3S 사업 내용 - 칼로리메타 및 환경구현장치, 웨이퍼 캐리어(FOSB), 에어컨압축기

3S는 반도체 웨이퍼 캐리어 사업과 환경시험장치 사업을 주요 사업으로 영위하고 있습니다. 3S의 종속회사인 상해삼에스공조기술유한공사는 환경시험장치 사업을 수행하고 있습니다.

 

 

가. 반도체 웨이퍼 캐리어 사업

(1) 산업의 특성

반도체는 시스템산업 발전의 원동력 역할을 담당해왔으며, 인공지능, 로봇기술, 생명과학 등과 같은 4차 산업혁명을 선도하는 핵심 중추 산업으로 발전하였습니다. 더불어 최근 인공지능 및 자율주행자동차에 대한 비전이 구체화되고 있어 반도체 시장이 빠른 속도로 커지고 있습니다.

당사가 영위하고 있는 반도체 웨이퍼캐리어 사업은 반도체 주재료인 실리콘 웨이퍼를 운송할때 사용되는 웨이퍼 이송박스를 생산하는 사업입니다. 실리콘 웨이퍼는 반도체의 근간이 되는 소재로 거의 모든 전자 기기의 핵심 부품이며 대부분의 반도체 기기, 칩 제작의 기판재료로 사용되며 중요한 역할을 담당하고 있기에 취급에도 상당한 주의가 필요합니다. 실리콘 웨이퍼 시장은 시장 참여자가 제한적이어서 비교적 안정적인 환경 속에서 성장을 하고 있으며, 반도체 웨이퍼캐리어는 실리콘웨이퍼 출하량에 영향을 받고 있습니다. 

(2) 품목별 특성

반도체 웨이퍼 캐리어는 사용 용도에 따라 종류가 나뉘어집니다. 웨이퍼 생산업체 공정 내에서 사용되는 박스가 O/C, 웨이퍼 생산업체에서 반도체 생산업체로 이동시 사용되는 박스가 FOSB이며, 반도체 생산업체 공정 내에서 사용되는 박스가 FOUP입니다.

①  FOSB (Front Opening Shipping Box)

FOSB는 웨이퍼 생산업체에서 완성된 웨이퍼를 반도체 생산업체로 출하 수송하는데 이용되는 클린진공박스를 말합니다. 일종의 플라스틱 케이스지만 반도체의 특성상 물리적, 화학적 특수성이 엄격하게 요구되는 특수용도의 케이스입니다.

완성된 웨이퍼는 웨이퍼면적 대비 두깨가 얇고 오염에 취약하며, 휘거나 깨지기 쉬으므로 취급시 상당한 주의가 필요하기에 정밀도의 기술력을 필요로 하는 FOSB가 반드시 필요합니다. 또한 웨이퍼는 곧 반도체 생산업체의 수율 문제와 직결되므로 FOSB의 역할이 중요합니다.

FOSB의 경우 웨이퍼사와 반도체사가 동시에 사용하는 제품인만큼, 두 업체 모두 완벽하게 적용가능해야 하므로 웨이퍼사와 칩메이커사에 공정테스트가 함께 진행되며, 테스트가 매우 까다롭고 장기화되는 특성을 지니고 있습니다. 이에 진입장벽이 상당히 높은 시장이며, 생산기술 향상 및 숙련도 등을 높이기까지 오랜 시간이 소요되는 특징이 있어 투자와 양산의 시차가 존재합니다.

FOSB는 정밀한 기술력을 필요하기에 전 세계적으로 단 4개사만이 그 생산기술을 보유하고 있습니다. 미국의 Entegris, 일본의 Miraial, Shinetsu Polymer, 그리고 한국의 당사만이 그 생산기술을 보유하고 있으며, 국내에서는 당사만이 생산기술을 보유하고 유일하게 생산 및 납품을 하고 있습니다.

