한미 협력적 동반자관계에 기반을 둔 새로운 기술패권시대 개막

지난 4월, 삼성전자는 30여년간 지켜온 왕좌에서 내려왔다. 이는 고대역폭 메모리(AI 반도체)에 밀려 SK하이닉스가 D램부문 1위를 차지하게 되면서 메모리 반도체 시장점유율은 SK하이닉스가 36%로 올라서고 삼성전자는 34%로 내려앉았다. 그렇지만 한국경제가 차지하는 메모리 반도체의 시장점유율은 70% 수준을 그대로 유지하고 있다.

가트너에서 발표한 2024년 반도체 매출내용을 삼성전자는 전년 대비 62.5% 증가한 665억달러로 단연 1위이었다, 그리고 2위인 인텔은 492억 달러이고 이어서 AI반도체 기업인 엔비디아(460억 달러), SK하이닉스(428억달러), 퀄컴(324억달러) 순으로 치열한 경쟁이 이뤄지고 있다. 이젠 반도체 시장은 기술력에 바탕을 둔 국운을 건 패권전쟁으로 번져가고 있다.

최근 삼성전자도 엔비디아, AMD, 메타 등 미국 고객을 적극 유치하며 TSMC를 추격할 수 있는 기반을 마련하게 됐다. 즉 삼성전자는 반도체 파운드리(위탁 생산)뿐 아니라 메모리와 패키징(후공정)도 가능한 종합 반도체업체이기 때문에 파운드리(위탁 생산) 전문업체인 TSMC를 이용하는 것보다 유리하기 때문이다.

이에 따라서 삼성전자 SK반도체가 차지하는 메모리 반도체분야에서 70%의 시장점유율을 차지하면서 파운드리 분야까지 시장 확보가 가능해져 세계 반도체 패권을 장악할 수 있게 되었다.

파운드리 반도체는 대만의 TSMC가 압도적인 기술력과 시장 지배력을 바탕으로 70%를 넘어서는 독점적 지위를 확고히 하고 있다. 그런데 AI 칩 시장의 급성장으로 파운드리 업체들의 초미세 공정 경쟁을 심화되고 있어 메모리와 파운드리를 함께 사용하게 되면서 종합반도체업체를 선호하는 경향으로 바뀌어 가고 있다.

미국에서는 2022년 칩스법에 의해서 지원받은 부문에 대한 지분요구를 하고 있으나 삼성전자는 이를 거부하고 협력적 동반자관계로 나갈 것으로 요청하고 있다. 미국과의 협력적 동반자관계가 이뤄질 경우 분업체제가 구축될 수 있어 다른 경쟁자들을 따돌리고 독보적인 존재로 부각될 수 있는 기반을 마련하게 될 수 있기 때문이다.

삼성전자는 “메모리 기술 리더십 회복을 위해 차세대 공정 및 신제품 경쟁력을 높이겠다”는 방침이다. 즉 선단 공정을 활용한 HBM 적기 개발로 차세대 AI 제품 경쟁력을 확보하고 고성능 고용량 SSD 라인업을 확대해 시장 요구에 적극적으로 대응할 계획이란다. 또한 “파운드리 사업 역시 2나노까지 다양한 공정을 지원하는 라인업을 보유하고 있어 공정 개발뿐만 아니라 선단 노드의 램프업 수율도 중요한 문제인 만큼 당장 해결하기는 어렵지만 결국 성공할 수 있을 것으로 전망되고 있다.

중국의 기술추격이 맹렬해지고 있으나 한미 협력적 동반자관계가 성취되면서 선도적인 기술패권을 장악할 수 있어 결국에는 한미 반도체 독점시대를 열어나가게 될 것이다.

세계적인 IT기술 전문기업인 가트너(GARTNER)는 2027년 AI 반도체 시장규모가 1,194억 달러(155조원)를 넘어서 2년 만에 무려 3배가량 커질 거라고 전망했다.

일론 머스크 테슬라 CEO는 "자율주행차 한 대에 들어가는 반도체의 양은 일반 자동차의 10배 이상"이라고 말했다. 그리고 챗GPT 같은 AI 모델은 18개월마다 처리 능력이 두 배씩 커져야 하며 정교한 제품 생산이나 AI 활용, 정밀 무기 제조는 더 말할 나위 없이 더 높은 연산능력을 요구하고 있다.

