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[미래생각]코로나19 장기화와 반도체 산업의 미래

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등록 2020-09-04 15:00:00
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[서울=뉴시스]김유빈 국회미래연구원 연구위원
[서울=뉴시스]  신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)의 장기화로 언택트, 비대면으로 대표되는 뉴노멀의 전개는 4차 산업혁명, 디지털 전환에 대한 논의를 가속화시키고 있다.

그에 맞춰 정부는 디지털 뉴딜과 같은 관련 연구·개발(R&D) 정책 수립과 투자 확대를 통해 이러한 변화에 발 빠르게 대응해가고 있는 모양새다. 위기 속에서도 기회를 극대화하겠다는 전략이다.

2018년 국회미래연구원에서도 3차원(3D) 프린팅, 인공지능(AI), 가상현실, 블록체인, 자율주행차 5개 핵심기술을 바탕으로 2050년 정보기술(IT) 분야 미래를 예측한 바 있다.

이대로 간다면 현재 하드웨어(H/W) 중심 IT 경쟁력이 중국의 도전으로 차별적 경쟁력을 잃고 미국, 인도, 이스라엘과 같은 소프트웨어(S/W), 플랫폼 강국으로의 의존 확대로 한국은 IT 강국에서 IT 식민지로 전락하고 말 것이란 암울한 전망이었다.

특히 우리나라가 H/W 중심의 IT 강국이 되는데 반도체 산업은 그 핵심 동력이었다. 따라서 앞서 언급한 위기와 기회를 모두 내포하고 있는 새로운 시대에 적응하기 위해서는 IT 산업 혁신과 더불어 그동안 대한민국 산업의 효자 노릇을 담당해왔던 반도체 산업 혁신이 필요하다는 목소리도 높아지고 있다.

앞으로 한국의 반도체 산업은 어떤 도전을 맞이하게 되고, 또 우리는 어떻게 준비해야 할까.

먼저 인공지능, 빅데이터, 자율주행차, 사물인터넷(IoT) 등 IT 범용기술과 이를 활용한 융합 산업은 새로운 반도체 시장을 폭발적으로 확대할 것으로 예상된다. 따라서 초소형, 초고속, 저전력 기술 등 제품 경쟁력을 바탕으로 새로운 시장과 수요에 즉시 대응할 수 있어야 한다.

실제 삼성전자는 반도체 비전 2030을 통해 AI 반도체 투자 확대를 선포했다. 이른바 신경망처리장치(NPU : Neural Processing Unit)로 대표되는 새로운 반도체 시장을 선점하겠다는 계획이며 이를 위해 2030년까지 133조원을 투자하겠다 밝혔다. 메모리 반도체 경쟁력 바탕으로 새로운 비메모리 시장에도 도전장을 던진 셈이다.

그러나 이제는 반도체 산업 생태계의 균형적 발전도 고민해야 할 때가 왔다. 즉, 새로운 시장과 수요에 대응하기 위해 글로벌 경쟁력을 가지고 있는 기존 기업을 활용함과 동시에 비메모리 분야의 팹리스(Fabless) 기업 확대와 관련 고급 인재 양성도 서둘러야 한다.

현재 우리나라 팹리스 시장은 디스플레이 IC, 전력반도체 등으로 품목이 매우 제한적이며 세계적 경쟁력을 갖는 기업도 손에 꼽을 정도로 극소수이다. 또한 공정 기술 경쟁력을 기반으로 한 집적 중심의 메모리 반도체에 비해, 특히 비메모리 반도체는 매우 우수한 창의력을 갖는 고급 인재를 요구한다.

그럼에도 우리나라 주요 대학의 반도체 관련 학과의 배출 인재는 해외와 비교하면 실질적으로는 정체되어 있다. 새로운 산업 수요에 선제적으로 대응하고, 그 시장을 우리의 경쟁력으로 연결시킬 수 있도록 산업 생태계와 지식 인프라의 점검과 혁신이 필요하다.

다음으로 메모리 분야는 우리 기업이 이미 세계적으로 월등한 경쟁력을 가지고 있지만 중국의 추격이 만만치 않은 상황이다. 세계 최대 전자산업 소비 시장을 가지고 있는 중국은 2025년까지 반도체 자급률을 70% 이상으로 올리겠다고 한 바 있다.