또한 당사의 FOSB에 사용되는 주요 원재료는 특수 폴리카보네이트(polycarbonate)이며, 일반적인 재료가 아닌 특수한 성질의 재료여서 수지 선정이 까다롭습니다. 당사 역시 다양한 시행착오를 걸쳐서 확보한 주요 원재료이며, 이로 인해 제품의 진입장벽이 더욱 높아졌다고 해도 과언이 아닙니다. 

② FOUP (Front Opening Unified Pod)

FOUP은 반도체 제조사의 공정 내 반송에 사용되는 공정간 이송용기입니다. 반도체 제조공정(Fab.)에서 사용을 하고 있어서 FOSB에 비해 상대적으로 화학적인 요구사항이 많은 제품입니다.

특히 반도체용 웨이퍼는 반도체 제조과정에서 웨이퍼를 외부 충격으로부터 보호하고 외부의 오염물질로부터 오염되지 않도록 극도의 청결한 상태를 유지해야 합니다. 또한 Device 생산의 수율 확보에도 직결되는 반송용기이기 때문에, 반도체사에서의 사용 요구도 공정의 미세화에 따라 엄격도가 증가하고 있습니다. 특히나 미세 공정으로 갈수록 공정 내부 청결도 유지를 위한 운영비용 부담을 줄이기 위해 FOUP의 역할이 더욱 증대되고 있습니다.

현재 FOUP의 생산이 가능한 국내 제조사는 없으며, 국내외 반도체 제조사는 미국과 일본의 제품을 전량 사용하고 있는 상황입니다. FOUP은 평균 3~4년 정도 사용 후 교체되는 방식으로 사용하고 있으며, 불량으로 인한 교체율은 연평균 약 25%입니다.

③ O/C (Open Cassette)

O/C는 웨이퍼 제조 공정에 사용되는 웨이퍼용 카셋트이며 잉곳에서 컷트한 웨이퍼를 운송하는 용기로 사용업체는 웨이퍼 제조사입니다.

현재 O/C의 생산이 가능한 국내 제조사는 당사가 유일하며, 일본의 2개사에서만 생산하고 있습니다. 국내 웨이퍼 제조사인 SK SILTRON사와 GlobalWafers(구, MEMC Korea)사는 현재 300mm 웨이퍼를 생산하고 있으며, 현재 O/C를 일본으로부터 전량 수입하여 사용하고 있습니다.

(3) 산업의 성장성

- 실리콘 웨이퍼 시장의 수익성

실리콘웨이퍼 수요는 전방 산업인 반도체경기에 의해 직접적인 영향을 받고 있으며 반도체 산업 성장률과 유사한 성장률을 보이고 있습니다.
최근 몇년 사이 전세계 스마트폰, 태블릿PC 등 신규어플리케이션의 지속적인 성장에 힘입어 반도체 비중이 증대되었으며, 사물인터넷시장의 가파른 성장세로 인해 실리콘웨이퍼 출하량은 지속적으로 증가하고 있습니다. 특히 2018년도에는 웨이퍼 출하량 증가 및 웨이퍼 부족현상으로 인한 웨이퍼 판매단가 상승이 이루어지면서 연간 판매금액 규모가 처음으로 100억$를 넘는 최고치를 기록하였습니다.

지난해 웨이퍼 출하액은 111억5000만달러(약 13조2139억원)로 2018년 113억8000만달러(약 13조4864억원)에서 1.8% 감소하는데 그쳤습니다. 출하량이 비슷했던 지난 2017년 출하액(87억 달러)과 비교하면 무려 29% 올랐습니다. 이는 수익성이 이전보다 좋아짐을 보여주고 있습니다. 수익성이 좋아진 이유는 실리콘 웨이퍼 업체들이 선 설비투자 후 판매계약에서 선 판매계약 후 설비투자로 전략을 바꾼 영향으로 보여집니다.