이제 반도체 시장은 시장점유율이 반도체 성능에 좌우되기 때문에 기술경쟁은 더욱 치열해 질 수밖에 없으며 여기에서 한국 반도체 업체들이 선도적인 역할을 담당해 나가게 될 것이다.

반도체는 스마트폰, 가전제품, 컴퓨터, 자동차, 전투기, 우주선 등 거의 모든 분야제품에 쓰인다. 세계 각국의 국내총생산(GDP) 구성 항목의 대다수는 반도체 없이 만들지 못한다.

앞으로 AI와 5G, 사물인터넷(IoT)의 발달로 그 수요는 기하급수적으로 늘어나면서 이제 반도체가 더 이상 가전제품이나 PC에 들어가는 단순 소비재가 아니라 국가 존망을 결정하는 '전략물자'요, '전략자산'으로 부각되고 있다.

반도체란 인간으로 따지면 ‘두뇌’에 해당되는 정보를 저장하고 연산 처리하는 전자기기 부품이다. 반도체의 기능은 크게 연산(로직· logic)과 저장(메모리·memory) 두 가지로 나뉜다.

사람으로 치면 전자는 머리가 잘 돌아가는 친구이고, 후자는 기억력이 뛰어난 친구다.

챗GPT 같은 AI 모델을 돌리려면 기계학습이 가능해야 하고 그러려면 막대한 양의 정보를 빠르게 처리해야 한다. 그런데 디지털 코드인 ‘0과 1’을 더 빨리 작동하게 하는, 즉 ‘연산능력’이 뛰어난 반도체 소유자가 게임을 지배할 수밖에 없어 연산능력이 뛰어난 'AI 반도체'가 특별히 요구된다, 이에 초강대국들이 AI 반도체에 사활을 건 반도체 패권전쟁에 끼어들지 않을 수 없다.

이런 사실을 간파한 미국은 2023년 8월에 중국에 첨단 반도체 장비 수출을 사실상 금지하는 조치를 취하면서 본격적인 AI 반도체 전쟁이 시작되었다. 이런 반도체 전쟁에서의 주요 플레이어는 미국의 엔비디아, 인텔, AMD, 퀄컴, 대만의 TSMC, 한국의 삼성전자, SK하이닉스, 일본의 라피더스, 중국의 베이팡화창(나우라 테크놀로지) 등이 나서고 있다.

이들은 다시 ‘반도체 가치사슬에 따라 분류하면 반도체를 설계하는 ‘팹리스(fabless)'는 미국의 엔비디아와 퀄컴이 대표적이다. 생산만 전문으로 하는 ’파운드리(foundry)‘는 대만의 TSMC, 삼성전자 파운드리사업부, 미국의 GF(Global Founders)가 이끈다. 생산된 웨이퍼로 모듈을 만드는 ’패키징(테스트 포함)‘은 미국의 엠코테크놀로지, 대만의 ASE가 주도한다.

설계와 생산, 패키징, 판매까지 모두 하는 회사를 종합반도체 기업은 삼성전자와 SK하이닉스, 미국의 인텔과 마이크론, 일본의 키녹시아뿐이다.

이 가운데 비메모리 분야의 최강자는 엔비디아이고 인텔과 AMD, 마이크론 등은 엔비디아의 독주 막기에 부심이다. 메모리 분야에서는 삼성전자와 SK하이닉스가 단연 선두로서 자리메김을 하고 있다.

미국은 중국의 고립을 노리는 신 애치슨 라인(1950년 1월 발표된 미국의 극동 방위선으로 한국과 대만, 인도차이나반도가 미국의 방위선에서 사실상 제외돼 북한이 남침을 결심하는 계기가 됐다)을 설정하고 본격적인 반도체 패권전쟁을 벌리고 있다.

2022년 ‘챗GPT 쇼크’에 이어 2024년 중국의 ‘딥시크 쇼크’에 이르기까지, 인공지능 기술의 혁신은 산업 판도를 전면적으로 재편하고 있다. AI 기술은 이제 국가 전략의 핵심이자 국제 산업 경쟁의 중심축이 되고 있어 AI 혁명의 기반이 되는 반도체 산업의 중요성이 날로 커지고 있다.

