반도체와 희토류

지하자원-희토류

 

반도체는 디지털 시대의 핵심이며, 인공지능, 클라우드, 5G, 전기차 등 다양한 산업의 중심에 있습니다. 그런데 이 반도체 산업을 떠받치고 있는 또 하나의 보이지 않는 축이 있습니다. 바로 '희토류'입니다. 희토류는 반도체의 소재로서 필수적인 역할을 하며, 글로벌 경쟁력 및 수출 규제 이슈와도 밀접하게 연결되어 있습니다.

본문에서는 ‘소재’, ‘경쟁력’, ‘수출규제’라는 세 가지 키워드 중심으로 반도체 산업과 희토류의 관계를 심층 분석해 보겠습니다.

 

반도체 소재로서의 희토류: 없어서는 안 될 원소들

반도체는 기본적으로 실리콘 웨이퍼 위에 다양한 공정을 거쳐 전기 신호를 제어할 수 있는 구조를 만드는 기술입니다. 이 과정에서 여러 가지 화학물질과 금속이 사용되며, 희토류 역시 매우 중요한 역할을 담당합니다. 특히, 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 이트륨(Y), 테르븀(Tb) 등은 반도체 제조에 있어 주요한 특수 소재로 사용됩니다.

 

반도체 장비

예를 들어, 반도체 리소그래피 공정에서는 고해상도 패턴을 형성하기 위해 광원 기술이 핵심인데, 이때 특정 파장의 빛을 생성하기 위해 희토류가 활용됩니다. 또한, 반도체 패키징에 쓰이는 세라믹 기판, 절연체, 도전성 박막 등에도 희토류 기반 산화물이 널리 사용됩니다. 이외에도 희토류는 반도체 장비의 고내열 부품, 정밀 제어 센서, 자성 소재 등에서도 중요한 소재로 채택되고 있습니다. 이러한 희토류는 반도체의 성능 향상뿐 아니라, 공정의 정밀도와 안정성 확보에도 기여합니다. 고집적화, 고속화, 저전력화가 요구되는 최신 반도체 시장에서는 이러한 희귀 소재의 품질과 수급 안정성이 핵심 경쟁력이 되고 있는 것입니다. 따라서 희토류는 단순한 부자재가 아니라, 반도체 기술력의 기반을 형성하는 중핵 자원이라 할 수 있습니다.

 

글로벌 반도체 경쟁력과 희토류 의존성

세계 반도체 시장은 미국, 한국, 대만, 일본 등이 주도하고 있으며, 최근 들어 중국 역시 자국의 반도체 자립화를 강하게 추진 중입니다. 이 경쟁 구도에서 희토류는 공급망의 핵심 변수로 작용하고 있습니다. 특히 희토류의 대부분을 중국이 생산하고 있다는 점은, 다른 국가들에게 있어 큰 리스크 요소로 작용합니다. 중국은 세계 희토류 생산의 약 60% 이상을 차지하고 있으며, 정제 및 가공 능력에 있어서는 80% 이상의 점유율을 보유하고 있습니다. 이는 반도체 생산국들이 희토류 수급 안정성을 확보하지 못할 경우, 기술력에도 불구하고 생산 차질이나 제품 품질 저하라는 치명적인 문제에 직면할 수 있음을 의미합니다. 한국은 세계적인 메모리 반도체 강국이지만, 희토류의 90% 이상을 수입에 의존하고 있으며, 그 대부분이 중국에서 들어옵니다.

 

희토류 사용하는 회사

일본 또한 2010년 중국의 희토류 수출 중단 사태 이후 큰 타격을 받은 경험이 있어, 대체 공급망 확보에 집중하고 있습니다. 미국은 희토류 광산은 있으나 정제 및 가공 능력이 미비하여 이를 해결하기 위한 정책과 투자를 강화하고 있습니다. 이러한 상황에서 반도체 경쟁력을 유지하기 위한 전략은 희토류 공급망의 다변화, 재활용 기술 도입, 대체 소재 개발 등이 중심이 됩니다. 삼성전자, TSMC, 인텔 등 주요 반도체 기업들도 이와 관련한 전략을 수립하고 있으며, 일부는 희토류 정제 기업과 전략적 제휴를 맺는 등 공급 안정화에 총력을 기울이고 있습니다. 희토류는 단순히 자원 문제가 아닌, 글로벌 반도체 경쟁의 승패를 가를 전략적 자산입니다.

 

수출규제와 희토류: 기술 패권 전쟁의 무기

최근 몇 년간 반도체 산업은 단순한 기술 산업을 넘어, 국가 간 패권 경쟁의 핵심 도구가 되었습니다. 특히 미국과 중국 간의 반도체 기술 패권 경쟁은 ‘희토류 수출 규제’라는 이슈로 확대되고 있습니다. 중국은 자국의 전략 자원인 희토류를 무기화하여, 정치·경제적 압박 수단으로 활용하고 있으며, 이는 세계 반도체 공급망을 크게 흔들 수 있는 잠재적 위험 요소입니다. 중국은 2019년부터 희토류 수출 통제를 강화하겠다는 입장을 여러 차례 표명했으며, 미국 기업에 대한 보복 수단으로 희토류 수출 중단 가능성을 시사한 바 있습니다. 이는 반도체 제조에 필수적인 소재 확보를 어렵게 만들어, 결과적으로 반도체 생산 차질과 공급망 혼란을 초래할 수 있습니다. 2021년에는 미국의 반도체 장비 수출 규제에 대응해, 중국이 희토류를 비롯한 전략 자원의 통제 강화를 법제화하였고, 그 여파로 세계 반도체 기업들은 더욱 불안정한 공급 환경에 놓이게 되었습니다.

 

첨단 반도체

특히 첨단 반도체를 생산하는 데 필요한 고순도 희토류 소재의 경우, 대체 공급원이 거의 없어 이 같은 규제는 기업의 생존과 직결될 수 있습니다. 이에 대응해, 미국은 희토류 관련 기술 자립을 위한 ‘국방 생산법’을 발동하고, 연방 예산을 통해 관련 산업에 대규모 투자를 집행 중입니다. 유럽연합 또한 ‘희소 원소 전략’을 발표하며, 수입 다변화 및 재활용 기술에 주력하고 있습니다. 한국은 ‘핵심 광물 확보 전략’을 수립하고, 국내 기업의 해외 광산 투자, 재자원화 기술 개발 등을 적극 지원하고 있습니다. 수출규제는 단기적 위협을 넘어서, 반도체 산업 전체의 패러다임을 바꾸는 요인으로 작용하고 있습니다. 단순히 반도체 생산 기술만이 아니라, 그 바탕이 되는 희토류 소재의 확보와 활용 능력이 반도체 패권의 성패를 결정짓는 새로운 경쟁 시대가 도래한 것입니다.

반도체 산업의 미래는 기술력, 생산력, 인프라뿐만 아니라, 희토류와 같은 전략 자원의 확보 여부에 크게 좌우됩니다. 희토류는 반도체 소재로서의 필수성뿐 아니라, 글로벌 공급망의 불안정성과 수출규제라는 변수로 인해 그 중요성이 더욱 커지고 있습니다. 이를 해결하기 위한 다각적인 전략과 정책, 기술 혁신이 지금 이 순간에도 세계 각국에서 진행 중이며, 이는 앞으로의 반도체 패권 구도에 중대한 영향을 미칠 것입니다. 기술만큼 중요한 것이 자원이며, 희토류는 그 핵심입니다.