글로벌?기술?혁명의?‘제6의?물결’로?정의되는?에너지?효율?시대가?도래하면서?전력반도체가?전기?시스템의?‘심장’으로?부상하고?있다.?메모리와?CPU가?정보를?저장·연산한다면,?전력반도체는?전기의?흐름을?바꾸고?조절해?시스템?전체를?실제로?움직이게?하는?역할을?맡는다.?모빌리티부터?에너지?인프라,?인공지능(AI)?데이터센터?등?전기를?만들거나?사용하는?산업?전반에서?전력?효율을?극대화하고?손실을?최소화하는?기술력이?미래?패권을?결정?짓는?핵심?척도가?됐다.?
9일?업계에?따르면?글로벌?완성차?업체들이?최근?전기차?구동계(인버터·모터?드라이브?등)의?핵심?부품으로?기존?실리콘(Si)?전력반 골드몽사이트 도체?대신?탄화규소(SiC·실리콘카바이드)?기반?전력반도체?채택을?빠르게?늘리고?있다.?SiC?전력반도체의?전기차?부문?점유율은?2024년에?약?33.2%에?달했다.
전기차에서?전력반도체는?배터리와?모터?사이에서?직류(DC)를?교류(AC)로?바꾸며?전압·전류를?제어해?구동계를?작동시키는?역할을?한다. SiC?전력반도체를?쓰면?같은?배터리를 모바일바다이야기하는법 ?쓰더라도?주행거리를?수십㎞?늘릴?수?있고,?충전·구동?과정에서?발생하는?열과?손실을?크게?줄일?수?있다.
이?흐름의?중심에는?역설적이게도?한국?반도체?산업의?‘뼈아픈?유산’이?자리?잡고?있다.?경기?부천에?위치한?미국?온세미컨덕터의?생산?거점이?그?주인공이다.?이곳은?1974년?삼성전자가?비메모리?반도체?생산을?시작하며?한국?반도체?신화 황금성슬롯 의?초석을?닦았던?태동지다.?그러나?삼성전자는?1998년?외환위기?여파로?전력반도체?사업부를?미국?페어차일드에?매각했다.?이?자산은?2016년?온세미가?페어차일드를?인수한?뒤?오늘날?글로벌?전력반도체?시장을?호령하는?전략?요충지가?됐다.?
테슬라와?현대차?등?글로벌?완성차?업체들이?채택하는?SiC?전력반도체가?바로?이곳에서?양산된다.?한? 카카오야마토 업계?관계자는?“한국은?전력반도체?산업의?출발점을?쥐고?있었음에도?이를?자국?생태계로?확장하지?못한?채?글로벌?기업의?핵심?경쟁력으로?흡수당한?셈”이라고?평가했다.
○ 네가와트?핵심?두뇌
글로벌?싱크탱크?RMI는?인공지능(AI)과?전기화가?가속화되는?현?시점을?‘제6의?기술혁명,?네가와트(Negawatt)?시대’로?규정했 릴게임사이트 다.?네가와트는?땔감-석탄-석유-전기(원자력·신재생)로?이어진?에너지?진화?이후,?에너지?효율?자체를?하나의?자원으로?보는?개념이다.?
에너지를?새로?만드는?것보다?이미?생산된?에너지를?얼마나?효율적으로?쓰느냐가?기술·산업?경쟁력을?좌우하는?국면에?들어섰다는?의미다.?이?변화의?핵심에?탄화규소(SiC)·질화갈륨(GaN)?등?화합물?전력반도체가?부상하고?있다.



업계와?산업통상부에?따르면?SiC?웨이퍼?처리를?위한?전공정?장비?분야에는?주성엔지니어링과?테스?등이,?패키징·모듈?등?후공정?장비?분야에는?LG전자?등이?사업?진출을?검토하고?있는?것으로?알려졌다.?2024년?기준?38억달러(약?5조5000억원)?규모였던?글로벌?화합물?전력반도체?시장이?연평균?24%를?웃도는?성장세를?이어갈?것으로?전망되면서,?관련?장비와?후공정?분야까지?성장?기대가?커지고?있어서다.
