공기 중 극미량으로 존재하는 희귀가스, 들어보셨나요? 최근 이 희귀가스가 반도체와 인공위성 등 첨단산업에 없어선 안 될 핵심 전략자원으로 주목받고 있는데요. 국내에서 반도체와 항공우주용 희귀가스 국산화를 이끌고 있는 기업이 바로 포스코에어솔루션입니다. 오늘은 포스코에어솔루션 김대연 대표이사와 함께 희귀가스가 산업 현장에서 어떤 가치를 지니는지, 또 포스코에어솔루션만의 경쟁력은 무엇인지 자세히 이야기를 나눠보도록 하겠습니다!

희귀가스란 공기 중에 극미량으로 존재해, 마치 공기 속의 진주처럼 희소성이 높은 가스를 말합니다. 화학적으로 반응성이 매우 낮아 다른 물질과 쉽게 결합하지 않으며, 분리·정제 과정도 까다로운 것이 특징이죠.

실제 공기 중 성분 구성을 살펴볼까요? 다양한 성분의 가스가 있지만, 특히 질소가 약 78%, 산소가 약 21%, 아르곤이 약 0.9%로 전체의 99% 이상을 차지합니다. 그밖에 네온(Ne), 크립톤(Kr), 제논(Xe), 헬륨(He) 등이 아주 적은 양으로 존재하는데요. 이들을 바로 희귀가스라고 부릅니다.

이런 희귀가스들은 다양한 산업에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 그중에서도 특히 최근 AI의 급격한 발전으로 반도체 산업의 중요성이 커지면서, 반도체 제조 공정에서 그 존재감이 더욱 커지고 있죠. 그럼 이들 가스가 각각 어떤 분야에서 활약하고 있는지 함께 살펴볼까요?

먼저 네온은 반도체 산업에서 빛으로 회로를 그리는 노광 공정에 사용되는 엑시머 레이저용 혼합가스의 주요 원료로 활용됩니다. 우리에게 상대적으로 익숙한 헬륨은 반도체 장비와 공정에서 열을 제어하는 냉각·열전달용 가스로 주로 사용되고 있죠. 제논과 크립톤은 반도체 공정에서 적층하고 난 뒤에 불필요한 부분을 깎아내는 식각 공정에 고순도 가스로 활용되고 있어요. 이중 특히 제논은 공기 중 농도가 약 0.1ppm에 불과할 정도로 매우 희귀한데요. 제논 1L를 생산하려면 생수병 약 1000만 병에 해당하는 공기가 필요하다고 하니, 그 희소성을 실감하시겠죠?

포스코에어솔루션은 바로 이 네온, 크립톤, 제논, 헬륨 네 가지 희귀가스를 국내에서 생산·공급하고 향후 해외 수출까지 추진하고 있는 회사입니다. 그동안 국내에서 사용되는 희귀가스는 대부분 글로벌 가스 기업으로부터 수입해 왔는데요. 포스코에어솔루션의 생산설비가 구축되면서부터는 희귀가스를 이제 국내에서도 안정적으로 공급할 수 있게 되었다고 해요. 연간 약 13만 노멀입방미터(N㎥) 규모의 생산설비를 갖추고 있으며, 이는 2024년 기준 국내 반도체 시장 수요의 약 52%를 공급할 수 있는 규모입니다. 포스코에어솔루션은 앞으로도 시장 상황과 수요를 살피며 생산 품목과 설비 규모를 단계적으로 확대해 나갈 계획입니다.

희귀가스가 반도체 공정을 넘어 항공우주 분야에서도 활용되고 있다는 사실, 아셨나요? 최근 우주산업은 미국과 중국의 우주 패권 경쟁, AI 기반 실시간 위성 데이터 분석 수요 확대 등에 힘입어 빠르게 성장하고 있는데요. 실제로 작년 한 해 동안 전 세계에서 발사된 위성 수가 이전까지 발사된 누적 위성 수를 뛰어넘을 만큼, 위성 산업의 성장세가 가파릅니다.

이 많은 위성이 우주에 도착한 뒤에는 궤도를 유지하고 위치를 조정하거나, 다른 위성과의 충돌을 피하기 위해 자세를 제어하고 이동해야 하는데요. 이때 활용되는 것이 바로 전기 추진체입니다. 전기 추진체의 대표적인 연료로 바로 제논과 크립톤이 활용되고 있습니다.