 

 실리콘 웨이퍼 출하량, 매 출액  (출처: SEMI)

2020년 이후로 COVID-19 대유행등의 압력에도 기업과 서비스의 세계화로 인하여 디지털화가 가속되고 있으며 향후 실리콘웨이퍼의 지속적인 성장이 예측됩니다. 실제로도 2021년 1분기 생산수량은 2020년 4분기보다 4% 증가한 결과를 보여주고 있습니다. 

 

 실리콘 웨이퍼 예상 출하량 (출처 : SEMI)

 

(4) 영업 현황

①  FOSB (Front Opening Shipping Box)

당사의 주력 생산품목은 300mm FOSB 이며, 2009년 10월부터 국내외 웨이퍼사를 통해 반도체사에 공급중에 있습니다. 현재 당사의 FOSB 국내 시장점유율은 약 10%입니다.

당사는 FOSB 국산화 성공에 따른 인식 강화, 우수한 품질력, 물류 비용 및 단가 경쟁력 우위 등 당사의 장점들을 기반으로 지속적인 신제품 출시를 해왔으며, 지식경제부가 주관하는 "2011년 차세대 세계일류상품"에 선정되어 그 기술력을 인정받았습니다.

당사에서 주력 생산하고 있는 300mm FOSB의 경우 최근 몇년 사이 FOSB 재사용의 증가로 인해 시장이 정체되고 있지만 전체적인 반도체 시장의 성장으로 인해 조금씩 판매량이 증가하고 있습니다. 또한 당사는 제품의 원가율을 낮춰 가격 경쟁력을 높이는 동시에 품질경쟁력을 높이고자 노력하고 있으며, 신규 업체 납품을 위해 중국 등 해외 영업에도 힘쓰고 있습니다.

② FOUP (Front Opening Unified Pod)

당사는 2009년 5월부터 FOUP 개발을 시작하여 2013년 9월, 안성 제2공장에서 양산을 위한 시사출에 성공하였습니다. FOUP은 당사가 현재 주력 생산하고 있는 FOSB와 동일한 장비를 사용하여 생산이 가능한 품목으로써 큰 비용이 들지 않고 생산이 가능합니다. FOUP의 생산이 가능한 국내 제조사는 없으며, 국내외 반도체 제조사는 미국과 일본의 FOUP을 전량 사용하고 있습니다.

최근들어 반도체 제조공정에 사용되는 특수 용도용 캐리어에 대한 개발 및 생산 의뢰가 국내외로부터 들어오고 있으며 업체들과 긴밀하게 협조하며 개발중에 있습니다.

③ O/C (Open Cassette)

O/C(Open Cassette, 웨이퍼 제조공장용 웨이퍼 운송용기)는 웨이퍼 제조 공정에 사용되는 웨이퍼용 카셋트이며 잉곳에서 컷트한 웨이퍼를 운송하는 용기입니다. 현재 O/C의 생산이 가능한 국내 제조사는 당사 이외에는 없으며, 일본의 2개사에만 생산을 하고 있습니다.

최근에는 국내 업체들과 협력하여 웨이퍼 제조공정에 사용되는 O/C 응용 캐리어를 개발중입니다.

 

 

나. 환경장치사업

당사는 칼로리메타, 환경시험장치 등을 제조자 설계생산 방식으로 개발·설계·생산·납품하고 있으며, 수시로 A/S를 수행하고 있습니다. 환경사업부의 공장은 본사 건물 및 안성 1공장 일부를 사용하고 있습니다.

(1) 산업의 특성

냉동공조산업은 차량, 건축, 의료, 식품, 플랜트 등의 다방면에서 그 중요성이 점점 커지고 있습니다. 냉동공조산업은 최근 HVAC(Heating, Ventilation, Air Conditioning)로 재명명 되었으며, 냉난방, 공기조화, 급탕, 환기 등을 포함하는 산업입니다.

