『K반도체 쇼크, 이미 시작된 미래』
최악의 위기에 대응하는 7가지 시나리오
이 책의 부제목은 「최악의 위기에 대응하는 7가지 시나리오」, 카피는 “반도체 산업의 최종 승자는 누가 될 것인가”이다.
현재는 경험하고 있지만, 미래는 예측할 수밖에 없다. 그래서 불안하고 궁금하다. 미래는 갑자기 오지 않는다. 어떤 징후를 보인 뒤 찾아온다. 뜻밖에 미래에도 희미한 신호는 분명히 있다. 1968년 세계 석유 시장은 예측가능한 안정 상태였다. 유가의 급격한 변동성에 대해 누구도 우려하지 않았다. 그러나 다국적 에너지 기업인 ‘로열 더치 쉘’ 만은 예외적으로 예상치 못한 미래적 요소들에 대비했다. 런던지사에서 근무하던 피에르 왁은 미래의 석유 시장 동향에 대한 분석 보고서를 제출한다.
그는 ‘미래 시나리오 플래닝’을 통해 다양한 변수를 철저히 분석했다. 그리고 언론에서 보도되는 다음과 같은 미래 징후들을 정밀하게 연구하며, 다가올 변화에 주의를 기울였다. 1960년 9월 이라크 주최의 바그다드 회의에 아라크, 이란, 사우디아라비아, 쿠웨이트, 베네수엘라가 모였다. 이들은 석유 가격의 안정화를 목표로 OPEC을 결성했다.
피에르 왁은 아랍 국가들의 역사적, 심리적 배경과 미래 징후들을 연결하여 변화의 가능성을 예측해 두 가지 시나리오를 만들었다. ‘유가가 장기적으로 안정될 것’과 ‘OPEC이 유가 상승을 의도적으로 조절할 것’이라는 뜻밖의 시나리오였다. 회사는 두 번째 시나리오가 현실이 될 경우 기업은 큰 위기에 처하게 될 것, 이라는 결론에 도달했고 대비했다. 1973년 10월, 왁의 예상대로 ‘4차 중동전쟁’이 발발했고 국제오일쇼크가 왔다. 쉘은 급격하게 닥친 큰 변화에 준비한 대로 대처하며 위기를 기회로 만들어 경쟁사보다 엄청난 수익을 올렸다.
이 책은 한국 반도체 산업이 고려해야 할 일곱 가지 시나리오를 중심으로 반도체 산업의 미래 방향을 탐색하며 그 결과에 따른 대비책을 심도 있게 분석했다. 반도체 산업의 향방은 단순히 한 산업이 미래가 아니라, 국가와 기업, 그리고 우리 모두와 밀접하게 연결된 미래다.
조직의 의사결정 과정에서 나타나는 편향을 줄이려는 노력만으로도 수익률이 7% 이상 증가했다. 편향은 생각이 한쪽으로 치우친 현상을 가리킨다. 생각을 넘어 행동마저 공정성을 잃어버리면 ‘편파’가 된다. 편향은 주로 경험만을 바탕으로 막연히 짐작하는 것에서 비롯된다. 이것은 뇌의 특성에서 기인한다. 인간의 뇌는 그 주제가 얼마나 쉽고 빨리 기억되느냐에 따라 중요성을 판단한다. 이것을 ‘회상 용이성’이라고 한다. 기억이 떠오르는 속도는 개인적 경험과 언론 노출에 따라 달라진다. 인간의 뇌는 어떤 사물이나 현상을 실제와 다르게 인지하는 ‘인지 착각’에도 쉽게 빠진다. 시각만 착각을 일으키는 것이 아니다. 생각도 착각을 유발한다.
트럼프 미국 대통령에 대해 한국 정부는 크게 두 가지 사항을 명심해야 한다.
첫째, 트럼프는 한국보다 일본과 더 가깝게 지내기를 원한다.
둘째, 미국기업의 입장에서 가장 위협적인 적은 중국 기업이 아니라 한국과 대만 기업이다.