제논은 원자가 무거워 위성을 분출할 때 큰 힘이 가해지기 때문에 적은 양으로도 높은 추진력을 낼 수 있어 전기 추진체에 가장 널리 활용되고 있습니다. 반면 크립톤은 제논보다 가볍고 가격이 저렴해서 소규모 위성이나 위성 군집에 적합해 최근 그 활용성이 주목받고 있죠.

포스코에어솔루션은 공장 준공과 함께 제논과 크립톤 제품 판매를 시작했는데요. 이러한 결과는 준공 이전부터 제품 품질 경쟁력을 꾸준히 입증해 온 덕분입니다. 준공과 동시에 생산한 시제품은 지난 6월 한국항공우주연구원 성능 시험을 통과했고, 그 결과 제논과 크립톤 제품이 항공우주용 위성 전기 추진체 연료로 적합하다는 평가를 받을 수 있었죠. 또한 7월에는 항공우주 분야 제품 공급에 필요한 우주항공품질경영시스템 ‘AS9100’ 인증도 획득했다고요. 가스 소재 분야에서는 아시아 최초로 항공우주 품질 인증을 취득했다는 점에서 그 의미가 큽니다.

이쯤 되면 이런 의문이 드실 수도 있을 것 같은데요. 철강 회사인 포스코가 어떻게 희귀가스 사업을 시작하게 된 건지요! 그 출발점은 바로 철강 생산 공정에 필요한 산소와 질소를 대량으로 생산할 수 있는 설비가 갖춰져 있다는 점이었습니다.

철강을 생산할 때 산소는 쇳물 온도를 높이고 불순물을 제거하는 데 사용되고, 질소는 쇳물의 성분을 균일하게 섞는 교반과 설비 보호를 위해 대량으로 활용되는데요. 포스코 광양제철소와 포항제철소에는 대량의 산소와 질소를 생산할 수 있는 공기분리장치(ASU, Air Separation Unit)가 갖춰져 있어요. 공기를 분리하는 과정에서 산소와 질소뿐만 아니라 희귀가스의 원료가 되는 성분도 함께 얻을 수 있기 때문에 포스코는 희귀가스 원료를 경제적으로 확보하고 대량으로 생산할 수 있는 경쟁력을 갖출 수 있었던 것이죠!

포스코에어솔루션이 희귀가스 국산화에 성공하면서 이제는 특정 국가와 해외 공급업체에 대한 의존도를 낮출 수 있게 됐습니다. 실제로 2022년도 러시아-우크라이나 전쟁 당시에는 공급 차질 우려로 네온 가격이 무려 3000%~5000%까지 급등했고, 네온보다 단가가 높은 제논과 크립톤 가격도 300%~500%가량 큰 폭으로 상승한 바 있죠. 이처럼 희귀가스는 반도체나 인공위성 같은 첨단산업에 꼭 필요한 자원이지만, 생산할 수 있는 국가와 기업은 제한적인데요. 그렇기에 만약 공급망이 흔들리면 단순한 가격 상승을 넘어 한 국가의 첨단산업 전반에까지 영향을 미칠 수 있습니다.

따라서 국가 차원의 첨단산업 공급망 안보가 더욱 중요해지고 있는 요즘, 포스코의 대용량 공기분리 역량과 포스코에어솔루션의 희귀가스 생산 기술이 결합한 것은 희귀가스를 더욱 경제적으로 안정적으로 생산·공급할 수 있는 경쟁력을 확보했다는 점에서 큰 의미가 있습니다.

앞으로 포스코에어솔루션은 희귀가스 생산 공정을 안정화하고 제품 품질을 더 높여 나갈 계획입니다. 이를 바탕으로 반도체 분야에서는 품질 테스트를 거쳐 제품 경쟁력을 인정받고, 내후년부터 반도체 공정에 희귀가스를 본격적으로 공급할 예정입니다. 항공우주 분야에서는 늘어나는 인공위성과 함께 제논과 크립톤 수요가 증가할 것에 대비해, 글로벌 시장 진출을 목표로 다양한 기업과 협의를 이어갈 계획인데요. 국가 전략자원인 희귀가스 공급망 안정화에 기여할 포스코에어솔루션의 행보에 많은 기대 부탁드립니다!

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포스코그룹 산업가스 전문회사인 포스코에어솔루션이 세계적 권위의 인증기관인 로이드인증원(LRQA)으로부터 아시아 지역 최초로 항공우주 및 방산용 고순도 희귀가스 제조 분야 국제공인 인증인 ‘항공우주·방산 품질경영시스템(AS9100D)’ 을 획득했다.

