고순도 반도체용 폴리실리콘은 반도체 생산의 핵심 부품 중 하나인 실리콘 웨이퍼의 원재료로 사용된다. 현재 한국 반도체용 폴리실리콘 생산의 대표 생산자인 OCI의 대규모 말레이시아 반도체용 폴리실리콘 생산 공장이 2026년 완공 예정이다. 이에 대표적인 복합 GVC 품목 중 하나인 실리콘웨이퍼의 원재료인 고순도 반도체용 폴리실리콘의 글로벌 가치사슬을 한국과 말레이시아를 기준으로 알아보도록 한다.

폴리실리콘이란?

폴리실리콘은 모래를 환원시켜 만든 실리콘인 메탈실리콘(HS 2804.69)을 염산 및 수소와 차례로 반응시켜 불순물을 제거하여 만든다. 메탈 실리콘을 직접 고순도 반도체용 폴리실리콘으로 정제하는 것이 아니라, 중간 단계로 폴리실리콘을 먼저 만든 후, 다시 화학 기상 증착(CVD) 과정을 거쳐 고순도로 정제한다. 한국은 이러한 폴리실리콘(HS 2804.61) 중에서도 11-Nine 급(순도 99.999999999%) 이상의 *고순도 반도체용 폴리실리콘을 사용한다. 이렇게 정제된 폴리실리콘을 가지고 ① 실리콘 잉곳(Silicon Ingot, 초크랄스키 Method) 생성 ② 불순물 제거(Float Zone Method) ③ 절삭 및 가공 과정을 거쳐 반도체 회로를 구성할 수 있는 판인 **실리콘웨이퍼를 생산한다.

*Semiconductor-Grade Silicon(SGS) 또는 Electronic Grade Silicon(EGS)이라고 부르기도 한다. 참고로 한국 태양광 업체는 태양전지용 폴리실리콘(HS 2804.61, 폴리실리콘과 상동)을 최소 2-Nine 급(99.99%)에서 10-Nine 급으로 사용한다.

**실리콘웨이퍼: 실리콘웨이퍼는 반도체 회로를 쌓아 올리기 위한 동그란 형태의 판이다.

복합 GVC 품목으로서의 폴리실리콘

최근 최종재만을 수출입 하는 교역 환경에서 국경을 2번 이상 통과하는 복잡한 교역 환경으로 변하게 되어 GVC의 중요성이 높아지고 있다. 과거에는 수입국에서 소비하는 것을 목적으로 하는 최종재 교역(전통적 교역)이 주를 이루었으나, 글로벌 가치사슬의 확장에 따라 중간재 교역의 비중이 크게 증가하고, 생산 및 판매 과정에 2개 이상의 국가가 참여하게 되면서 각 단계에서 발생한 부가가치도 여러 나라로 나뉘어 귀속되어 GVC의 중요성이 커졌다.

<GVC의 분류>

[자료: KOTRA 글로벌 공급망(GSC) 기초상식 핸드북]

실리콘웨이퍼 기준, 폴리실리콘의 경우 원재료인 메탈실리콘의 수입과, 폴리실리콘의 수출 및 수입, 그리고 다시 실리콘웨이퍼의 수출 및 수입이 일어나는 대표적인 복합 GVC 품목에 해당한다. 한국의 폴리실리콘 원료는 대부분 중국 수입 및 한국 자체 생산되고, 그중 반도체용 고순도 폴리실리콘은 한국에서 가공하여 대부분 수출되지 않고 반도체 생산의 핵심인 실리콘웨이퍼로 가공된다. 즉, 반도체용 고순도 폴리실리콘은 반도체 GVC의 최전방에 선 핵심 중의 핵심이라고 볼 수 있다.

생산·물류·유통 동향

메탈실리콘→폴리실리콘→실리콘웨이퍼로 이어지는 공정에서 폴리실리콘의 순도는 곧 실리콘웨이퍼의 순도를 결정한다고 말할 정도로 폴리실리콘은 반도체의 매우 중요한 핵심 소재이다. 2024년 현재 한국은 메탈실리콘 수입량의 대부분을 중국에서 공급받고 있으나 국내 주요 폴리실리콘 생산공장의 경우 대부분의 메탈실리콘을 기존 중국에서 브라질, 프랑스, 말레이시아, 남아프리카, 노르웨이 등에서 수입하는 탈중국화를 이미 진행 중이다. ‘22년, ’23년 메탈실리콘을 안정적인 가격으로 공급받아 폴리실리콘 수급에는 큰 문제가 없었으나, 향후 미·중 무역갈등으로 인해 중국의 메탈실리콘의 수급이 문제가 생긴다면 국내 폴리실리콘 생산에도 차질이 생길 수 있다.

<순도 99.99% 미만 메탈실리콘(HS 2804.69) 한국 수입 현황>

(단위: 톤, 천USD)

[자료: 관세청 무역통계]

아래 제시된 표는 전체 폴리실리콘(HS 2804.61, 순도 99.99% 이상의 실리콘) 기준 국가별 對전세계 수출통계이다. 본문에서 다루는 고순도 반도체용 폴리실리콘의 경우 별도 HS 코드가 존재하지 않아 전체 폴리실리콘 시장의 규모를 통해 고순도 반도체용 폴리실리콘 시장을 가늠할 수 있도록 자료를 구성하였다. 한편 미국의 경제잡지 Fortune에서 8월 19일 발표한 '폴리실리콘 시장 규모, 점유율 및 산업분석' 자료에 의하면 태양광 발전 및 반도체용(전자) 폴리실리콘의 글로벌 시장 규모는 2024년 865.5톤, 2032년에는 2,582.0톤 규모로 성장할 것으로 예측하고 있다. 다만, 반도체 업계 관계자의 의견으로는 해당 국가에서 소비가 이루어지는 경우도 많고, 공급자와 소비자가 제한적인 경우가 많으므로 실제 업체에서 사용하고 있는 반도체용 고순도 폴리실리콘의 규모는 2024년 현재 865.5톤 규모보다 더욱 클 것으로 보고 있다.

