‘자동차용 반도체 수급 불균형, 생각보다 심각하다.’는 칼럼을 쓴 이후 봄부터 국내의 애널리스트들과 미디어들이 "/> ‘자동차용 반도체 수급 불균형, 생각보다 심각하다.’는 칼럼을 쓴 이후 봄부터 국내의 애널리스트들과 미디어들이 "/> 170. 차세대 자동차 기술의 핵 '반도체', 산업의 발목을 잡다 > 채영석의 글로벌인사이트 | 글로벌오토뉴스

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글로벌오토뉴스 채영석 국장은 30년 동안 자동차 전문기자로 활동해 왔으며 인터내셔널 엔진 오브 더 이어, 월드 카 오브 더 이어의 심사위원이다. 골드만 삭스 등 투자은행들과 다른 시각으로 산업 분석을 해 오고 있다. 지금까지 3,000종 이상의 차를 타고 시승기를 쓰고 있으며 세계적인 모터쇼와 기술세미나 등에 참석해 글로벌 차원의 트렌드 분석에 힘을 쏟고 있다. 2013년 골드만 삭스가 유가 200달러 시대를 이야기했을 때 역으로 유가 폭락 가능성이 있다는 칼럼을 쓰기도 했다.

170. 차세대 자동차 기술의 핵 '반도체', 산업의 발목을 잡다

페이지 정보

글 : desk(webmaster@global-autonews.com)
승인 2021-11-10 19:07:38

본문

지난 1월 ‘자동차용 반도체 수급 불균형, 생각보다 심각하다.’는 칼럼을 쓴 이후 봄부터 국내의 애널리스트들과 미디어들이 반도체 문제를 다루기 시작했다. 대부분의 분석이 코로나 19로 인해 자동차 수요가 줄고 PC와 TV 등 가전제품으로 수요가 몰리면서 수익성이 높은 고성능 반도체로의 수요가 몰린 것을 배경으로 들었다. 당시만 해도 대부분이 하반기에는 정상화될 것이라고 했었다. 하지만 하반기 들어서자 내년으로 다시 말을 바꾸었고 지금은 1년 후라는 전망을 하고 있다. 일부에서는 내년 상반기에는 정상화될 수 있다는 의견도 있다. 자동차용 반도체에 관한 현재 상황과 그로 인한 문제점 등을 짚어 본다.


글 / 채영석 (글로벌오토뉴스 국장)

1. 더 심각해지는 반도체 부족으로 연간 자동차 생산 900만대 감소 전망(2021- 9-04)
2. 토요타, 반도체 부족으로 연간 생산 30만대 줄어든 900만대 예상(2021-9-10)
3. 2021 뮌헨오토쇼 - 인텔, "프리미엄 자동차 부품의 20%가 반도체”(2021-9-15)
4. 미국, 3분기 신차 판매 반도체 영향 10.4% 감소(2021-10-03)
5. 다임러 트럭, 반도체 부족으로 향후 1년 수요 대응 못 할 것(2021-10-06)
6. 르노 CEO, "반도체 부족으로 차량 가격 인상될 것"(2021-10-12)
7. 글로벌데이터, “ 반도체 부족, 글로벌 경제 둔화로 이어진다.”(2021-10-20)
8. 폭스바겐그룹, 반도체 영향 3분기 영업이익 4.9%로 하락(2021-10-29)

최근 두세 달 사이 글로벌오토뉴스에 게재된 반도체 관련 기사 제목 중 일부다.

자동차에 사용되는 반도체는 14나노에서 40나노(28나노~ 65나노)까지의 제품이 주로 사용되는데 이는 코로나 19로 수요가 급증한 고성능 제품보다 수익성이 낮고 시장의 영향이 커 반도체 업체들에는 매력적이지 않은 제품이다. 그 때문에 다시 자동차의 판매가 예상보다 빠르게 상승했어도 공급을 충당할 수 없게 됐고 그것은 다시 자동차 판매 감소로 이어지고 있다.

그러니까 수요 부족이 공급 부족을 야기했고 그 공급 부족이 다시 수요 부족으로 이어지고 있다. 그런데 최근 요소수 사태와 마찬가지로 결국은 중국과 관련되어 있다는 것을 짚고 넘어갈 필요가 있다.