포스코에어솔루션은 6일 서울 포스코센터에서 김대연 포스코에어솔루션 대표, 이일형 로이드인증원(LRQA) 한국지사 대표 등이 참석한 가운데 ‘항공우주·방산 품질경영시스템(AS9100D)’ 인증수여식을 가졌다.

포스코에어솔루션이 획득한 ‘항공우주·방산 품질경영시스템(AS9100D)’는 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.

포스코에어솔루션의 ‘항공우주·방산 품질경영시스템(AS9100D)’ 인증 획득은 희귀가스 제조 분야에서 아시아지역 최초라는 점과 함께 항공우주산업용 희귀가스 생산 국산화에 성공했다는 점에서 의미가 크다. 포스코에어솔루션은 이번 인증을 통해 기존 반도체·디스플레이용 희귀가스 중심의 사업 구조에서 항공우주 및 방산 분야로도 사업 영역을 확장시켜 발사 추진체에 필수적으로 사용되는 고순도 제논과 크립톤 등 희귀가스의 안정적인 공급 기반을 마련하며 미래산업용 희귀가스 자원 생산 전문기업으로서의 독보적 입지를 굳혀나간다는 방침이다.

포스코에어솔루션은 지난 6월 광양제철소 동호안 부지에 연산 13만 노말 입방미터(N㎥)* 규모의 고순도 희귀가스 생산공장을 준공하며 국내 최초로 4종 희귀가스에 대해 원료 조달부터 제품 생산까지의 value chain을 구축해 안정적인 양산 체제를 확보했다. 최근에는 한국항공우주연구원(KARI)이 진행한 인공위성 및 우주탐사선용 전기추력기 추진제 기술 개발테스트에서 수입산 제논(Xe) 및 크립톤(Kr) 가스와 동등한 성능을 보여 항공우주 분야에 적용 가능한 글로벌 수준의 품질을 입증해냈다.

*노말 입방미터(N㎥)는 유량 · 부피에서 쓰는 단위로 N은 표준상태(보통 0℃, 1기압)를 뜻하는 Normal의 약자, ㎥는 실제 운전 조건에서의 부피를 뜻함

포스코에어솔루션 김대연 사장은 “이번 AS9100D 인증을 통해 고순도 희귀가스 제조 역량과 품질경영체계가 글로벌 최고 수준이라는 것이 증명되었고, 글로벌 고객사들이 요구하는 우수한 품질을 바탕으로 항공우주 및 방산용 희귀가스 시장에서 신뢰받는 핵심 공급자로 자리매김 할 것”이라며 ” 고품질의 희귀가스를 안정적으로 공급해 포스코그룹 전략자원 포트폴리오의 한 축으로서 역할을 할 것”이라고 밝혔다.

이일형 로이드인증원 한국지사 대표는 인증서 전달과 함께 “엄격한 국제기준을 통과한 포스코에어솔루션의 희귀가스 품질인증은 아시아지역 최초라는 점에서 의미가 크고, 향후 글로벌 항공우주 산업발전을 위한 역할을 해줄 것으로 기대한다”고 함께 말했다.

포스코그룹은 지난 7월 자원중심의 그룹사업 포트폴리오 재편을 발표하며 산업자원(철강), 전략자원(리튬, 희토류, 희귀가스 등), 에너지자원(LNG 등)를 아우르는 ‘트리플 코어(Triple-core)’ 체제를 구축해 ‘국가대표 핵심자원 공급자’로 도약한다는 비전을 발표한 바 있다. 특히 전략자원 부분에서 반도체, 우주·항공 산업에 필수 소재인 희귀·특수가스를 전략자원으로 육성해 신성장 동력으로 삼고 국가 미래 산업 공급망 안정화에 앞장설 계획이다.

▲ (왼쪽부터)김대연 포스코에어솔루션 대표이사와 이일형 로이드인증원 한국지사 대표이사가 6일 포스코센터에서 항공우주·방산 품질경영시스템 인증 수여식을 갖고 기념 촬영을 하고 있다.

ChatGPT를 비롯한 생성형 AI 서비스가 일상 속으로 빠르게 들어오면서, AI 산업의 기반이 되는 반도체의 중요성도 더욱 커지고 있습니다. 반도체를 안정적으로 생산하기 위해서는 첨단 공정 기술뿐 아니라 네온, 크립톤, 제논과 같은 희귀가스의 안정적인 공급도 필수적인데요. 제철, 산업가스, 정제 기술을 바탕으로 반도체 산업의 든든한 공급망 역할을 강화하고 있는 포스코그룹의 미래 첨단산업 경쟁력을 살펴봅니다.