최근 소식에 따르면 YMTC(양쯔강메모리테크놀로지)의 낸드플래시 기술 격차는 이제 우리와 1년 안팎으로 좁혀졌다는 분석이다. 중국은 실질적인 공기업 체제를 가진 국가로 천문학적인 투자와 인력을 반도체 산업에 쏟아붓고 있다.

여러 전략을 마련해두고 시장 상황에 따라 이를 달리 적용할 수밖에 없는 우리 기업에게는 더욱 큰 우려가 되고 있다. 그럼에도 메모리 산업의 경쟁력을 유지하기 위해서는 D램, 플래시 중심의 R&D에서 M램 등 차세대 메모리로의 패러다임 전환을 선도해야 한다.

특히 머신러닝, 빅데이터 등 신기술을 적극 활용하여 초격차를 만들어 낼 수 있는 기술 분야를 확대하고, 관련 분야의 고급 인재 육성 및 확보에도 더욱 박차를 가해야 할 것이다.

마지막으로 소재, 장비의 경쟁력 강화도 필요하다. 반도체는 전후 공정에 매우 많은 장비와 약액, 재료 등이 투입된다. 그러나 일본, 유럽 등 해외 의존도가 매우 높다.

세계 반도체용 웨이퍼 시장의 53%를 일본 기업이 차지하고 있고 포토(photo) 장비의 경우 일본 의존도가 90%가 넘는다. 얼마 전 벌어진 한-일 무역 분쟁에서 일본이 이런 상황을 교묘히 이용하려 들기도 하였다. 이렇듯 국제관계의 갈등은 과거 외교·안보와 같은 전통적인 이슈에서 기술패권으로 이동한 지 오래다.

이러한 환경변화에 대응하기 위해 정부는 반도체, 디스플레이 분야 핵심 품목에 5년간 2000억을 투자해 소부장 산업을 육성키로 하였다. 반도체 전후 공정의 자급률을 높이겠다는 계획이다.

그러나 실제 그러한 핵심 품목의 원천 기술을 확보하기는 쉽지 않다. 원천 특허를 피해 새로운 접근법으로 신기술을 개발하는 것 자체도 어려울 뿐 아니라, 유사한 성능의 품목이 개발되었다 하더라도 실제 양산에 투입되기까지는 매우 신중해야 한다. 수율에 직결될 수 있기 때문이다.

따라서 기초, 원천에 가까운 이러한 기술은 기술 주기가 갖는 특성과 실제 활용 관련 한계로 인해 후발국이 뛰어들기에는 매우 큰 리스크가 존재한다. 따라서 인내심을 가지고 꾸준한 지원이 가능하도록 관련 정책을 설계 해야 한다.

그 간 대규모 투자가 요구되는 반도체 산업 특성상 과감한 결단을 할 수 있는 대기업과 이를 지원하는 공급 체인망에 속한 기업들이 중심이 되어 내외부 환경변화에 대한 방어와 혁신을 모두 감당해 왔다. 그러나 대유행 감염병에 따른 뉴노멀 시대의 전개, 줄어드는 기술 격차, 확대되는 기술패권 전쟁 등으로 반도체 산업은 새로운 위협과 기회의 시대를 맞이하고 있다.

반도체 기업군의 균형적인 포트폴리오 구축을 통해 위협 요인에 대한 다양한 대응책을 펼치는 한편 설계, 공정, 소재 등 연관 산업 생태계를 지금보다 더 확대하고 이들을 기존 반도체 공급 체인망에 편입시킬 수 있도록 여러 지원책을 마련해 새로운 기회 요인을 국가 경쟁력으로 연결시킬 수 있도록 해야 한다.

또한 반도체 관련 고급 인재들이 대기업뿐 아니라 기업의 특성에 맞게 개별 기업 경쟁력을 높이는데 기여할 수 있도록 지식 인프라 혁신을 위한 지원책 마련에 관련 정책역량을 더욱 결집시켜야 한다.

김유빈 국회미래연구원 연구위원(ybkim@nafi.re.kr)
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