반도체 대란의 발단은 2015년 중국제조 2025 정책
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반도체 대란은 중국이 2015년에 내놓은 중국제조 2025 정책이 그 발단이었다. 2025년까지 첨단 의료기기, 바이오 의약 기술 및 원료 물질, 로봇, 통신 장비, 첨단 화학제품, 항공우주, 해양엔지니어링, 전기차, 반도체 등 10개 하이테크 제조업 분야에서 대표 기업을 육성하는 것이 목표다. 이를 위해 중국 정부는 자국 기업에 대규모의 보조금을 지원하고 중국에 진출한 외국기업에는 핵심기술을 이전하라고 압박을 가하고 있다. 특히 중국은 자국의 반도체 산업 육성을 위해 지난 2015년을 시작으로 10년간 1조 위안(약 170조 원)을 쏟아붓는 이른바 ‘반도체 굴기’를 추진하고 있다.

그러나 당시 트럼프 미국 대통령은 2018년 중국 통신장비업체 ZTE와 7년간 거래금지 조치를 내렸었고 D램 제조사 푸젠진화반도체(JHICC)에 대한 부품과 소프트웨어 수출을 금지했으며 미국산 반도체 생산 장비 판매를 중단했다. 지금의 반도체 수급난의 뿌리도 결국은 미·중 전쟁이 배경이라는 얘기이다. 이에 대해 최근 IC인사이츠 보고에서 따르면 중국은 당초 목표했던 70%에 훨씬 미치지 못하는 19.4%에 그칠 것으로 전망했다. 미국의 제재에 중국이 제대로 힘을 쓰지 못하고 있다는 것이다.

바이든 정부도 중국 제재를 계속하고 있다. 대만의 TSMC와 UMC, 한국의 삼성전자와 SK하이닉스에 반도체 관련 정보를 미 상무부에 제출하도록 한 것도 상황을 악화시키고 있다. 미국 내 생산을 유도해 중국의 존재감을 싹부터 자르겠다는 것인데 실질적으로 인텔을 비롯한 미국 업체들은 파운드리에 경쟁력을 갖추기는 어렵다는 것이 관련자들의 분석이다.

한 기업의 기밀 사항을 강요할 수 있는 것이 법적으로 가능한가는 힘의 논리에 의해 무시되고 있다는 것은 또 다른 차원의 논란이기는 하지만 1980년대 금융자유화를 바탕으로 한 신자유주의 정책으로 미국이 제조업을 잃게 되고 결국은 미국 내 고용문제를 심각한 상태로 몰고 간 것이 그 시작이다.

이에 대해 <21세기 자본>의 저자 토마 피케티는 최근 그의 저서 <사회주의 시급하다>(2021년 ㈜은행나무 刊)’ 에서 다음과 같이 지적하고 있다.

“미국의 사법분야 제국주의가 강화되면서 우리 기업들에게 그들만의 법칙을 지키고 조공을 내라는 강요가 잦아지는 이 시점에 공공사법 체계가 약화되는 건 있어서는 안 될 일이다.
--중략—
이제는 세계화에 대한 정치담론을 전환할 시기다. 무역은 좋은 것이지만 지속적이고 공정한 발전은 무역뿐 아니라 공공서비스, 인프라, 교육 및 보건 체계가 필요하다. 그리고 이 모든 것은 공정한 세금 제도를 바탕으로 해야 한다. 그러한 부분이 갖춰지지 않는다면 언젠가는 트럼프 주의가 온 세상을 휩쓸어 버릴지도 모른다.”

미·중 분쟁, 즉 두 나라 간의 무역 마찰로 2019년부터 중국과 신흥국의 경기가 침체했고 당연히 자동차 판매도 하락했다. 여기에 설상가상으로 2020년 코로나 19는 가진 자와 가난한 자의 차이를 더욱 극단적으로 보여 주었다.

사상 초유의 코로나 19는 탄소 중립의 필요성을 각인시켰다는 점도 있지만 당장에 이동이 중지되고 산업 활동이 비정상적인 상황으로 되면서 각국의 정부는 지원금이라는 명목으로 돈을 풀었다. 하지만 그 돈도 결국은 가진 자들의 주머니로 들어갔고 세계적으로 부동산가격 급등과 주식 열풍이라는 엉뚱한 현상으로 이어졌다.


수익성 낮은 자동차용 반도체, 가격 인상으로 해결 가능할까?
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2020년 상반기 자동차 판매가 급감하자 반도체 업체들은 수익성이 낮은 14나노에서 40나노까지의 자동차용 반도체 대신 개인용 컴퓨터와 태블릿, 게임 장비 고성능 반도체로 생산체제를 전환했다. 그런데 하반기에 의외로 빠른 속도로 자동차 시장이 회복되면서 반도체 수급에 문제가 생겼다. 통상적인 경우라면 3~5개월이면 해결된다는 논리를 동원한 애널리스트들은 하반기 정상화를 외쳤지만 실현되지 않았고 그로부터 다시 반년가까이가 지난 지금도 암울한 상태가 계속되고 있다.