생활수준의 향상, 환경 규제 강화, 산업의 정밀·고도화 등에 따라 인공적으로 온도, 습도, 기류, 청정도를 사람, 물품에 가장 적합한 상태로 유지시키는 냉동공조산업은 현대 사회의 필수불가결한 산업이 되었습니다. 게다가 전 세계적으로 환경에 대한 관심이 고조되고 환경규제가 강화되는 상황에서, 냉동공조사업은 모든 사업장 및 모든 생활공간의 가장 중요한 기초사업으로 발전하였습니다.

친환경 장비 및 대체 에너지 기기 개발에 대한 수요가 꾸준히 증가함에 따라 환경시험 설비 시장도 지속적으로 확대되고 있습니다. 칼로리메타, 환경제어시스템 등 국내외로 기술력을 인정받은 당사의 환경시험 설비사업은 국내외 유수의 가전회사에 자사 제품을 공급하는 등 우수한 기술력을 인정받고 있습니다.

(2) 품목별 특성

① 칼로리메타
칼로리메타는 냉난방 능력의 측정 및 실내외 기기 조합의 적합성, 내구성, 실용성을 측정하는 장비입니다. 그간의 칼로리메타는 수입 의존 품목이었으나 당사의 도전과 첨단의 기술력으로 국산화에 성공 하였습니다. 국내 대학교, 가전사, 연구기관 등 뿐만 아니라 세계 여러 나라로 수출중에 있습니다.

당사에서 제작중인 칼로리메타의 종류로는 시스템 멀티에어컨 칼로리메타, 에어컨 칼로리메타, 전열교환기 칼로리메타, 열평형식 실형에어컨 칼로리메타, 자동차에어컨칼로리메타, 자동차컴프레셔 칼로리메타, 압축기 시험장치 등이 있습니다

② 환경제어시스템 및 단품 시험 설비
지구 환경 문제의 중요성이 날로 대두되고 있는바, 당사는 환경제어 시스템과 단품 시험설비 등 환경 문제 해결 및 개선을 위한 산업을 활발히 진행하고 있습니다. 특히 각종 날씨와 관련된 환경 시험 장치와 인간 주거 환경 개선을 위한 시험 설비 등을 개발하고 있습니다.
  

③ 자동차 분야 시험 설비
자동차는 각종 악조건상에서 운영이 되는 첨단 기술이 모여 있는 기술 집약형 제품입니다. 자동차 분야의 시험설비는 이러한 제품의 각종 부품에 대해 에너지적인 성능과풀질의 신뢰성을 확보 할 수 있는, 각종 환경과 조건상에서의 다양한 시험을 할 수 있도록 구성 되어있는 각종 시스템입니다. 주요 설비로는 VDA 저온 내구 시험 장치, 자동체 에어컨시스템 성능 시험기, 압축기 시스템 내구 시험기, 라디에이터 열충격 시험기 등이 있습니다. 

(3) 산업의 성장성

- 글로벌 HVAC시장 상승세

세계 HVAC 시장 성장성 (PS Market Research, 2020.02)

2018년 1,081억 달러(한화 약 130조원) 규모이던 글로벌 HVAC시장이 오는 2024년까지 연평균 3.9% 성장하여 2024년에는 1,365억 달러 규모로 커질것으로 PS마켓리서치(PSMarketResearch)가 예측했다. 업무용 시설 신축 등이 시장 성장을 견인하는 요소라고 예측하고 있다. 특히 냉방 시장은 지구 온난화에 따른 기온 상승의 영향으로 수요 증가가 예상되고 있다.

지역별로는 아시아-태평양(APAC)지역의 점유율이 지속적인 경제 성장과 도시 인구가 증가함으로써 가장 클 것으로 전망하고 있다. 전세계 시장의 4위를 차지하고 있는 우리나라의 냉동공조 시장은 기후변화의 영향이 심해짐에 따라 냉난방 수요가 지속적으로 증가하고 있고 이에 따라 향후에도 지속적으로 국내 생산량 또한 증가할 것으로 예상하고 있으며, 이미 냉장고, 에어컨 등 몇개 분야에서 세계시장 우위에 위치하고 있습니다.

