제품 생산까지의 밸류체인을 구축해 안정적인 양산 체제를 확보했다.

포스코에어솔루션 희귀가스, 우주항공 분야에서 가능성을 확인하다

포스코에어솔루션의 첫 희귀가스 제품은 우주항공 분야로 향했다.

2026년 5월 13일, 포스코에어솔루션은 상업 생산한 제논과 크립톤 제품을 한국항공우주연구원(KARI)에 첫 출하했다. 한국항공우주연구원은 인공위성·우주탐사선용 전기추력기에 두 제품을 적용해 품질과 성능을 평가했다.

전기추력기는 제논과 크립톤 같은 가스를 이온화해 분사하고, 그 반작용으로 인공위성의 궤도와 자세를 제어하는 장치다. 따라서 사용 가스의 순도와 품질이 일정해야 하며, 미세한 불순물도 추력기 성능에 영향을 줄 수 있다.

인공위성용 이온추력기 시험에서 가스가 추력기 밖으로 분사될 때 나타나는 플룸(Plume) 형상을 비교한 결과, 포스코에어솔루션 제품은 수입산 제품과 유사한 형상과 성능을 보였다. 이 밖에도 추력, 비추력, 양극 효율 등 홀추력기 기반 평가의 주요 지표에서 동등한 성능을 나타냈다.

엄격한 시험평가를 거쳐 2026년 7월 최종 ‘적합’ 판정을 받으며, 전기추력기 추진제 제품으로서의 적합성을 공식 인정받았다.

▲(왼쪽) 김대연 포스코에어솔루션 대표이사와 이일형 로이드인증원 한국지사 대표이사가 8월 6일 포스코센터에서 항공우주·방산 품질경영시스템 인증 수여식을 갖고 기념 촬영을 하고 있다. (오른쪽) AS9100D 인증서 모습

이 성과를 바탕으로 포스코에어솔루션은 항공우주·방산 품질경영시스템인 ‘AS9100D’ 인증을 획득하며 우주항공 분야에 필요한 품질관리체계도 완성했다.

AS9100D는 국제 품질경영시스템 표준(ISO 9001)을 기반으로 항공우주 및 방위산업의 엄격한 특수 요구사항을 반영한 글로벌 표준이다. 특히 미세한 품질 편차가 치명적인 결과로 이어질 수 있는 항공우주 및 방위산업 특성상 제품의 안전성, 공정 일관성, 완벽한 추적 관리 및 위험 관리 등 고도화된 품질보증 체계를 요구해 관련 희귀가스 제조산업 진입을 위한 필수 관문으로 꼽힌다.

포스코에어솔루션은 아시아 가스업체 가운데 처음으로 AS9100D 인증을 획득하며 글로벌 우주항공 시장이 요구하는 글로벌 수준의 품질을 입증해냈다.

우주항공에 이어 반도체 시장 진입 준비

우주항공 분야에서 첫 희귀가스 제품의 가능성을 확인한 포스코에어솔루션은 이제 반도체 시장 진입을 준비하고 있다.

반도체 제조공정에 새로운 소재를 공급하려면 고객사의 품질인증 절차(Qualification)을 거쳐야 한다. 제품의 순도와 불순물 함량, 품질의 일관성은 물론 실제 제조공정에 적용했을 때 문제가 없는지 확인하는 절차다. 장기간 같은 품질과 물량을 안정적으로 공급할 수 있는지도 함께 평가한다.

포스코에어솔루션은 2027년부터 국내 주요 반도체 고객사를 대상으로 제품 품질인증 절차를 진행할 계획이다. 고객사별 평가와 제조공정 적용시험을 거쳐 인증을 완료한 뒤 상업 공급을 단계적으로 확대한다는 구상이다.

반도체 제품 품질인증은 포스코에어솔루션이 구축한 국내 생산 기반을 실제 수입 대체로 연결하는 중요한 관문이다. 제품 공급이 본격화되면 국내 반도체 기업은 해외 조달망에 더해 새로운 국내 공급처를 확보할 수 있다.

대한민국 첨단산업의 글로벌 공급망 방파제로

▲ 산업가스로 연결되는 포스코그룹 핵심 산업 밸류체인

포스코그룹은 지난 7월 자원중심의 그룹사업 포트폴리오 재편을 발표하며 산업자원(철강), 전략자원(리튬, 희토류, 희귀가스 등), 에너지자원(LNG 등)을 아우르는 ‘트리플 코어(Triple-core)’ 체제를 구축해 ‘국가대표 핵심자원 공급자’로 도약한다는 비전을 발표한 바 있다.

포스코에어솔루션은 포스코의 제철 인프라와 희귀가스 정제 기술을 바탕으로 반도체와 우주항공 등 국내 첨단산업의 안정적인 공급망 파트너로 성장한다는 계획이다. 향후 희귀가스뿐 아니라 고부가가치 특수가스로 사업 영역을 넓혀 포스코그룹 산업가스 사업의 경쟁력도 강화해 나갈 방침이다.

공기 중에 극미량으로 존재해 눈에 잘 보이지 않는 희귀가스. 하지만 반도체 회로를 만들고 인공위성을 움직이는 첨단산업의 핵심 소재다. 포스코에어솔루션은 제철소에서 시작된 원료를 고순도 미래소재로 바꾸며 포스코그룹의 산업가스 사업과 국내 희귀가스 공급망에 새로운 길을 열고 있다.