ChatGPT에게 “안녕?”이라고 인사하면 500㎖가량의 물이 증발한다는 사실, 알고 계시나요? AI의 핵심은 자연어 이해입니다. 우리가 “안녕?”이라는 말을 하면, 이를 듣고 이해한 다음에 반응하기까지 막대한 계산이 일어납니다.  AI가 문장을 단어 하나씩 따로 보지 않고, 주변 단어와의 관계까지 함께 이해하기 때문입니다. 그만큼 AI가 처리해야 할 정보와 연산량도 늘어나는데요. 이 계산을 위해 수천 대의 컴퓨터가 동원되고 엄청난 열이 발생하며, 이 열을 식히기 위해 냉각장치가 동원되죠. 우리 눈엔 보이지 않지만, AI를 사용할 때마다 막대한 에너지와 자원이 소모되고 있습니다. 

AI는 사용자가 질문을 아주 정교하게 하지 않아도, 의도를 넓게 해석해 더 자연스럽고 정확한 답변을 제공합니다. 포털 검색이 도서관에 가서 책을 꺼내는 거라면, AI에게 질문하는 건 직접 책을 써주는 것과 같습니다.

올해 초 CES2026*에서 젠슨 황은 “2026년은 인퍼런스(Inference)의 시대가 될 것”이라고 말했습니다. 인퍼런스는 우리말로 ‘추론’이라고 번역할 수 있는데요. 젠슨 황에 따르면, AI를 이용하면서 우리가 질문을 던지고 AI가 답변하는 인퍼런스의 비용이 훨씬 커지기 시작하고 있다고 합니다. AI가 대중화하면서 학습 비용도 크게 들지만, AI를 이용하며 발생하는 인퍼런스 비용 또한 많이 드는데, 이 증가 속도가 AI 기업들의 예측보다 더 빠르다고 하죠.

이처럼 AI 서비스의 확산은 보이지 않는 연산, 전력, 냉각 인프라 수요를 빠르게 키우고 있습니다.  그리고 이러한  수요를 안정적으로 뒷받침할 AI 산업 기반의 중요성도 함께 커지고 있습니다.

*CES(Consumer Electronics Show) : 미국 라스베이거스에서 매년 1월에 열리는 세계 최대 규모의 전자·IT 전시회

엔비디아 CEO 젠슨 황은 AI 산업을 크게 다섯 층으로 이루어진 하나의 케이크에 비유합니다. 많은 사람들이 AI라고 하면 ChatGPT나 Gemini 같은 생성형 AI 모델만을 떠올리지만, 실제로 AI 산업은 훨씬 더 복잡한 구조 위에서 작동한다는 것인데요. 젠슨 황은 이 구조를 위에서부터 애플리케이션, 모델, 인프라, 반도체, 에너지라는 다섯 개의 층으로 설명합니다.

결국 젠슨 황이 말하는 핵심 메시지는 AI가 단순한 소프트웨어 기술이 아니라 애플리케이션부터 전력 인프라까지 이어지는 거대한 산업 구조라는 점입니다. 우리가 사용하는 AI 서비스 하나가 등장하면 그 아래에서 모델, 데이터센터, 반도체, 전력 산업까지 함께 성장하는 구조라는 것이죠.

AI 발전 과정에서 중요한 역할을 하는 것이 바로 반도체입니다. AI 성능 경쟁은 결국 더 많은 데이터를 더 빠르게 처리하는 능력으로 이어집니다. 실제로 대규모 데이터 학습이 성능 향상을 이끌며 AI의 가능성을 크게 확장시켰는데요.  AI가 더 빠르게 학습하고 더 정확하게 판단하려면, 이를 뒷받침하는 고성능 컴퓨팅 인프라가 필수죠. AI 경쟁은 이제 더 빠른 처리 속도, 더 큰 메모리, 더 큰 저장 용량을 확보하는 싸움으로 이어지고 있습니다. 즉, 반도체는 AI 시대의 기반 산업이자 기술 경쟁력을 좌우하는 핵심 인프라라고 할 수 있습니다.

반도체 산업은 한 기업이나 한 국가만으로 완성되는 구조가 아니라 글로벌 공급망 위에서 움직이는 거대한 생태계입니다. 원자재, 부품, 장비, 물류 중 어느 한 부분에만 병목이 생겨도 전체 생산과 출하에 영향이 발생할 수 있습니다. 실제 코로나 시기에는 작은 부품 하나로 자동차 생산이 멈췄던 사례가 있죠.