냉동공조산업은 대형빌딩의 냉동공조 설비, 반도체의 클린룸, 자동차의 냉방 및 공기정화시스템 등의 수요가 크게 늘어나면서 시장이 큰 폭으로 확대되어 현재 국가경제 전반에 미치는 영향이 큰 기간산업으로 성장하였으며, 다양한 소비자 요구에 부합하는 복합공조시스템 등이 도입되는 등 새로운 제품품군들이 개발단계에서 실제 보급단계로의 전환이 이루어지고 있어 시장이 확대될 것으로 보입니다.

 

- 한국판 뉴딜 정책, 친환경 미래 모빌리티 20조 3,000억 원 투자

2020년 5월 정부에서 발표한 한국판 뉴딜 정책은 크게 디지털 뉴딜과 그린 뉴딜을 두축으로 해서 진행이 되는데 그중에 그린 뉴딜 중점사업 중에 친환경 미래 모빌리티 구축 사업이 있다. 주요 내용으로는 글로벌 미래차 시장 선점을 위해 전기-수소차 보급 및 노후경유차-선박의 친환경 전환 가속화가 있다. 구체적으로는 승용(택시 포함)-버스-화물 등 전기자동차 113만대(누적)를 보급하고 충전 인프라를 확충한다. 그리고, 승용-버스-화물 등 수소차 20만대(누적)를 보급하고 충전인프라 설치와 수소 생산기지 등 수소 유통기반도 구축하는 내용이다.

또한 환경관련규제가 지속적으로 확대 강화될 것으로 예상하는 바, 친환경 및 대체 에너지에 대한 기기 수요가 지속적으로 발생되어 이와 관련된 시험장비의 성장이 기대됩니다. 특히 친환경자동차(xEV) 관련한 설비투자액이 증가되면서 관련 시장이 급속도로 성장하고 있습니다.

이에 장비 공급업체들은 시장 점유율 확대를 위해 스마트 기술을 도입하는 등 시장 트렌드를 정확히 예측하고 발맞추어 나가는 것이 매우 중요하기에, 당사는 사업영역을 자동차 환경시험장치 등으로 넓혀 영업중에 있습니다.

 

(4) 영업현황

당사는 냉동공조용 설비 제작 전문업체로 설립되어 현재까지 칼로리메타, 환경구현장치 등을 주력제품으로 생산하며 삼성전자, LG전자, 대유위니아, 한온시스템 등을 비롯한 국내외 공조기기 제조업체와 대학교, 국립연구소 등에 납품하고 있습니다. 미국, 중국을 비롯한 동남아 국가 및 인도, 브라질, 터키 등의 국가로의 수출도 이루어지고 있습니다.

당사는 설립초기부터 쌓아온 풍부한 경험을 바탕으로 지속적인 기술경쟁력을 향상시키려는 노력을 하고 있습니다. 또한 전문인력으로 구성된 A/S팀을 별도로 운영하며 고객사들과의 두터운 신뢰를 쌓아가고 있습니다.

전세계 냉동기 시장을 주도하고 있는 중국은 세계 시장 총액의 약30%를 차지하고 있습니다. 이에 대응하기 위해 당사는 종속회사인 상해삼에스공조기술유한공사를 확장하였으며 영업·기술력도 강화하였습니다. 이를 통해 기존에 생산하던 칼로리메타 외 자동차 엔진배기시험장치, 전기자동차 등 신규 품목을 확대하였습니다.

 

3S 주요 제품

 

3S 주요 원재료의 매입

환경사업부문의 주요 원재료는 국내 및 해외 업체를 통해 매입하고 있으며, 한 업체에 의해서 독과점이 이루어지지 않고 있습니다.
웨이퍼캐리어 사업부문의 주요 원재료는 해외 업체를 통해 매입하고 있으므로 환율 변동에 의한 가격 변동 영향을 받고 있습니다. 또한 특수 원료를 원재료로 사용하고 있기때문에 일부 소수 업체에 의해 공급받고 있습니다.