반도체는 크게 연산과 제어를 처리하는 시스템 반도체와 정보를 저장하는 메모리 반도체로 나뉜다. 시스템 반도체의 대표 분야인 로직 반도체와 아날로그 반도체에서 미국은 압도적 우위를 보이지만, 메모리 반도체 시장에서는 한국에 크게 뒤진다. 특히 반도체 미세공정 기술에서는 대만과 한국에 거의 따라잡혔다며 위기감을 드러냈다. 미국반도체산업협회의 주장을 요약하면 미국 내 반도체 생산 증대와 한국과 대만 기업의 기술 추격 봉쇄, 두 가지다.
두 번째 시나리오. 중국-대만 전쟁 발발이다.
이 시나리오의 핵심은 세 가지다.
첫째, 중국이 대만을 무력으로 침공한다면 시진핑 3기 말이 가장 유력하다. 둘째, 시진핑이 선택할 수 있는 가장 유력한 카드는 ‘대만 전면 포위 작전’이다. 셋째, 대만을 사이에 두고 미국과 중국이 무력 충돌을 일으키면, 3차 세계대전으로 확전될 가능성도 염두에 두어야 한다. 시진핑이 종신집권을 할 명분은 두 가지뿐이다. 하나는 중국 경제가 미국을 넘어서는 것이다. 다른 하나는 ‘대만 통일’이다. 미국을 넘어서는 것은 2050년쯤에야 가능하다. 중국-대만 전쟁을 감행한다면, 2026~2017년이 가장 유력할 것으로 보인다.
비합리적 행동은 왜 일어나는가. 궁지에 몰렸기 때문이다. 사람은 위기에 몰리면, 적의 목을 치기 위해 자신의 팔을 내주는 비합리적인 행동도 불사한다. 이스라엘 침공을 감행한 하마스도 마찬가지였다. 이들이 극단적인 행동을 한 이유는 크게 세 가지다. 첫째, 명분이다. 하마스는 이스라엘과 사우디아라비아의 수교 협상이 성사되는 것을 막고 싶었다. 둘째, 하마스 내부 문제다. 셋째, 실질적 목적이다. 이스라엘 공격으로부터 알아크사 사원과 이슬람 3대 성지인 요르단강 서안 지구를 지키는 이슬람 수호자 이미지를 부각해 아랍 세계의 지지와 후원을 계속 받으려는 속셈이다.
세 번째 시나리오, 백두산 화산 폭발.
네 번째 시나리오. 달러의 기축통화 붕괴
기축통화로 사용되는 달러의 가치가 붕괴하고 미국 정부가 파산을 선언하는 상황이다. 디폴트는 채무자가 빌린 돈을 정해진 기간 안에 갚지 못하는 상황이고, 모라토리엄은 국가가 파산하면 공권력을 행사해 일정 기간 채무이행을 연기하거나 유예하는 선언이다. 이런 상황이 벌어지면 달러 가치의 대폭락뿐 아니라 국제무역과 금융시스템 전체에 대혼란이 발생한다. 이는 반도체 시장을 비롯한 모든 산업과 전 세계시장에 영향을 미친다.
미국 달러가 제1 기축통화의 지위에 오른 것은 1944년 브레턴우즈체제(BWS)가 발족하면서부터다. 44 개 연합국 대표들은 미국 뉴햄프셔주 브레턴우즈에 모여 새로운 국제통합제도를 구축하는 데 합의했다. 이 회의에서 미국 달러를 기준으로 금 1온스(약 28.35g)당 35달러에 고정해 각국이 통화가치를 안정화하기로 결정했다. 이에 각국은 달러를 대외준비자산으로 보유하고 미국은 다른 나라가 보유한 달러에 한 해 금태환(금본위제도에서 화폐를 제시해 금과 화폐를 교환하는 것)을 보장하며 IMF를 설립해 각국의 고정환율에 조정이 필요한 경우 협의해 변경하도록 했다. 또한 국제부흥개발은행(IBRD)을 창설하는 문제도 합의했다.
