반도체 제조업 화학물질 사용 현황 및 건강유해성 분석: 화학물질종합정보시스템 자료를 중심으로 = Analysis of Chemical Use and Health Hazards in the Semiconductor Manufacturing Industry: Evidence from South Korea’s National Chemical Information Database

국문 초록 (Abstract)

연구배경
반도체 제조업은 공정 고도화와 기술 진전에 따라 다양한 화학물질을 지속적으로 도입 및 사용해 왔으며, 이에 따른 근로자 건강보호를 위한 체계적인 관리의 중요성이 커지고 있다. 특히 발암성, 변이원성, 생식독성(CMR) 물질과 급성독성 물질은 직업적 건강영향과 직접적으로 관련되는 핵심 위험 특성으로, 이들 물질의 사용 변화 양상을 장기간에 걸쳐 파악하는 것은 산업보건 측면에서 의미를 갖는다.

연구방법
기후에너지환경부의 화학물질종합정보시스템에 공개된 데이터를 바탕으로, 한국표준산업분류의 반도체 제조업(C261)에 속하는 업체들을 조사 대상으로 하였다. 2014년부터 2022년까지 2년 주기 총 5개 연도의 업체별 화학물질 데이터를 표본으로 하였으며, 안전보건공단에서 제공하는 MSDS를 연계 분석하였다. 이를 통해 화학물질 사용 현황과 함께 CMR 물질 및 급성독성 물질의 연도별 변화 추세를 분석하였으며, 선형회귀분석을 통해 시간 경과에 따른 증가 경향을 검정하였다. 또한 건강유해성(CMR, 급성독성)과 사용 업체 수를 결합한 위험도 평가를 수행하여 관리 우선순위를 도출하였다.

연구결과
2014년부터 2022년 사이 반도체 산업에서 사용되는 화학물질의 종수는 250개에서 489개로 약 95.6% 증가하였다. 동일 기간 동안 CMR 물질은 58개에서 125개로 116%, 급성독성 물질은 136개에서 241개로 77% 증가하여, 사용 화학물질 증가와 함께 고위험 물질의 사용도 동반 확대되고 있음을 확인하였다. 선형회귀분석 결과, 전체 조사 연도를 포함한 분석에서는 증가 추세가 통계적으로 유의하지 않았으나(p ≈ 0.06), 주요 기업 2곳(삼성전자, SK하이닉스)의 10개 사업장이 미조사된 2020년을 제외한 민감도 분석에서는 화학물질, CMR 물질, 급성독성 물질 모두 통계적으로 유의한 증가 추세(p < 0.05)가 확인되었다. 또한 위험도 평가 결과를 통해 연도별 상위 위험도 물질을 도출하고, 이들 물질의 출현 연도 빈도와 평균 위험도를 종합하여 최우선 관리 필요물질 5가지를 선별하였다. 해당 물질들은 발암성 또는 급성독성을 포함한 중대한 건강유해성을 공통적으로 지니는 것으로 확인되었다.

결론
본 연구는 장기간의 공공데이터를 기반으로 반도체 제조업에서 화학물질 사용이 양적으로 증가했을 뿐 아니라, CMR 물질과 급성독성 물질이 함께 확대되는 양상을 보였음을 실증적으로 제시하였다. 또한 건강유해성과 사용 업체 수를 종합한 위험도 평가를 통해 상대적으로 관리 우선순위가 높은 화학물질을 식별함으로써, 다수의 화학물질이 사용되는 산업 현장에서 관리 대상을 선별하는 데 활용 가능한 분석 틀을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 분석 방법은 공공데이터를 활용한 재현 가능한 접근으로서, 향후 반도체 제조업 화학물질 관리 논의와 후속 연구를 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Background
The semiconductor manufacturing industry has continuously introduced and utilized a wide range of chemical substances in response to process advancement and technological innovation, increasing the importance of systematic chemical management for worker health protection. In particular, substances with carcinogenic, mutagenic, and reproductive toxicity (CMR) as well as acute toxicity represent critical hazard categories directly associated with occupational health risks. Understanding long-term trends in the use of these substances is therefore essential from an industrial hygiene perspective.

Methods
This study analyzed publicly available data from the national chemical information system managed by the Ministry of Environment of Korea, focusing on companies classified under semiconductor manufacturing (C261) according to the Korean Standard Industrial Classification. Chemical use data from five biennial survey years (2014-2022, biennial) were examined and linked with material safety data sheets (MSDS) provided by the Korea Occupational Safety and Health Agency. Temporal trends in the number of total chemicals, CMR substances, and acute toxicity substances were assessed using linear regression analysis. In addition, a risk ranking approach was applied by integrating health hazard characteristics (CMR and acute toxicity) with the number of companies using each substance to derive management priorities.

Results
From 2014 to 2022, the number of chemical substances used in the semiconductor industry increased from 250 to 489, representing a 95.6% increase. Over the same period, the number of CMR substances increased by 116% (from 58 to 125), and acute toxicity substances increased by 77% (from 136 to 241), indicating that the expansion of chemical use was accompanied by a parallel increase in high hazard substances. Linear regression analysis including all survey years showed marginal statistical significance (p ≈ 0.06), whereas sensitivity analysis excluding 2020 (when 10 facilities from two major companies were not surveyed) demonstrated statistically significant increasing trends in total chemical substances, CMR substances, and acute toxicity substances (p < 0.05). The risk ranking analysis identified annual high-risk substances and, by integrating their frequency of appearance and mean risk scores, selected five substances requiring the highest management priority. These substances commonly exhibited severe health hazards, including carcinogenicity and/or acute toxicity.

Conclusion
Using long-term public data, this study empirically demonstrated that chemical use in semiconductor manufacturing has expanded not only quantitatively but also qualitatively, with concurrent increases in CMR and acute toxicity substances. By applying a risk ranking approach that integrates health hazard characteristics with usage frequency, this study identified substances with relatively high management priority and proposed an analytical framework for prioritizing and screening chemicals in complex industrial settings. The reproducible methodology presented here, based on publicly available data, may serve as a foundational reference for future discussions on chemical management in the semiconductor industry and for subsequent occupational health research.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 1.1. 연구배경 1
• 1.2. 연구 필요성 및 목적 4
• 2. 연구방법 7
• 2.1. 자료 출처 및 데이터 수집 7
• 2.2. 주요 변수의 정의 9
• 2.3. 분석 방법 11
• 3. 연구결과 18
• 3.1. 화학물질 사용 현황 18
• 3.2. CMR 물질 사용 현황 22
• 3.3. 급성독성 물질 사용 현황 27
• 3.4. 위험도 평가 32
• 3.5. 법적 규제 현황 35
• 4. 고찰 37
• 4.1. 화학물질 사용 현황 및 건강유해성 분석 37
• 4.2. 위험도 평가의 적용 40
• 4.3. 연구의 한계 및 의의 46
• 5. 결론 48
• 6. 참고문헌 50
• 7. 부록 54
• Abstract 68