설상가상으로 올봄에는 르네사스와 삼성, 인피니언, NXP의 공장에 화재와 한파 등으로 생산 차질을 빚었다. 이로 인해 연간 200만대 정도의 생산 차질을 예상했었으나 지금은 1,000만 대 이상에 달할 것으로 전망되고 있다. 이는 지난여름부터 시작된 동남아시아 지역의 펜데믹 재확산으로 공장 가동까지 겹치며 더욱 악화했다. 말레이시아를 비롯한 동남아시아에서의 봉쇄조치로 인한 것이다. 웨이퍼에서 반도체를 자르고 칩으로 조립하는 과정은 이후의 과정이지만 말레이시아를 중심으로 한 후 공정 공장의 가동률이 떨어진 것이 주요인이었다.

그로 인해 웨이퍼 주조에서 10%에서 15%의 가격 인상이 있었고 세계 최대 파운드리업체 TSMC도 20% 이상의 가격 인상에 대해 언급했다. 그 부담은 결국 자동차업체로 넘어가고 자동차 가격 상승으로 이어지게 된다. 자동차는 지금도 ADAS 기능의 채용으로 가격이 인상되고 있는데 여기에 반도체까지 가세하고 있다. 이는 2021년 전체 반도체 매출은 2020년보다 26.9% 증가한 591억 달러로 예상된다. 지금은 반도체업체들의 호황기라는 것이다.

커넥티비티와 ADAS 장비의 채용이 급증하고 있는 자동차 애플리케이션의 경우 2021년부터 2025년까지 연평균 성장률은 약 16.3% 증가할 것으로 전망되고 있다. 특히 프리미엄 자동차의 부품 20%가 반도체라는 점이 이런 전망을 가능하게 하고 있다.

반도체 업체들의 새로운 장비 투자가 효과를 보려면 약 반 년에서 1년 정도의 리드타임이 필요하다는 것과 반도체업체들이 고성능 제품에만 공을 들인다는 것도 자동차회사들에는 불리하게 작용하고 있다.

물론 NXP는 TSMC의 5나노 기술을 바탕으로 차세대 인포테인먼트용 반도체를 개발하겠다고 발표했다. 즉, 자동차용 반도체들을 IT용 제품과 호환성을 높이는 것이다. 같은 라인에서 생산할 수 있다면 생산 설비에 대한 유연성도 높아지므로 가격 경쟁력과 공급 탄력성을 확보할 수 있다. 극도의 안정성과 자동차 고유의 특성을 만족시켜야 하는 소수 제품만을 자체 생산하면서 위험을 회피하는 전략으로 나아간다는 뜻이다.

치킨 게임이라고들 하는 반도체 산업은 공급과잉과 공급 부족이 반복되어 왔던 전례가 있어 당장에 수요가 있다고 수요를 늘리는 것이 쉽지 않다. 특히 자동차에 쓰이는 반도체는 더욱더 그렇다. 그 때문에 일부 자동차회사는 이 부분에 대해서도 내재화하는 것을 고려하고 있다. 중국의 길리자동차는 2022년 초에 자체 개발한 7나노 칩(SE1000)을 양산한다고 발표하기도 했다. 이는 중국 최초의 SOC로 앞으로는 하이엔드 자율주행 기능의 컴퓨팅 요구를 충족시키기 위해 5nm 통합 차량 CPU와 고컴퓨팅 파워 자율 주행 칩이 출시할 계획이라고 한다.

중국은 국가 차원에서 반도체에 대대적인 투자를 해 왔지만 아직 뚜렷한 결실을 내지 못하고 있는 상황에서 길리자동차의 이런 움직임은 주목을 끌 만하다.


배터리에 이어 반도체도 내재화 논의 가능할까?
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토요타가 배터리의 내재화를 공식화한 데 이어 현대차그룹도 배터리 셀 개발에 나서고 있고 반도체 내재화에 관한 이야기도 나오고 있을 정도로 차세대 자동차의 핵심인 배터리와 반도체 산업이 지금까지와는 다른 양상으로 전개되고 있다. 물론 경쟁력 있는 반도체 제조 능력을 구축하기 위해서는 최소 10년 이상이 걸릴 것이라는 지적이 우선이다.

다만 테슬라는 지난 8월 슈퍼컴퓨터 도조를 직접 개발 생산한다고 발표했다. 거기에 탑재되는 것이 7나노 기술이 채용된 D1이라는 칩이다. 삼성전자로부터 공급받아오다가 직접 생산하기로 한 것이다.