최근 국제 정세처럼 예기치 않은 변수는 반도체 원재료와 공급망 안정성에 영향을 줄 수 있어, 공급망 리스크 관리의 중요성이 더욱 커지고 있습니다. 따라서 반도체 경쟁력은 생산 능력만이 아니라 안정적인 조달·물류·협력 네트워크를 얼마나 견고하게 구축하느냐에 달려 있습니다.

반도체는 원자 단위의 초미세 공정으로 만들어지는 산업입니다. 그만큼 생산에 필요한 소재와 가스도 극도로 높은 순도가 요구되죠. 특히 네온(Ne), 제논(Xe), 크립톤(Kr) 등 희귀가스를 단순히 많이 만드는 것이 아니라, 불순물을 거의 완전히 제거한 초고순도 품질이 핵심입니다.

우리나라는 제철·산업단지의 가스 분리·정제 설비(ASU)* 같은 기반을 갖고 있어, 이를 고도화하면 반도체용 희귀가스 공급 역량을 충분히 키울 수 있습니다. 지금까지는 부산물로 보이던 자원도 기술을 더하면 전략 소재로 전환될 수 있습니다. 이는 국내 산업의 새로운 성장 기회이기도 합니다. 결국 AI 시대의 반도체 경쟁력은 칩 생산뿐 아니라, 초고순도 가스와 소재를 안정적으로 확보하는 역량까지 포함하는 종합 경쟁력입니다.
*ASU(Air Separation Unit) : 공기를 압축·냉각하여 액화한 뒤, 성분들의 끓는점 차이를 이용해 산소, 질소, 아르곤 등을 분리·생산하는 산업 설비

▲지난 6월 17일 열린 포스코에어솔루션 희귀가스공장 준공식 모습.

포스코그룹의 희귀가스 사업이 주목받는 이유도 여기에 있습니다. 포스코그룹의 산업가스 전문회사인 포스코에어솔루션은 포스코 제철소 산소공장에서 추출한 원료가스를 고순도 희귀가스로 정제해 제논, 크립톤, 네온을 생산하고 있습니다. 이를 통해 국내 반도체용 희귀가스 수요의 약 52%를 공급하는 한편, 전량 수입에 의존하던 반도체·우주항공용 희귀가스의 국산화에도 기여하고 있습니다.

장인화 회장은 준공식 기념사를 통해 “글로벌 소재 공급망 불안정이 심화되는 가운데 반도체와 우주항공 등 국가 미래를 좌우할 첨단 산업의 필수 소재를 우리 기술로 직접 생산해 안정적으로 공급할 수 있게 돼 매우 뜻깊다”며 “이번 준공은 단순한 공장 건설을 넘어 대한민국 첨단 산업의 공급망 안보를 지키는 든든한 버팀목이 될 것”이라고 강조했습니다.

포스코그룹은  고순도 희귀가스 공장 준공을 계기로 향후 철강 사업과 연계한 다양한 특수가스 사업으로 포트폴리오를 확대할 계획인데요. 포스코가 보유한 세계 최고 수준의 제철 인프라와 가스 정제 기술력을 결합해 철강 및 이차전지 소재 생산에 필요한 산소·질소 공급은 물론 고부가가치 희귀·특수가스 시장을 선도한다는 전략입니다.

AI 산업의 성장은 결국 반도체와 이를 뒷받침하는 희귀가스 공급망 위에서 완성됩니다. 포스코그룹은 산업가스와 희귀가스 국산화 역량을 바탕으로 반도체 생태계의 핵심 기반을 강화하며, 첨단산업의 지속 가능한 성장을 뒷받침하고 있습니다.

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포스코경영연구원 주영근 수석연구원

올드 스페이스에서 뉴 스페이스로! 민간이 주도하는 우주산업 재편

최근 글로벌 우주산업은 국가 주도의 ‘올드 스페이스(Old Space)’에서 스페이스X, 블루 오리진(Blue Origin), 버진 갤럭틱(Virgin Galactic), 플래닛 랩스(Planet Labs) 등 민간 주도의 ‘뉴 스페이스(New Space)’로 패러다임이 변화하고 있습니다.