하지만 2023년 11월 기준, 국제은행간통신협회(SWIFT) 자료에 따르면 국제무역시장에서 미국의 달러화 결제 비중은 47.08%까지 감소했다. 유로화는 22.95, 영국 파운드 7.51, 그 뒤로 일본 엔화와 중국 위안화가 차지했다. 2017년까지만 해도 60%를 차지하던 것에 비해 하락 추세이다.
달러는 미국의 생명줄이다. 이 생명줄을 단번에 끊어버릴 두 가지 결정타는 무엇일까? 첫 번째는 사우디아라비아가 미국과 맺은 페트로 달러 협약을 완전 파기 하는 것이다. 두 번째는 페트로 달러 파기 선언에 맞춰서 중국이 미국 채권을 대량 매도 하는 것이다.
※패트로 달러-1974년 미국과 사우디아라비아는 미국이 사우디 왕실과 국가의 안보를 지원하는 대가로 오직 달러로만 원유 결제를 한다는 페트로 달러 협약을 맺었고 이 협약 덕분에 달러는 기축통화로 완전히 자리 잡게 되었다.
세상에는 합리적 판단과 선택만 일어나지 않는다. 완벽한 예측은 없고, 불가능한 미래도 없다. 사우디아라비아가 미국의 관계를 저버렸을 때 발생할 군사, 안보, 경제적 손해를 충당할 만한 제안을 중국이나 러시아가 한다면 미국과 사우디아라비아의 결별이 불가능한 것만은 아니다. 사우디아라비아는 전 세게 원유 거래량의 60%를 담당한다. 중국은 미국보다 서너 배 큰 석유 소비시장이다.
미국이 만약 달러 패권을 잃으면 이후에는 어떻게 대응할까? 미국이 오일쇼크 이후 사우디아라비아와 페트로 달러 협약을 통해서 달러 패권을 공고히 했던 것처럼 ‘반도체 달러(칩 달러)’를 만들지도 모른다. 첨단산업에 필수인 반도체를 오직 달러로만 거래하게 하면서 세계 경제의 주도권을 되찾는 것이다.
중동 지역의 중요성이 이전보다 낮아진 지금, 미국은 페트로 달러를 유지하는 동시에 반도체 패권을 쥐려 강력한 대중 규제를 이어가고 있다. 미국이 반도체 패권을 쥐면 중국 등 다른 나라는 미국에 함부로 대항하기 더욱 어려워지며, 반도체에 기반한 달러 시스템은 미국의 자국 중심주의를 더욱 심화시킬 것이다. 현재 모든 경제 문제의 끝에는 반도체가 자리하고 있다.
다섯 번째 시나리오, 차이메리카(차이나+아메리카의 합성어) 어게인.
미국과 중국은 안보 문제, 인권 문제를 제외하면 서로 손잡아야 할 이유가 훨씬 더 많다. 미국은 군사적으로 아주 민감한 부분을 제외하고 중국과 재협상 할 가능성이 매우 높다.
일본의 반도체 기업 라피더스는 미국 IBM과 함께 2027년에 2나노 반도체 생산을 시작할 계획이며, 대만의 TSMC가 소니, 덴소와 합작한 회사 JASM도 구마모토현에 반도체 생산라인을 건설 중이며 2024년 12월부터 반도체를 양산하고 있고 품질이 매우 좋다는 평가를 받고 있다.
이 와중에 안타깝게도 한국의 반도체 산업 구조 기반은 취약하다. 우리나라는 반도체 공장을 건설해 가동하기까지 6~8년이 소요된다. 반면 미국과 대만은 2년 6개월, 중국은 2년이면 가능하다. 정부의 지원과 규제 장벽 차이에 따른 결과다. 실제로 삼성전자는 2010년 경기도 평택을 반도체 공장 부지로 선정했지만 인허가와 인프라 조성 문제로 인해 2017년에야 가동을 시작할 수 있었다. 수요 증가에 따른 신속한 생산 현장 증설이 중요한 반도체 산업에서 속도전을 따라잡지 못하면 경쟁력을 잃을 수밖에 없다.