AI 기술은 단순한 IT 혁신을 넘어선 범용기술로, 군사·경제·산업 등 모든 분야에 영향을 미치고 있다. 즉 AI는 어느 한 분야에 국한된 기술이 아니라 거의 모든 분야에서 쓰이는 ‘범용기술’이며 인간의 육체적 능력뿐만 아니라 지적 능력을 높여주는 ‘증강기술’이며 경제와 산업 및 기타 사회 시스템 전반의 성장을 이끌어 가는 ‘선도기술’이라고 할 수 있다.

삼성전자나 SK하이닉스는 메모리 일변도에서 탈피하기 위해 시스템반도체와 센서, 소부장 기술 자립, 소재 개발, 팹리스 스타트업 생태계 조성 등을 추진하는 종합반도체 업체로 기반을 다지고 있다.

2024년 기준으로 메모리 반도체 시장 점유율은 한국이 전세계 73.2%를 차지하고 있다. 지난 20년간 치열한 치킨게임을 통해 메모리 반도체 시장에서는 사실상 삼성전자, SK 하이닉스, 마이크론 세 기업만 살아남은 상황으로 소수 독과점 구조 형태를 띄고 있다. ‘

만일 한미 협력적 동반자관계가 성취된다면 미국의 뛰어난 설계기술과 한국의 제조기술이 같이 움직일 수 있어 신 에치슨 라인을 설정하지 않고도 세계 반도체 패권을 실질적으로 장악할 수 있는 길이 열리게 되는 것이다.

한국경제는 지금까지 선진국 기술을 모방하는 국가로서 한강의 기적을 이룩하였으나 중국의 값싼 물량공세로 기술추격과 선진국의 기술력의 사이에 끼어 넛 크랙커의 호두 신세가 되어 이럴 수도 저럴 수도 없었다. 그간 기술자립기반을 마련하여 세계적인 기술력을 보유할 수 있게 되었다.

반도체 이외에도 조선분야에서 쇄빙선과 LNG운반선을 제조할 수 있는 기술을 보유한 유일한 국가가 되었다. 그래서 앞으로 러시아와 미국의 북극항로 개설에 절대적으로 역할을 담당할 수 있게 되었다. 그래서 미국의 마스가 플랜을 실행해 나가는 주체가 되고 있고 러시아는 북극항로 개발에 한국경제에 목이 메인 실정이다.

이어서 전기차 배터리 시장도 중국 CATL: 시장 점유율 1위를 차지하고 있으나 국내 3사 (LG에너지솔루션, SK온, 삼성SDI)가 30%대였던 시장점유율을 유지하고 있다. 그렇지만 미중 패권전쟁으로 중국경제가 봉쇄된 상황에서 미국 및 유럽 시장에서의 판매는 자연스럽게 한국경제 차지가 되어 한국경제가 멈추면 지구경제가 멈춘다는 말이 나올 정도가 되었다.

이런 기술력을 바탕으로 세계 경제를 이끌어나가는 플레이어로서 역할을 담당해 나가야 한다.

미중 패권전쟁에서도 중재자로서의 역할을 담당할 수 있는 실용외교를 기반으로 새로운 선도국가로서의 입지를 확보해 나가야 한다.

이는 무엇보다도 세계 평화를 이룩해 나갈 수 있는 국가로서의 입지를 확고히 하여 지속적인 발전기틀을 마련해 나가야 한다.

우리나라의 건국이념은 “널리 인간세상을 이롭게 하라”는 홍익인간(弘益人間)이다. 이런 홍익인간의 바탕으로 세계 평화를 지켜 나가는 국가로서의 확고한 입지를 확보한다면 세계 최고의 국가로서의 지속적인 발전기틀을 마련해 나갈 수 있다.

더욱이 붕괴위기에 직면해 있는 지구환경에 일익을 담당해 나가는 국가가 되어 우리 후손들이 안락한 삶의 터전을 되살려 나가는 국가 이미지를 확보한다면 위대한 대한민국의 깃발을 더욱 휘날릴 수 있는 기반이 마련될 수 있는 것이다.

김종서 기자 kjs2158@naver.com 이 기자의 다른 기사 보기