인성다이아몬드, 고효율 모듈 생산의 시작은 ‘다이아몬드 와이어 쏘우’로

인성다이아몬드 이 상 돈 대표

하 상 범 기자

인천 남동공단에 위치한 인성다이아몬드는 1986년 설립된 이래 지난 28년간 각종 산업용 공구를 비롯한 판유리 가공용 코어드릴, 다이아몬드 휠 및 전착공구를 전문적으로 생산해왔다.

산업현장에서 다양하게 사용되는 절삭 제품을 생산하던 이 회사가 태양광 분야에 본격적으로 발을 들이게 된 것은 2009년 중소기업청이 추진하던 국책과제 ‘제조현장 녹색화 기술 개발사업’의 ‘다이아몬드 와이어 쏘우 생산개발’을 담당하면서부터다.

이상돈 대표는 “인성다이아몬드가 이 국책연구를 맡을 수 있었던 것은 오랜 동안 축적한 기술과 노하우를 인정받았기에 가능했던 것”이라고 말했다. 이 대표는 “인성다이아몬드는 설립 초기부터 기술력을 인정받아 주요 국책연구를 자주 담당해 왔다”며, “유연성 다이아몬드 시트 개발, 다이아몬드 밴드 쏘우 Tape Masking & 전착 A’Ssy 기계 개발 등이 대표적인 사례”라고 소개했다.

인성다이아몬드가 제작한 다이아몬드 와이어 쏘우는 국내 주요 태양광 모듈 생산 업체의 생산현장에 적용됐다. 모듈 생산에 효율성을 측정한 결과 이전보다 손상이 크게 줄어들었으며 생산성은 2배 가까이 증가했고, 모듈의 효율도 20% 증가한 것으로 나타났다.

인성다이아몬드가 개발한 다이아몬드 와이어 쏘우의 품질은 국내뿐만 아니라 해외에서도 평가가 높다. 미국과 일본에 수출된 제품들은 일본 태양광 업체 고효율 태양광 모듈 생산 공정에 적용됐으며, 사용자들도 제품의 우수성을 인정하고 있다. 이 대표는 “인성다이아몬드는 생산한 다이아몬드 와이어 쏘우를 국내는 물론 미국과 일본에 수출하고 있으며, 그 비중은 국내가 50%, 일본이 30%, 미국이 20% 순”이라고 소개했다.

여러 가지 장점을 가진 다이아몬드 와이어 쏘우

다이아몬드 와이어 쏘우를 이용한 폴리실리콘 잉곳 가공은 선진국에선 널리 사용되고 있는 생산 방식이다. 촘촘하게 엮인 다이아몬드 와이어 쏘우 위에 폴리실리콘 잉곳을 올려 얇은 웨이퍼를 제조하는 것이다. 다이아몬드 와이어 쏘우를 사용해 폴리실리콘 잉곳을 절삭해 제조한 웨이퍼를 사용하면 태양전지 변환효율 증대와 생산성 향상효과를 기대할 수 있다.

이 대표는 “폴리실리콘 잉곳을 얇게 잘라 웨이퍼를 제조하는 것이 태양전지 생산의 시작이라면, 잉곳에서 얼마나 많은 양질의 웨이퍼를 만드느냐가 태양전지의 효율을 판가름하는 1차적인 관문”이라며, “다이아몬드 와이어 쏘우를 사용하면 웨이퍼 표면이 손상된 정도(Damage Depth)나 웨이퍼 표면의 이물질 정도(Surface Metal)가 현격히 낮아지기 때문에 양질의 웨이퍼를 확보해 높은 품질의 고효율 태양광 모듈을 생산하는 것이 가능해진다”고 설명했다.

국내에선 대부분 회사들이 다이아몬드 와이어 쏘우 설비를 일부 도입하고 있으나 대부분의 업체에서 슬러리를 활용한 슬러리 와이어 쏘우(Slurry Wire Saw) 방식을 혼합해서 사용하고 있다. 이 대표는 “슬러리 방식은 잉곳을 절단할 때 시간이 많이 걸리고 웨이퍼 생산에서 표면의 손상도 많이 발생하는 단점이 있다”며 고효율 태양광 모듈을 생산해 품질로 승부하려는 업체는 다이아몬드 와이어 쏘우를 우선적으로 검토해야 할 것“이라고 말했다.

그는 두 방식의 차이가 생산량에서도 나타난다고 설명했다. 한 예로 “20.32cm 잉곳를 절단할 경우 슬러리 방식에선 8시간이 걸리는 반면 다이아몬드 방식은 4시간으로 절반가량 시간이 줄어든다”면서, 생산량 면에서도 다이아몬드 와이어 쏘우 방식이 훨씬 유리하다고 말했다.

경제성에서도 다이아몬드 와이어 쏘우의 장점이 많다는 것이 이 대표의 설명이다. 높이가 40cm인 잉곳의 경우 슬러리 방식으로 생산할 때 통상 6,000장 정도의 웨이퍼가 나오지만 다이아몬드 방식을 적용하면 더욱 많은 웨이퍼 생산이 가능해진다고 한다. 이 대표는 “하나의 잉곳에서 생산할 수 있는 웨이퍼 양이 늘어날 뿐만 아니라 제조에 사용되는 잉곳을 낭비 없이 효율적으로 활용할 수 있어 업체의 경제적인 부담도 줄일 수 있다”고 설명했다.

슬러리 방식은 연마제를 섞은 화학용 액체를 사용하기 때문에 환경오염 우려도 있지만 다이아몬드 와이어 쏘우방식은 물만 절삭수로 이용하기 때문에 환경에 대한 부담도 적다고 한다. 이 대표는 “다이아몬드 와이어 쏘우를 사용한 폴리실리콘 잉곳 가공은 제조업체에 여러 이점을 제공할 수 있다”며, “고효율, 친환경, 높은 경제성을 가진 다이아몬드 와이어 쏘우가 앞으로 태양광 모듈 제조현장에서 보다 광범위하게 사용되길 바란다”고 말했다.

고객사 요구에 최적화된 생산 라인 보유

인성다이아몬드는 위에서 언급한 우수한 품질의 다이아몬드 와이어 쏘우를 생산할 뿐만 아니라 태양광 모듈 업체의 요구에 언제나 대응할 수 있는 최적의 생산 라인과 품질 향상을 위한 지속적인 연구와 투자를 병행하고 있다.

인성다이아몬드 본사 최상층에 위치한 다이아몬드 와이어 쏘우 생산시설은 고객사의 주문량에 따른 다품종 소량 생산까지 지원할 수 있도록 운영되고 있다. 생산과정에서 실시간으로 생산된 다이아몬드 와이어 쏘우의 상태를 확인해 높은 품질 수준을 유지하고 있으며, 제품의 상태를 카메라로 촬영해 실시간으로 전송하기에 고객사 담당자가 직접 품질을 확인할 수도 있다.

인성다이아몬드는 현재에 안주하지 않고 끊임없이 연구개발을 이어가고 있다. 인성다이아몬드는 자체 연구소를 사내에 설립해 제품개발과 산학협력 프로젝트를 수행하고 있다. 연구진은 경기공업대학, 한국폴리텍대학의 교수진으로 구성돼 산학협력의 가교 역할을 충실히 하고 있다.