산업기술/제조/경영

Nikkei Monozukuri_2026.02

MOF, 내구성이 제올라이트의 4배 이상
상용화를 선도하는 일본후소공업, 반도체 장비의 피막에 채택

MOF를 첨가한 피막(코팅) 재료가 화학 분야와 반도체 분야로 확대되고 있다. 기존 대비 피막의 내구 기간을 4배 이상 연장할 수 있어, 화학 플랜트의 약제 탱크와 반도체 제조 장비의 실리콘 웨이퍼 고정대에 채택되고 있다. MOF를 활용함으로써, 유기불소화합물(PFAS) 프리의 코팅 재료를 실현하려는 움직임도 나오고 있다.

MOF는 금속 이온과 유기 배위자로 구성된 나노 레벨의 구멍을 통해 특정 물질 흡착에 효과를 발휘한다. 이 특성에 주목해 해외에서는 MOF의 상용화 움직임이 활발하다. 한편, 일본에서 MOF의 상용화는 아직 멀었다고 말하는 기업이 많다.

그러한 가운데 일본후소공업(사카이시)은 2020년이라는 이른 시기에 MOF가 첨가된 불소수지 코팅 재료의 상용화에 성공했다. 2025년 9월기(2024년 10월~2025년 9월)에는 이 재료만으로 약 7천만 엔의 매출을 기록했다. MOF를 활용한 제품이 일본후소공업의 매출 상위 10위 안에 진입하는 등, 주력 제품으로 성장하고 있다.

일본후소공업은 세계적인 PFAS 프리 움직임에도 MOF로 대비하기 위해 불소 수지를 사용하지 않는 MOF가 첨가된 코팅도 연구개발 중이다.

-- MOF 첨가로 수포를 억제 --
다공성(多孔性) 재료인 MOF는 피막에 침투한 수증기의 흡착·분산에서 효과를 발휘한다. 기존의 코팅 재료는 침투한 수증기가 피막 표면(약제에 접하는 쪽)과 외부로부터의 온도 차이에 의해 모재와 피막 사이에 응집이 발생한다. 이 응집으로 인해 생긴 물집 같은 것을 ‘블리스터(수포)’라고 부른다. 블리스터가 모재에서 피막을 밀어 올리는 것이 피막 박리의 원인이었다. 그래서 일본후소공업은 피막 내부에 MOF를 혼합하여 수증기를 흡착, 블리스터가 발생하지 않도록 분산시켰다.

일본후소공업은 기존 제품과 비교하기 위해 섭씨 99.8도·5% 염산에서 침투 가속 시험(내구성 시험)을 실시했다. MOF가 첨가된 불소 수지를 스테인리스 판에 코팅했을 때, 고온의 염산에 8주간 노출해도 블리스터가 발생하지 않았다. MOF가 첨가되지 않은 기존 제품의 경우, 2주 만에 블리스터가 발생한다. 즉, 4배 이상의 내구 기간이 증명된 것이다. 동일한 다공성 재료의 일종인 제올라이트를 첨가한 경우에도 블리스터는 기존 제품과 마찬가지로 2주 만에 발생했다.

MOF 생산 등을 담당하고 있는 교토대학 발 스타트업 Atomis와 일본후소공업은 2018년에 연구개발을 시작해 2020년에 화학 플랜트의 약제 탱크용으로 제품화했다. 하지만, 약제 탱크용은 1회당 사용량은 많은 반면, 플랜트 건설 시기에 수요가 집중되기 때문에 지속적인 수익을 얻기 어렵다. 그래서 일본후소공업은 반도체 제조 장비용 코팅 재료 개발을 다음 목표로 정했다.

-- 반도체 장비의 웨트스테이션 --
반도체 제조에서는 실리콘 웨이퍼의 에칭 및 세척에 불소(불화수소산)가 사용된다. 이러한 전(前)공정을 ‘웨트스테이션(Wet-satation)’이라고 부르며, 실리콘 웨이퍼를 나열해 석영 받침대에 고정한다. 이 고정대에 사용되는 불소 수지 코팅 재료를 오랫동안 담당해 온 일본후소공업에게 반도체 제조 장비용 코팅은 진입하기 쉬운 시장이었다.

코팅에서는 일반적으로 이중 구조를 채택한다. 약품에 대해 장벽으로 기능하는 상층과 피막 수축 감소 및 모재와의 흡착 유지를 위해 필러(첨가제)를 추가하는 하층이 있다. 일본후소공업은 이 하층부에 MOF를 미세하게 분산시키며 첨가했다.