2024년 기준 글로벌 우주산업 규모는 전년 대비 7.8% 성장한 약 4,760억 달러로, 2034년에는 1조 달러에 이를 것으로 전망되는데요. 우주와 국방 분야에 특화된 분석·엔지니어링 컨설팅 회사 브라이스텍(BryceTech)은 위성 산업이 전체 우주산업의 71%를 차지하고 있으며, 2024년 우주산업에 약 1400억 달러의 예산이 배정됐고 민간 투자는 80억 달러에 달한다고 밝혔습니다.

우주산업의 급성장은 미국과 중국의 패권 경쟁과 맞물려 있는데요. 미국은 트럼프 2기 우주 팽창주의(Manifest Destiny in Space) 전략* 아래 스페이스X, 블루 오리진 등 민간기업을 국방우주망에 통합하여 군사·민간 겸용 기술을 군사화하고 있습니다. 미국의 대표적 저궤도 위성 프로젝트인 스타링크는 2030년까지 4만 2,000기 운영을 목표로, 지난해 8월 기준 8,090기를 궤도에 올려 전 세계 70여 개국에서 서비스를 제공하고 있죠.
*우주 팽창주의(Manifest Destiny in Space) 전략: 트럼프 대통령은 취임 연설에서 미국의 팽창주의와 탐험주의로의 복귀를 촉구하면서 ‘명백한 운명’(manifest destiny)에 따라 화성에 미국 우주비행사를 보내 성조기를 꽂게 할 것임을 밝혔다.

한편 중국은 ‘우주 강국화’ 전략 아래 위성항법시스템을 완성하고 고해상도 정찰위성과 전자전*·위성요격** 능력을 강화하는 등 전략적 자립을 통해 미국과의 기술 격차를 줄이는 데 집중하고 있습니다. 중국의 대표적 저궤도 위성 프로젝트인 첸판(千帆)은 2030년까지 1만 5,000기 운영을 목표로 2024년부터 시험 위성을 발사해 초기 네트워크를 구축하고 있습니다.
*전자전 : 적의 전자기 스펙트럼을 제어해 공격·방어·지원을 수행하는 군사 활동
**위성요격 : 인공위성을 발사체로 요격해 파괴·정지시키는 군사 활동

우주산업의 변화는 여기서 끝이 아닙니다. 그동안의 우주산업은 위성 제작·발사 등 인프라 구축 중심의 업스트림(Upstream) 분야가 주를 이뤘으나, 최근에는 위성 데이터를 처리·활용하는 다운스트림(Downstream) 분야가 주목받고 있습니다. 2024년 업스트림 시장 규모는 약 730억 달러로, 위성 및 발사체 제조가 80%, 발사 서비스가 20%를 차지했는데요. 특히 2024년 위성산업 매출은 지상 장비(GNSS, 위성항법시스템) 1,553억 달러, 위성 서비스 1,083억 달러, 위성 제조 200억 달러, 발사 서비스 93억 달러로 향후 위성 데이터 활용이 증가함에 따라 다운스트림 시장이 더 확대될 것으로 예상됩니다.

제논, 크립톤 등 희귀가스 수요 증가

영상 처리·분석 기술 고도화와 데이터 활용도 향상, 정부와 민간의 인프라 관리, AI를 활용한 실시간 위성 데이터 감지가 가능해지면서 인공위성 수요는 날이 갈수록 증가하고 있습니다. 이에 따라 인공위성이 궤도를 바꾸거나 위치를 조절할 때 쓰이는 추진제(추진력을 위해 분출되는 물질)로 제논과 크립톤 같은 불활성가스가 널리 활용되고 있는데요.

인공위성은 연료를 태워 추진하는 일반 로켓과 달리 이온추진* 엔진을 활용해 이동합니다. 제논, 크립톤 가스에서 전기 입자인 이온을 우주 밖으로 빠르게 쏘면, 입자가 빠져나가는 반대 방향으로 위성이 밀리듯 움직이는데요.
*이온추진(Electric Propulsion, EP): 제논 등 기체에 전기를 가해 원자를 이온화한 뒤, 높은 전압으로 이온을 초고속 분사하여 추진력을 얻는 기술

제논은 원자가 무거워 위성을 분출할 때 큰 힘을 가하기 때문에 적은 양으로도 큰 추진력을 낼 수 있고, 이온화에 필요한 에너지가 적어 고성능·장기간 임무용 위성에 적합하지만 가격이 비싸다는 단점이 있습니다. 대표적으로 NASA의 소행성 탐사선 ‘프시케(Psyche)’는 제논 이온을 분사하는 태양전기추진(Solar Electric Propulsion) 방식을 사용하고 있죠. 반면 크립톤은 제논보다 가볍고 저렴해 소규모 위성이나 위성 군집에 적합하여 스타링크 같은 대규모 인터넷 위성 네트워크 엔진에 사용되고 있습니다.