차이메리카 어게인이 되면 이념적 동맹 시대에서 실리적 동맹 시대로 전환된다. 반도체산업협회는 두 가지 전략을 구사할 것이다. 하나는 행정부에 한국과 대만 기업의 기술 추격을 봉쇄해야 한다는 압력을 가하는 것이고, 다른 하나는 중국이나 일본 기업과 제휴해 한국과 대만을 공격하는 것이다.
여섯 번째 시나리오, 새로운 기술의 등장.
인공지능 반도체는 CPU와 GPU가 결합된 1세대, 인공지능 알고리즘 일부가 하드웨어 설계에 모방된 2세대를 넘어 3세대인 뉴로모픽 반도체로 이어져 활발하게 연구되고 있다. 인간의 뇌 신경망을 모방한 뉴로모픽 반도체는 데이터 기억과 연산을 동시에 진행할 수 있다. 인공지능 반도체는 앞으로 사람의 뇌처럼 에너지를 더 적게 소비하면서 방대한 연산을 처리하는 방향으로 진화할 것이다.
6G 통신 기술이 발전하면서 Ⲽ-V족 화합물을 소재로 사용해 전자의 속도를 높이는 반도체도 주목받고 있다. Ⲽ-V 화합물 반도체는 적은 에너지로도 6G 통신 기술이 요구하는 높은 주파수를 감당한다. 이에 따라 화합물 반도체의 대량생산은 전기차, 자율주행 자동차와 같은 새로운 운송 수단의 시대도 열 것이다. 미래 로봇 기술의 발전은 의외로 레거시 반도에의 사용 혁시 확장할 수 있다. 로봇의 부품으로 저성능 반도체가 사용되기 때문이다. 로봇이 가정용으로까지 보편화된다면, 신형 반도체뿐 아니라 전력 사용과 비용이 낮은 반도체의 수요도 증가할 것이다.
2세대 인공지능 반도체의 대표 주자는 NPU, 즉 신경망 처리 장치다. 인간의 뇌를 모방한 컴퓨터 시스템인 인공신경망 소프트웨어 작동 방식을 하드웨어 설계에 그대로 가져와 심층 신경망 연산에 특화된 반도체를 만드는 것을 의미한다.
미래의 3세대 인공지능 반도체는 인간의 뉴런 구조를 모방한 ‘뉴로모픽 컴퓨팅’ 방식으로 발전하고 있다. 뉴로모픽 컴퓨팅은 인간 뇌의 효율성과 적응성을 컴퓨팅에 적용하는 것이 목표다. ‘멤리스터’도 뉴로모픽 칩 연구에 가깝다. 멤리스터는 메모리와 레지스터의 합성어로 전력 공급이 끊겼을 때도 이전의 상태를 모두 기억하는 기억 저항 소자를 말한다. 아직은 연구 개발 초기 단계지만 더 작은 공간에 더 많은 데이터를 저장할 수 있어서 미래의 핵심 기술이 될 것을 기대된다.
로봇은 시공간상에서 인지 및 운동 행위가 일어나는 기계다. 인공지능이 로봇과 연결되면 로봇의 인지 기능을 대폭 향상시킬 수 있다. 인간과 자유로운 의사소통도 가능하다. 로봇의 운동 능력 역시 마찬가지다. 로봇의 운동 행위란 주변 환경을 파악하고 이에 대응해 특정 작업을 수행하는 데 필요한 신체적 움직임이다. 인공지능은 최적의 행동을 결정하도록 작용한다. 로봇의 운동 영역에도 반도체의 역할이 중요하다.
실외 로봇은 건설 현장, 농장, 숲 또는 사막과 같은 야외 환경에서 사용되는 로봇으로 배달 로봇, 로봇 택시, 농기계 로봇, 이족 로봇, 드론, 사족 로봇 등이 포함된다. 실내 로봇은 가정, 사무실, 공공장소 등 실내 환경에서 작동하도록 설계된 로봇이다. 청소, 보안 및 엔터테인먼트 같은 다양한 응용 분야에 사용될 수 있다.
