러시아의 우크라이나 侵攻으로 全 世界에 緊張感이 高調되고 있다. 韓半島를 둘러싼 對外的 不安感 또한 增幅되는 가운데, 半導體産業이 直接的인 打擊을 입을 수 있다는 憂慮가 커지는 狀況이다. 러시아와 우크라이나는 半導體를 直接 生産하는 나라는 아니지만, 半導體 工程에 必須的으로 들어가는 特殊 가스인 네온, 제논, 크립톤 等을 供給하는 主要 國家들이다. 우크라이나는 아이스블릭(Iceblick), 人가스(Ingas), 크라이誤認(Cryoin) 같은 業體를 통해 全 世界 네온 가스 容量의 70%를 供給하고 있다. 이에 삼성전자, TSMC, 인텔 等 글로벌 半導體業體의 供給網이 惡化될 危險이 크다.

크립톤 輸入量 30% 以上 우크라이나 차지

韓國貿易協會 國際貿易通常硏究院이 發表한 報告書에 따르면 지난해 國內에 들여온 네온 가스의 輸入國別 比重은 中國(66.6%), 우크라이나(23.0%), 러시아(5.3%) 巡이다. 對中(對中) 輸入 依存度가 높지만 우크라이나의 比重 또한 無視할 수 없다. 크립톤 輸入은 우크라이나(30.7%), 中國(25.6%), 美國(21.1%), 러시아(17.5%) 巡으로 우크라이나와 러시아의 比重이 全體의 折半 가까이 된다. 國內 企業들은 이들 가스 備蓄量을 平素 對比 3~4倍로 늘리고 大體 供給先導 두고 있다고 밝혔지만, 戰爭이 長期化할 境遇 生産에 蹉跌을 빚을 수 있는 狀況이다.

네온은 大氣 中에 0.00182% 濃度로 存在하는 稀貴 가스다. 흔히 알고 있는 네온은 看板龍 照明에 쓰이며, 붉은 朱黃色 빛을 發한다. 네온은 液體空氣의 分類(分別蒸溜)에 依해 商業的으로 抽出되는데, 공기가 唯一한 供給源이라서 헬륨보다 값이 훨씬 비싸다.

半導體 製造에서 가장 重要한 工程은 設計한 回路패턴을 실리콘 웨이퍼(半導體를 만드는 土臺가 되는 얇은 板)에 塗布하고 빛을 調査함으로써 마치 寫眞을 찍는 것처럼 回路패턴을 새기는 리소그래피(Lithography)다. 이때 精密하게 回路를 새기기 위해 DUV(Deep Ultra Violet: 審紫外線)를 主로 使用한다. DUV에는 엑시머레이저(excimer laser: 局所 部位 治療에 使用하는 高出力 紫外線 레이저 裝備)가 必要한데 여기에 네온 가스가 主材料로 쓰인다. 엑시머레이저는 特殊 가스를 混合한 것으로 醫療用은 勿論, 半導體 및 디스플레이用 露光裝備와 레이저 結晶化(Excimer Laser Anneal·ELA) 裝備 等에 使用된다. 네온, 弗素, 아르곤 等 特殊 가스를 混合해 製造하며, 混合物 中 네온이 95% 以上을 차지한다. 크립톤과 제논은 半導體 回路패턴을 除外한 나머지 部分을 깎아내는 息角 工程에 쓰인다.

네온과 크립톤은 제철 過程의 副産物이자 廢가스의 稀貴 成分이라서 超大型 鐵鋼 工場에서 回收해야 한다. 옛 蘇聯은 네온, 크립톤, 제논 性能을 갖춘 製鐵所用 酸素 工場을 稼動하면서 相當量의 네온 가스를 生産했다. 우크라이나와 러시아 亦是 大規模 工場을 運營해 네온을 過剩 供給해왔는데, 近來 들어 狀況이 바뀌었다.



東유럽에 있는 많고 오래된 酸素 工場은 네온 가스가 나오지 않는 새 裝置로 交替되기도 하고, 鐵鋼産業이 萎縮됨에 따라 徐徐히 閉鎖됐다. 이로 因해 네온 가스 不足 現象이 나타나다 決定的으로 2014年 러시아가 우크라이나 크림半島를 侵攻하며 가스 價格이 치솟았다. 當時 러시아가 國際 制裁를 받고 우크라이나의 供給 物流도 흔들리면서 가스와 金屬 價格이 暴騰했다. 네온 價格도 10倍나 올랐다.

러시아와 우크라이나 代身 中國에 依存하는 方法도 있으나 不確實한 代案이다. 中國도 오래된 工場이 멈추거나 追加 稀貴 가스 回收가 不可能한 새로운 工場으로 代替되고 있어서다. 희귀 가스를 願하는 强力한 市場이 있음에도 不拘하고 最小 ROI(投資資本收益率)를 위해 稀貴 가스 回收 機能이 없는 新規 工場이 建設되고 있다. 要컨대 中國은 네온 가스 市場占有率을 높이고 있지만 高級 淨化 生産 能力이 不足하다는 分析이다.

國內에서는 1月 포스코가 特殊 가스 專門 所在企業 TEMC와 손잡고 광양제철소 酸素 工場에 네온 가스를 抽出하는 設備를 構築했다. 크립톤, 제논 가스의 國産化 技術 開發도 함께 進行되고 있다. 포스코는 下半期부터 國産 네온 가스를 半導體 素子業體에 本格的으로 供給할 수 있을 것이라고 展望했으며, 國內 需要의 16%假量을 充足할 것으로 내다봤다.

半導體 生態系 威脅

現在 半導體 關聯 리소그래피는 全 世界 네온 가스 需要의 約 70%를 차지한다. 메모리의 境遇 낸드플래시는 100% DUV 露光 技術이 使用되며, D램도 90% 以上이 DUV를 使用하고 있다. 네온 가스는 容量이 充分히 生産되거나, 使用量을 大幅 줄이는 工程으로 代替될 때까지 向後 몇 年 동안 不足 現象이 이어질 것으로 豫想된다. 여기에 더해 러시아와 우크라이나의 葛藤이 持續된다면 半導體 生産에 必要한 原資材 가스 供給에 否定的 影響을 미칠 수 있다.

이番 戰爭으로 國際 에너지 및 原資材 需給과 價格 不安이 高調되는 것 또한 큰 問題다. 半導體 供給網은 原資材, 裝備, 웨이퍼 製造, 包裝, 팹리스(半導體 設計 및 開發 專門業體) 會社, 流通業體 等 多國籍 會社가 參與하는 複雜한 生態系다. 供給網의 어느 部分에서라도 蹉跌이 생길 境遇 全 産業에 影響을 미칠 수밖에 없다. 이러한 狀況은 코로나19 팬데믹 下에서 글로벌 經濟가 回復되기 始作한 以後 半導體 不足에 直面한 自動車産業, 데이터産業에도 二重 打擊을 加할 수 있다.

國際信用評價會社 무디스의 子會社 무디스애널리틱스는 “러시아와 우크라이나의 葛藤이 長期化되면 韓國, 臺灣, 日本, 中國 半導體業體들이 打擊을 입어 價格 上昇과 供給 遲延이 생길 수밖에 없다”며 “半導體 不足에 따른 도미노 效果로 自動車, 電子製品, 스마트폰 産業 等에 費用 增加와 生産 沈滯를 가져올 것”이라고 說明했다.