위성수 증가에 따라 궤도 유지, 충돌 회피, 재기동이 늘어나면서 이온추진 표준화가 더욱 가속화되고 있는데요. 스타링크 등 통신용 저궤도 통신위성 위주에서 고궤도·원거리용 연료로 확대되면서 최근 제논과 크립톤의 소비량은 약 7배 증가했습니다. 제논과 크립톤은 공기에서 매우 낮은 농도로 회수되고 지리와 정치, 반도체·의료 산업 수요 등 여러 이유로 공급망 변동성이 큰데요. 이에 스타링크는 초기 위성에 크립톤 기반 홀 추진기(Hall thruster)*를 적용해 비용과 조달 유연성을 확보했으나 최근 아르곤으로 전환하는 등 이온추진 연료 다변화를 시도하고 있습니다.
*홀 추진기(Hall thruster) : 자기장을 이용해 추진제(제논, 크립톤 등 불활성가스)를 이온화하고 가속해 추진력을 얻는 고효율 전기 추진 시스템의 일종

포스코그룹, 글로벌 우주산업 경쟁력에 기여할 기회

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

포스코그룹은 희귀가스 공급망 교란을 대비하고, 우주산업 밸류체인에서 전략적 지위를 확보하기 위해 광양제철소 대형 공기분리장치 ASU(Air Separation Unit)의 제논·크립톤 회수율과 수율을 제고하고, 생산 최적화를 통해 희귀가스 생산을 극대화하고 있습니다.

▲2024년 11월 포스코홀딩스와 중국 중타이 크라이오제닉 테크놀로지가 합작투자한 포스코중타이에어솔루션이 광양 동호안 부지에 고순도 희귀가스 공장을 착공했다.

나아가 고순도 희귀가스 생산설비 관련 전문 기술을 보유하고 있는 중국 중타이 크라이오제닉 테크놀로지와 합작해 99.999% 고순도 희귀가스 공장을 건설하여 제논과 크립톤을 안정적으로 확보할 계획인데요. 또한, 인공위성 추진제의 해외 의존도를 줄일 수 있도록 한국항공우주연구원과 협력하여 인공위성 연료용 희귀가스 배합기술을 개발하고 있습니다. 이를 통해 인공위성 추진제 분야에서 안정적인 공급망을 구축하고, 글로벌 우주산업 밸류체인에서 핵심 공급자로서의 입지를 확보할 계획입니다.

민간 주도로 인한 급성장으로 미래 우주산업의 성장 속도와 범위를 결정짓는 중요 자원으로 부상한 희귀가스의 공급망 확보가 글로벌 우주산업의 경쟁력에 영향을 줄 것으로 예상됩니다.

* 참고자료
– Satellite Industry Association(SIA), ‘25.5., 2024 Global Satellite Industry Revenues
– Advanced Television, ‘25.10.22., Report: Satellite industry 71% of global space economy in 2024
– 연합뉴스, ‘25.12.3., 한국에서도 스타링크 된다…4일 본격 개통
– Growth Research, ‘25.8.18., [위성 산업보고서] 위성, 어디까지 올라가는 거예요?
– 조선일보, ‘24.7.9., [시사체크! 키워드 / 국제우주정거장(International Space Station·ISS)] 총알 8배 속도로 지구 주변 도는 ISS… 6년 뒤 남태평양 바다에 떨어진대요
– NASA, ‘23.10.13., Psyche Exploring a metal-rich world
– Center for Space Policy and Strategy, ‘23.7.18., Star: Shining light on space supply chain risk

포스코가 4월 22일 한국항공우주연구원(이하 항우연) 위성우주탐사연구소와 항공우주 희귀가스* 연료 기술개발을 위한 업무협약(MOU)을 대전 항우연 본원에서 체결했다.
*공기 중에 극히 미량으로만 존재하는 네온(18ppm), 제논(0.09ppm), 크립톤(1.1ppm)을 일컫으며, 주로 반도체, 디스플레이, 인공위성 추진 연료 등 첨단 산업에 사용된다.

▲포스코와 한국항공우주연구원이 4월 22일 항공우주 희귀가스 연료 기술 개발을 위해 업무협약을 체결했다. 왼쪽부터 정석모 포스코 산업가스사업부장, 전형열 항공우주연구원 위성우주탐사연구소장.