반도체 제조 공정의 트렌드가 어드밴스드 패키징이나 칩렛 기술로 바뀌면, 미래의 파운드리 분야도 기술 경쟁보다는 단순 제조에 가까워지면서 수익률이 낮아질 수 있다. 반대로 반도체를 생산하지 않고 설계의 지식재산권(IP))을 소유해 IP를 빌려주고 라이센스를 받아 매출을 올리는 칩리스 기업들은 힘이 커진다. 칩리스 기업의 입김이 매우 강해지는 것은 제조 공정에 강한 우리나라에 불리한 전개다.
한국 반도체 기업들이 이런 변화를 모를 리 없다. 사람들은 1년 후의 미래는 과대평가하거나 과대 추정하면서 10년 후의 미래는 과소평가하거나 과소 추정한다. 변화를 아는 것과 그에 대응하는 것은 별개다. 중요한 것은 대응 속도, 그리고 타이밍이다. 속도가 늦고 타이밍을 놓치면 곧바로 무너진다.
일곱 번째 시나리오, 허물어진 기술 진입 장벽.
범용 인공지능과 양자컴퓨터가 상용화되면서 모든 산업계가 놀라운 속도로 발전한다. 두 기술이 결합해 인간의 개입 없이도 새로운 기술을 개발해내자 기존의 기술 장벽은 한순간에 무너진다. 스스로 ‘생각하는 길’을 찾아낸 범용 인공지능은 새로운 개념을 조합해 끊임없이 상위 개념을 찾아내며 폭발적으로 성장하고 있다. 인공지능끼리 상호 학습하며 기존 인공지능 모델을 개선하고 초소형 인공지능을 만들어 배포하기도 한다. 반도체를 설계하고 생산 공정 최적화 방법을 스스로 찾아내는 ‘범용 인공지능’의 출현은 시간문제다.
문제는 우리나라의 양자 기술이 중국, 미국 등 선도국과 비교해 대략 10년 정도 뒤떨어져 있다. 지금 앞서고 있는 메모리 반도체 기술은 범용 인공지능과 양자컴퓨팅 기술이 상용화되면 미국과 중국에 금세 따라잡힐 수밖에 없다.
중국의 인공지능 기술은 세계 최고 수준으로 평가받고 있다. 양자컴퓨팅 분야에서도 앞서고 있다. 2020년에 슈퍼컴퓨터가 6억 년 걸리는 연산을 3분 만에 할 수 있는 양자컴퓨터인 ‘지우장(九章)’을 개발해 세계 최초로 양자 우월성을 달성했다.
한국은 시스템 반도체 분야에서는 이미 중국에 뒤처지고 있다. 중국의 시스템 반도체 분야 연구 인력은 한국의 20배가 넘는다. 시장 점유율도 한국은 10% 미만으로 중국(15%)에 뒤진다. 반도체 수율을 결정짓는 요소는 크게 공정 기술, 소재 품빌, 장비 성능, 제조 공정 관리 등 네 가지로 나뉜다. 공정 기술은 반도체 제조 공정의 복잡성과 난이도를 결정하는 가장 중요한 요소다. 양자컴퓨팅은 반도체 제조 공정의 최적화 문제를 빠르고 정확하게 해결할 것이다.
미래가 무섭다. 대한민국의 현재는 암울하다. 촌음을 아껴서 국력을 모두 모아 미래 먹거리를 준비해야 할 시기에 정쟁만 하고 있다. 미래세대를 위해 기성세대가 노력해야 한다. 정치인들이 이 책을 읽고 정신 차렸으면 좋겠다.
책 소개
『K반도체 쇼크, 이미 시작된 미래』 최윤식 지음. 2024.04.03. (주)인플루엔셜. 223쪽. 17,500원.
최윤식. 아시아미래인재연구소 소장. 미국 휴스턴대학교 미래학부에서 박사학위를 받았다. 세계전문미래학자협회(APF) 이사회 임원 엮임. 저서. 『2030 대담한 미래』, 『엔데믹 빅체인지7』 등.