MOF 입자 지름의 크기는 수 마이크로미터 정도로 했다. MOF를 너무 작게 만들면 나노 스케일의 다공성 구조가 파괴될 위험이 있다. 일본후소공업은 수증기의 흡착으로 질량이 증가하는지를 확인하면서, 흡습 성능을 발휘할 수 있는 MOF 입자 지름의 크기와 분산 방식을 알아냈다.

단, MOF에는 금속 이온이 포함되어 있다는 단점이 있다. 반도체 제조 장비에서 실리콘 웨이퍼가 금속과 접촉하는 것은 바람직하지 않다. 그래서 일본후소공업은 하층에만 MOF를 첨가해 상층의 불소 수지와 분리. 이를 통해 실리콘 웨이퍼와 MOF가 접촉하지 않게 되었다.

화학 플랜트의 약액 탱크와 마찬가지로 반도체 제조 장비용 코팅에서도 MOF 첨가 효과가 나타났다. 일본후소공업은 앞에서 소개한 반도체 제조 장비에 사용될 고정대를 상정해 석영 평판에 코팅한 다음, 섭씨 80도·5% 염산에서 내구성 시험을 실시했다. 기존 제품에서는 1주일 만에 블리스터가 발생했지만, MOF를 첨가한 경우, 4주의 검증 기간이 지나도 블리스터는 발생하지 않았다. 내구성 시험 후 피막의 밀착력도 비교하였다. 기존 제품은 약제에 접해 있는 액상 부분을 5mm 폭으로 벗겨내는 데 1.2~3.8뉴턴(N)의 힘이 필요했지만, MOF를 첨가하면 그 힘이 7.8~20.5N까지 향상되었다.

-- ‘향신료’처럼 첨가 --
MOF의 특성을 발휘시키는데 중요한 것이 첨가량 조절이다. 일본후소공업 혁신추진실의 후쿠무라(福村) 실장은 “(MOF가) 많을수록 성능이 향상되는 것은 아니다”라고 말한다. 예를 들어, 질량비로 수 퍼센트 정도의 MOF를 첨가하면 블리스터가 더 많이 발생할 수도 있다.

그래서 “MOF는 요리에 있어서의 향신료와 같은 것”이라고 후쿠무라 실장은 말한다. MOF는 유기물을 포함하고 있음에도 불구하고 내열성이 높은 것이 있다. 내약품성이나 흡착성 등도 MOF에 따라 다르다. 따라서 첨가하는 MOF를 바꾸는 것만으로 코팅 재료가 다양한 성능을 발휘할 수 있다. 이처럼 활성탄이나 제올라이트와 같은 기존의 다공성 재료에 비해 소재로서의 설계 자유도가 높다는 점도 일본후소공업이 MOF에 기대를 걸고 있는 이유이다.

MOF의 생산량이 아직 제한적이기 때문에 코스트는 높다. 다만, 코팅 재료에 있어서는 미량으로도 효과를 발휘한다는 점, MOF 첨가는 코팅 전체가 아닌 일부(하층)에만 머무른다는 점 때문에 코스트 상승을 억제하기 쉽다. 원래 코팅에 있어서는 재료보다 오히려 도장 작업에 드는 코스트가 더 높다고 한다. 이러한 배경 때문에 MOF가 첨가된 코팅 재료를 “조기에 상품화할 수 있었다”(후쿠무라 실장)라고 한다.

-- PFAS 프리가 가능 --
일본후소공업은 반도체 업계를 중심으로 MOF가 첨가된 코팅 재료 판매를 확대해 나갈 계획이다. 2023년에 반도체 제조 장비용으로 상품화했으며, 2025년 시점에서 국내외 몇 개 기업에 채택되고 있다. 자사 제품 판매 순위에서 MOF이 첨가된 코팅 재료가 상위 10위에 진입하는 등 꾸준히 성장하고 있다.

반도체 제조 장비용 코팅은 높은 청정도가 요구되기 때문에 클린룸 내에서 실시된다. 일본후소공업은 일본과 한국에 클린룸을 보유하고 있다. 지금까지 일본에 있는 클린룸에서 MOF를 첨가한 코팅을 실시해 왔다. 2025년에는 한국 거점의 클린룸에서도 실시할 수 있는 체제를 갖추었다.

최근 확대되고 있는 PFAS 프리에 대응한 코팅도 MOF를 활용해 개발 중이다. 일본후소공업에게 불소 수지 코팅은 창업 초기의 사업이자 주력 사업이다. 하지만 최근, PFAS 프리를 요구하는 목소리가 높아지고 있다. 이에 대한 대책으로 PFAS를 사용하지 않고 MOF를 활용해 기존의 불소 수지 코팅 수준의 내구성을 발휘할 수 있도록 하는 연구개발을 추진하고 있다.