이번 협약은 인공위성 연료용 희귀가스 국산화와 국내 안정적 연료 공급 기반을 마련하여 인공위성 추진제의 해외 의존도를 줄이는 것을 목표로 한다.

포스코는 누리호와 같은 한국형 발사체 추진력 향상과 안정적인 운용에 필요한 액체산소 등 일반 산업가스(질소, 알곤, 헬륨 등)를 직접 공급함으로써 한국 항공우주 역량을 강화하고 글로벌 시장에서 경쟁력을 높이는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대한다.

▲협약식에 참석한 포스코 산업가스사업부와 항우연 위성우주탐사연구소 직원들이 환하게 웃으며 앞으로의 협력을 다짐하고 있다.

정석모 포스코 산업가스사업부장은 “이번 MOU 체결은 포스코그룹이 한국 우주산업 발전에 기여할 수 있는 소중한 기회”라며, “포스코중타이에어솔루션의 희귀가스 생산 기술과 포항산업과학연구원(RIST)의 기술개발 능력이 국내 항공우주 경쟁력을 강화할 것”이라고 강조했다.

전형열 항우연 위성우주탐사연구소장은 “이번 협력은 항우연이 추진하는 우주기술 개발에 큰 힘이 될 것이다. 특히, 인공위성 추진제용 희귀가스 국산화는 한국 우주항공산업의 기술적 도약을 위한 중요한 발판이 될 것이다.”라고 밝혔다. 또한 “이번 협약을 통해 한국의 우주산업이 한 단계 더 도약할 수 있도록, 포스코그룹과 긴밀히 협력하여 혁신적인 연구개발을 지속해 나가겠다”고 덧붙였다.

포스코중타이에어솔루션이 8월 26일 출범해 고순도 희귀가스 생산사업에 본격 참여한다.

포스코중타이에어솔루션은 포스코홀딩스와 중국 중타이 크라이어제닉 테크놀로지(이하 중타이社)가 각각 75.1%, 24.9% 지분을 가진 합작 법인이다. 중타이社는 중국 선전거래소에 상장된 가스관련 설비 제작과 엔지니어링 전문기업으로, 희귀가스 생산설비와 공기분리장치 등 가스 분야 전문기술을 보유하고 있다.

고순도 희귀가스는 주로 반도체, 디스플레이, 인공위성 추진체 등 첨단산업에 사용되는 순도 99.999%의 네온(Ne), 제논(Xe), 크립톤(Kr) 가스를 말한다.

이 희귀가스는 공기 중 극도로 적은 양만 존재해, 제철소에 있는 대형 공기분리장치가 있어야 생산이 가능하다. 또 대형 공기분리장치에서 나온 희귀가스는 순도가 41% 이하이기 때문에, 반도체 생산에 사용하려면 고순도 정제작업을 필수적으로 거쳐야 한다.

지금껏 고순도 희귀가스는 미국, 중국, 우크라이나 등 해외에서 주로 수입해 왔다. 국내에서는 포스코가 유일하게 대형 공기분리장치를 보유하고 있어, 고순도 희귀가스를 생산할 유리한 전제조건을 갖추고 있다.

포스코중타이에어솔루션은 올해 11월부터 광양 동호안 남측 39000㎡ 부지에 고순도 희귀가스 생산공장 착공에 들어간다. 2025년 4분기부터는 상업 생산을 시작할 계획이다. 이렇게 생산한 고순도 희귀가스는 삼성전자, SK하이닉스, 인텔 등 국내외 반도체기업에 공급하기로 했다.

포스코중타이에어솔루션은 이번 사업으로 대부분 수입에 의존하던 반도체용 고순도 희귀가스를 국산화해 공급망 안정화를 이끌 예정이다. 또 제철소 대형 공기분리장치에서 나온 희귀가스를 고수익 제품으로 가공함으로써 포스코그룹의 산업가스 사업 포트폴리오를 확대하기를 기대하고 있다.

정순구 포스코중타이에어솔루션 사장은 “우리 회사는 포스코 산업가스사업부에서 시작해 희귀가스 설비구축에 대한 충분한 역량을 갖추고 있다. 앞으로 고순도 희귀가스 생산설비와 생산 시스템을 안전하게 구축할 계획이다.”라고 말했다.

▲포스코중타이에어솔루션 임직원들이 8월 26일 창립을 맞아 기념사진을 찍고 있다. 사진 왼쪽 네 번째 정순구 포스코중타이에어솔루션 사장.