배터리도 세계 최대 업체인 중국의 CATL과 BYD가 리튬인산철 배터리 셀을 개발하면서 유럽 브랜드와 현대차그룹은 물론 테슬라도 사용을 확대하고 있다. 당장에 전고체 배터리가 구현될 수 없는 상황에서 코발트를 사용하지 않는 리튬 인산철이 대안으로 부상하고 있다. SK온도 파우치형 리튬 인산철 배터리를 개발하고 있다.

여기에서 짚고 넘어갈 것을 배터리 셀보다는 그것을 만들 때 필요한 희토류에 관한 것이다. 배터리와 반도체에 이어 희귀금속 문제도 또 다른 쟁탈전으로 이어지고 있다. 희귀금속은 매장량이 적거나 기술과 비용면에서 추출이 어려운 금속을 일컫는다. 코발트와 인듐, 크롬 등 31개 종류에 달한다.

그중에서도 지구상에 많이 존재하지 않는 17개의 원소를 가리켜 ‘희토류’라고 칭하는데, 사실 희귀하다는 이름과는 달리 원소 자체는 지구상에 상당히 많이 존재하지만, 쉽게 가공할 수 있는 광물 형태로 존재하는 것이 희귀하기에 그렇다. 그중에서는 전기 모터에 적용되는 자석의 원료로 사용되는 네오디뮴(Nd)도 있는데, 자력을 강하게 하여 모터의 소형화가 가능하기 때문에 배터리 전기차가 주목받는 시대에 같이 주목을 받고 있다.

그러나 희토류는 그 이름과 같이 무한정으로 사용할 수 없으며, 가격 또한 비싸다. 여기에 광물 추출과 정제, 재활용 과정에서 상당한 환경 오염이 발생하기도 한다. 만약 미래에 배터리 전기차 시대가 도래한다고 해도 적은 양으로는 그 수요를 맞출 수도 없을 것이고 흔히 환경친화적이라고 일컬어지는 배터리 전기차를 제작하는 데 있어 일반 내연기관 자동차를 제작하는 것보다 더 많은 환경오염이 발생한다면, 그것을 환경친화적인 자동차라고 부를 수 없을 것이다.

다행히 배터리 전기차의 제작 기술에도 많은 발전이 가해지면서, 제작에 투입되는 희토류 사용을 줄이기 위한 노력이 곳곳에서 수행되고 있다.

어쨌거나 희귀금속이라는 단어가 말해 주듯이 매장량에는 한계가 있다. 지금 자동차업계는 배터리 생산을 위해 대대적인 투자를 하고 있는데 그 용량을 위한 희토류가 얼마나 지속될지에 관한 언급은 많지 않다. 무엇보다 중국이 희토류 생산 가공 국가로 전 세계 가공능력의 80% 이상을 차지하고 있다는 사실조차도 무시하고 있다.

이번에 국내에서 큰 이슈가 된 요소수도 결국은 중국으로부터 전량 수입하기 때문에 벌어진 일이다. 전 세계 요소 생산량은 연간 약 2억1,500만 톤에 달한다. 이 중 중국의 생산량은 2017년 7,280만 톤, 2018년 6,950만 톤으로 전 세계 요소 생산의 1/3을 차지하고 있다. 그중 2018년 6,950만 톤 기준으로 6.7% 정도인 약 463만 톤(1~7월 월평균 기준 연 환산)을 수출하고 있다. 이는 중국은 세계의 공장이라고 하지만 지금은 내수 시장만으로도 유지가 가능하다는 것을 의미하기도 한다. 

‘정신을 차리고 보니 중국이 없으면 아무것도 할 수 없다.’는 표현이 등장한 배경이다.

불과 30여 년 전 소련의 붕괴로 1강 체제가 된 미국 밀어붙인 금융 자유화로 인해 지금 부의 양극화에 더해 정치의 양극화로 보통 사람들의 생활은 더욱 어려워지고 있다. 그래도 미국은 여전히 ‘이대로’를 추구하고 있다. 그것이 미국의 일반인들에게 혜택으로 돌아가지 않는다는 것은 데이터가 입증하고 있다.

미국과 중국의 무역전쟁이 외적인 말 폭탄과는 달리 극단적으로까지 진행되지는 않을 것이라는 전망이 지배적이다. 트럼프는 목소리만 컸지 실속은 챙기지 못했지만 노련한 바이든은 실질적인 이익을 챙기려 하고 있다. 다만 그 사이에서 존재감을 확보하지 못할 경우 유탄을 맞게 될 나라들이 많을 것이라고들 한다. 어느 때보다 정치의 중요성이 부각되어 있으며 그런 경향은 더 심화하고 있다.

배터리에 이어 반도체 산업도 지금까지와는 다른 양상이 전개될 것은 분명해 보인다.


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