태양광·풍력과?배터리,?전기차,?AI데이터센터?등에서?생산되거나?소비되는?전기는?대부분?직류(DC)와?교류(AC)를?오가며?변환된다.?이때?발생하는?손실이?전체?에너지?효율을?좌우한다.?실리콘(Si)?기반?전력반도체는?이미?효율?자체는?높은?수준에?도달했지만,?고전압·고온?환경에서는?물성?한계가?뚜렷하다.?반면?SiC와?GaN은?더?높은?전압과?온도를?견디며?스위칭?손실과?냉각?부담을?크게?줄일?수?있다.?
이?덕분에?동일한?전력을?처리하면서도?장비?크기를?줄이고,?시스템?전체의?에너지?손실을?낮출?수?있다.?전력?효율을?소폭?개선하는?수준을?넘어,?전력?시스템의?구조?자체를?단순화하는?기술로?평가받는?이유다.?이러한?흐름을?상징적으로?보여준?사례가?2018년?테슬라의?전기차?SiC?전력반도체?채택이다.
이후?화합물?전력반도체는?전기차를?넘어?태양광?인버터,?에너지저장장치(ESS),?데이터센터?전원장치?등으로?적용?범위를?빠르게?넓히고?있다.?구상모?산업통상부?차세대전력반도체추진단장(광운대?전자재료공학?교수)은?“전력반도체는?직류?전기를?교류로?바꿔주는?‘환전소’인데,?화합물?전력반도체는?수수료(에너지?손실)가?거의?없는?최첨단?환전소인?셈”라고?말했다.
?○ 통합?솔루션?필요
현재?글로벌?화합물?전력반도체?시장은?소수의?해외?선도?기업들이?장악하고?있다.?국내에도?웨이퍼?제작(소재)부터?소자,?설계(IC),?제조(파운드리),?패키지·모듈에?이르는?밸류체인이?형성돼?있지만,?개별?기업의?규모와?사업?성숙도는?아직?초기?단계에?머물러?있다.
정부?집계?기준으로?국내?화합물?전력반도체?밸류체인에?참여하는?기업은?총?20여곳이다.?QY리서치에?따르면?2024년?기준?국내?화합물?전력반도체?시장?규모는?약?1억9000만달러(약?2773억원)로?추정된다.?이?가운데?국내?기업의?SiC?소자?매출은?약?215억원으로,?전체?시장의?약?10%?수준에?그친다.



업계에서는?소자?기술?개발만으로는?글로벌?시장에서?지속?가능한?수익?구조를?만들기?어렵다는?인식이?확산되고?있다.?전력반도체의?기술?진입?장벽은?개별?칩의?성능이?아니라,?장기간?고신뢰?운전을?보장하는?시스템?설계?능력에?있다는?것이다.?한?전력반도체?업계?관계자는?“AI?데이터센터나?전기차,?로봇?제조사?등?고객이?원하는?것은?검증된?시스템”이라며?“구동회로와?보호회로,?방열?구조까지?통합된?솔루션을?제공할?수?있어야?시장에?진입할?수?있고,?그런?패키징?기술과?모듈화가?화합물?전력반도체?밸류체인에서?부가가치의?큰?부분을?차지한다”고?말했다.?
한국이?메모리?반도체?중심의 소품종·대량?생산?구조에?익숙했던?만큼,?다품종·고신뢰가?요구되는?전력반도체?산업에서는?접근?방식?자체를?바꿔야?한다는?지적도?나온다.?산업부 역시?이러한?구조적?한계를?인식하고,?화합물?전력반도체를?차세대?전략?산업으로?육성하겠다는?계획을 발표했다.?단순?연구개발(R&D)?지원을?넘어,?실증과?수요?연계를?통해?초기?시장을?만들겠다는?취지다. 화합물 전력반도체를 국가전략기술로 지정해?재정ㆍ세제 지원 혜택을 늘리고, 국민성장펀드 지원도 검토되고 있다.
김리안 기자 knra@hankyung.com