이미 MOF를 첨가한 PFAS 프리 코팅에 대한 시험에서 성과가 나왔다. 석영에 코팅한 뒤 80℃에서 5% 염산으로 내구성 시험을 실시한 결과, 4주가 지나도 블리스터가 발생하지 않았다. 제품화 시기는 아직 정해지지 않았지만, 앞으로도 PFAS 프리의 동향을 면밀히 살피며 연구개발을 지속할 예정이라고 한다.

일본후소공업은 MOF를 활용한 코팅 사업을 앞으로도 성장시켜 나갈 방침이다. 후쿠무라 실장은 “2026년 9월기에는 전체 매출의 2%에 해당하는 1억 엔 이상의 매출을 달성하고 싶다”라고 포부를 밝혔다. MOF 첨가를 통한 내구성 향상을 무기로 반도체 및 전자 재료용으로의 판매 확대를 목표로 하고 있다.

-- 끝 --

Copyright © 2026 [Nikkei Monozukuri] / Nikkei Business Publications, Inc. All rights reserved.

Nikkei Monozukuri_2026.02 목차

도전자
제조업의 AI 가속화로 인해 중요성이 커지고 있는 사람의 개입
Harrick Vin (Tata Consultancy Services 최고 기술 책임자)

뉴스의 심층
위성 페어링 개시가 이상의 시발점, H3 로켓 8호기 발사 실패
피지컬 AI로 목표하는 로봇의 자율화, 화낙과 야스카와 등 대기업들이 속속 참여
미국 록웰이 SDA로 공장 자율화 추진, 5년간 20억 달러의 ‘공격적 투자’
데이터센터 전략을 타깃으로 하는 다이킨공업, 서버 냉각과 칩액 냉각 기술 확보

REPORT
현대자동차가 2028년에 휴머노이드 로봇 3만 대 생산 체제 구축, 전기차 공장에 도입 추진
도요타 최초의 전체 알루미늄 차체 골격인 GR GT, 저압 주조 채택으로 중공 구조 실현

특집 1
MOF 사회 구현을 위한 신호탄

Part1 총론
우선은 반도체 분야에서 활약, 2030년에는 CO₂ 회수 및 차세대 배터리에
Part2 인터뷰 1 아사리 Atomis 대표이사
교토대학 발 스타트업, 양산 성공으로 파산 직전에서 부활
Part3 인터뷰 2 헤르난데스 Numat Technologies 창업자 겸 CEO
반도체·방산용 양산을 선도, 합성부터 최종 제품까지 원스톱
Part4 코팅 재료
내구성이 제올라이트의 4배 이상, 상용화에서 선도, 반도체 장비의 피막에 채택
Part5 수소 탱크
노벨상 수상자가 창업한 미국 스타트업, 상온·저압 탱크로 수소 누출 리스크 감소
Part6 이산화탄소 회수
기존 대비 10배 이상, 2030년 이후 실용화를 목표로, CO₂ 회수 과제는 강도와 취급성

특집 2
중국의 휴머노이드 로봇, 가속화되고 있는 상용화

‘WRC2025’ 보고서
Part1 저가화와 응용
저가화로 구현이 가속화, B2B에서 응용이 확대되고 있지만 과제도 부상
Part2 창업의 방향성과 AI 모델
보이기 시작한 기업의 서열 구조, AI 모델이 동향을 좌우
Part3 부품의 진화
스킬 핸드는 와이어 구동이 유력, 제2의 성장을 도모하는 LiDAR 제조업체
Part4 경제에 미치는 영향
‘로봇 소비 경제’의 움직임 출현, 도입은 활발하지만 수량은 제한적

IHI의 ‘암모니아 연소’ 개발 이야기
JERA 에키난 화력발전소를 목표로, 이상과 현실 사이에서 고뇌
제2회

PICK UP
상온·상압에서 PFOS 분해, 10시간 후 잔존율 0.5% 실증

공급망의 새로운 상식 걸작선
코스트 절감이 컴플라이언스 위반으로, 개정 건축업법의 충격
제10회

도요타식 인재 양성, 당신의 고민에 답해드립니다
제140회: 부하에게 권한을 위임하기 위해서는

EDITORS' ROOM
실패 사례를 심층 분석

편집부가 추천하는 책 한 권
휴머노이드 로봇이 창출하는 비즈니스 찬스

-- 끝 --

Copyright © 2026 [Nikkei Monozukuri] / Nikkei Business Publications, Inc. All rights reserved.