기후변화가 반도체 수요와 생산에 미치는 영향: 수자원 부족 문제

기후변화로 인한 수자원 부족이 반도체 생산에 미치는 영향이 점점 커지고 있습니다. 반도체 제조는 대량의 물을 필요로 하며, 특히 웨이퍼 세정 과정에서 초순수가 필수적입니다. 이러한 변화가 반도체 산업에 어떤 영향을 미치는지 살펴봅니다.

기후변화가 반도체산업에 미치는 영향

 

글을 시작하며,

 

기후변화의 반도체 수요, 생산에 미치는 영향

반도체는 모든 전자기기의 핵심 부품입니다. 반도체는 칫솔부터 자동차, 전기차, 비행기, 그리고 오늘날 사람들의 일상에 필수적인 다양한 전자 기기에 이르기까지 어디에나 사용됩니다. 21세기 반도체 제조업은 20세기 석유만큼이나 지정학적으로 중요한 산업으로 평가받고 있죠. 하지만 이 중요한 산업은 방대한 양의 물을 필요로 하며, 기후 변화로 인해 큰 위협을 받고 있습니다.

1. 반도체 제조와 수자원 의존성

반도체 제조 공정에서는 기계를 냉각하고 웨이퍼를 세정하기 위해 초순수가 필수적입니다. 그러나 기후변화로 인한 가뭄과 수자원 부족이 심화되면서, 반도체 산업은 심각한 리스크에 직면하고 있습니다. 언론과 싱크탱크는 기후 변화가 반도체 산업의 미래에 미칠 영향을 충분히 다루지 않고 있지만, 점점 더 많은 증거가 글로벌 및 지역 차원에서 문제의 심각성을 보여주고 있습니다.

예를 들어, 대만은 전 세계에서 가장 진보된 반도체의 90%를 생산하고 있지만, 2021년부터 심각한 가뭄에 시달리고 있습니다. 대만에서는 농업용수를 반도체 제조에 사용하기 위해 농부들에게 휴경 보조금을 지급하고, 부족한 물을 보충하기 위해 다른 수원지에서 물을 트럭으로 운반해야 했습니다. 이는 대만뿐만 아니라 전 세계 반도체 생산에 큰 영향을 미칠 수 있는 중요한 경고 신호입니다.

2. 기후 변화로 인한 글로벌 반도체 산업의 리스크

2030년까지 어떤 기후 변화 시나리오를 고려하더라도, 전 세계 반도체 제조 공장의 최소 40%가 물 부족 위험이 높은 수원지에 위치할 것으로 예측됩니다.

• 높은 위험 지역: 총 재생 가능한 지표수 및 지하수의 40~80%가 사용되는 지역.

• 매우 높은 위험 지역: 총 재생 가능한 지표수 및 지하수의 80% 이상이 사용되는 지역.

이러한 데이터는 현재와 미래의 반도체 제조에 큰 위협을 제기하고 있으며, 미국과 유럽은 반도체 생산을 자국으로 되돌리기 위해 주요 자금을 투입하고 있지만, 신규 공장 위치가 이미 심각한 물 부족을 겪고 있는 지역에 집중되어 있습니다.

예를 들어, 인텔(Intel), 대만 반도체 제조사(TSMC), 삼성전자(Samsung)는 모두 미국 남서부 지역에 새로운 공장을 짓고 있습니다. 이 지역은 1994년부터 공식적인 가뭄 상태에 있으며, 2021년에는 미국 연방정부가 처음으로 콜로라도 강 유역의 물 부족 선언을 한 바 있습니다.

3. 반도체 제조의 구조적 취약성

반도체 제조 시설은 수십억 달러 규모의 투자로 이루어집니다. 따라서 지역의 물 상황이 악화된다고 해서 단순히 시설을 다른 곳으로 옮기는 것은 매우 어렵습니다. 반도체 생산은 글로벌 공급망의 특정 거점에 매우 의존하고 있으며, 이러한 구조적 취약성은 산업의 미래에 큰 리스크로 작용할 수 있습니다.

대표적인 예로, TSMC는 애플, 엔비디아, 세레브라스 같은 세계적인 기업을 위해 첨단 반도체를 제조하는 선도적인 업체입니다. 하지만 TSMC의 주요 생산 시설은 대만 내 단 세 곳의 공장에 집중되어 있어, 이는 전 세계 반도체 공급망을 매우 취약하게 만듭니다. 이러한 시설 중 하나에서 문제가 발생하면, 글로벌 공급망 전체에 도미노 효과가 일어나 다양한 산업에 영향을 미칠 수 있습니다. 이는 COVID-19 팬데믹 동안 경험했던 반도체 부족 사태에서도 확인되었습니다.

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4. 반도체 기업들의 대응 및 한계

반도체 제조사들은 물 부족 문제를 해결하기 위해 다양한 대책을 마련하고 있지만, 미래의 물 부족 문제를 완전히 해결할 수 있을지는 불확실합니다.

• TSMC는 대규모 물 재활용과 정수 시설에 투자했지만, 여전히 대만 공장에서 필요로 하는 일일 물 소비량의 3분의 2만을 자체적으로 조달할 수 있을 것으로 예상합니다.

• 인텔은 글로벌 제조 네트워크 전체에서 순 양수성(net positive water use)을 달성했다고 주장하지만, 이는 특정 지역의 물 잉여를 다른 지역의 물 부족과 상쇄하는 방식에 의존하고 있습니다.

이와 같은 상황은 앞으로 반도체 산업이 직면할 수 있는 도전과제를 더욱 부각시킵니다.

5. 기후 변화와 반도체 산업의 미래: 어려운 과제

기후 변화와 물 부족 문제는 단기간에 해결하기 어려운 과제입니다. 반도체 산업과 다른 산업 간의 물 자원 갈등이 이미 존재하고 있으며, 개별 기업들이 물 사용 효율성을 개선하더라도, 전체적인 시스템의 효율성으로 이어지지 않을 수 있습니다.

가장 중요한 문제는 반도체 제조에 필수적인 대량의 물이 농업이나 산업 등 다른 용도로도 필요하다는 점입니다. 미래의 신규 반도체 공장 위치를 재고려하지 않는 한, 반도체 산업은 장기적으로 구조적인 물 부족에 직면할 수밖에 없습니다.

글을 마치며, 기후 변화와 반도체 산업의 공존 가능성은?

기후 변화는 반도체 산업의 미래를 불확실하게 만들고 있습니다. 안정적인 물 자원 확보 없이는 반도체 생산이 불가능하며, 반도체가 없으면 오늘날의 전자기기와 첨단 기술도 유지될 수 없습니다. 기후 변화는 현재와 미래 모두에 걸쳐 물 부족 문제를 가속화하고 있으며, 과연 기술 산업이 이러한 도전에 대응할 수 있을지 아직 미지수입니다.

결국 반도체 제조사들은 환경적 리스크를 고려해 새로운 공장 위치와 운영 방식을 신중히 설계해야 할 필요가 있습니다. 기후 위기는 단순한 환경 문제가 아니라, 현대 경제와 기술의 핵심인 반도체 산업 전체의 지속 가능성을 위협하고 있는 중요한 요소입니다.