<순도 99.99% 이상 폴리실리콘(HS 2804.61) 국별 수출 현황(對전세계)>

(단위: 톤, 백만USD)

[자료: Global Trade Atlas]

말레이시아는 세계 3위, 한국은 세계 7위권의 폴리실리콘 수출 강국이다. 전 세계 수출 상위 7개국 중 중국을 제외한 국가들은 모두 고순도 반도체용 폴리실리콘이 생산 가능하다고 볼 수 있는데, 말레이시아 사라왁 빈툴루에는 OCI 홀딩스의 자회사인 OCIM이 대규모 폴리실리콘 생산설비를 가동하고 있다. 폴리실리콘의 전세계 최대 수출국인 독일의 2023년 폴리실리콘 총 수출량은 약 5만 5천톤인데, 2024년 현재 OCIM의 해당 생산설비는 태양광용 폴리실리콘 캐파(생산능력) 3만 5천 톤을 거의 ‘풀가동’ 중에 있으며, 이들 중 상당 부분은 글로벌 태양광 기업 트리나솔라 생산기지(베트남 타이응우옌 시 위치)로 납품될 예정이다. 참고로 한국은 중국에서도 폴리실리콘을 수입해서 쓰지만, 반도체용 품질 기준을 충족하는 데 어려움을 겪고 있어 성능이 낮은 8인치(200mm) 이하 소구경 반도체용 웨이퍼에만 제한적으로 적용하고 있는 것으로 보인다.

말레이시아의 경우 아직 대부분의 설비가 반도체 후공정에 집중되어 있기도 하고, NIMP 2030에 따라 전공정 산업에도 집중하기 시작하면서, 먼저 비교적 생산하기 쉬운 폴리실리콘을 생산 및 수출하고 있음을 알 수 있다. 다만, 2024년 현재 한국 기업 OCIM을 중심으로 말레이시아 사라왁지역에서 생산 중인 폴리실리콘은 반도체용이 아닌 태양광 발전용 폴리실리콘으로, 반도체 글로벌 공급망과는 거리가 멀다. 전 세계에서도 반도체용 폴리실리콘 생산 기술을 갖춘 업체는 OCI, 독일 바커, 미국 헴록, 일본 도쿠야마 등 6개 업체에 불과하다. 한국의 반도체용 폴리실리콘 주요 생산거점인 OCI 군산 공장의 경우 현재 연간 4,700톤 규모의 11~12 나인급 고순도 반도체용 폴리실리콘을 생산하고 있는데, 2026년까지 한국 OCIㆍ일본 도쿠야마의 합작법인(JV)이 말레이시아 사라왁 지역에 반도체용 고순도 폴리실리콘 1만 1,000톤 규모의 생산공장을 신설할 예정이므로, 향후 말레이시아는 한국의 신규 폴리실리콘 공급처로 눈여겨볼 만하다. 

가격 동향

아래 표는 순도 99.99% 이상 폴리실리콘의 평균 수출단가를 나타낸 표이다. 폴리실리콘의 경우 정제 순도에 따라 가격이 상이하며, 해당 수출 단가는 연도별 전세계 총 수출금액을 총 수출중량으로 단순하게 나눈 값이므로 실제 업계별 폴리실리콘의 평균 수출단가와는 상이할 수 있다.

<순도 99.99% 이상 폴리실리콘(HS 2804.61) 평균 수출단가>

(단위: USD / kg)

[자료: Global Trade Atlas, 쿠알라룸푸르무역관 재구성]

아래 표는 태양광 폴리실리콘 가격 동향을 나타낸 자료이다. 2024년 현재 반도체용 고순도 폴리실리콘의 가격 동향은 공개되지 않아 아래 자료로 갈음한다. 일반적으로 6-Nine급~9-Nine급 태양광용 폴리실리콘과 10-Nine급~12-Nine급 폴리실리콘의 단가는 2~3배 이상의 차이를 보인다.

<순도 6-Nine~9-Nine급(PV-Grade) 폴리실리콘 가격 추이>

[자료: Bloomberg, Energytrend, PVinsights 등 쿠알라룸푸르무역관 종합]

고순도 폴리실리콘(순도 6-Nine급 이상)의 가격은 2016년부터 2023년까지 지속적으로 상승하고 있다. 2021년 이후 PV-Grade(순도 6-Nine급~9-Nine급) 가격의 경우 중국산 폴리실리콘의 가격이 그 외 지역에서 생산된 폴리실리콘의 가격보다 저렴한 편이다. 중국산 폴리실리콘의 가격이 저렴한 이유는 2022년 미국의 UFLPA(Uyghur Forced Labor Prevention Act, 위구르 강제노동 방지법) 발효와 같은 규제 조치가 중국산 폴리실리콘과 다른 지역의 폴리실리콘 가격 간의 분리를 초래했고, 중국의 저렴한 생산 비용 구조와 정부의 지원이 중국산 폴리실리콘의 경쟁력을 유지하는 데 기여하고 있기 때문이다.

수출 규제

말레이시아의 경우 순도 99.99% 이상 폴리실리콘에 대한 별도 수입 규제는 없지만 수출규제는 존재한다. 말레이시아의 폴리실리콘 수출자는 수출 전 반드시 환경부 환경관리과(Quality of Environment) 국장의 승인을 받아야 하는데, 이는 전자정부 시스템인 DagangNet을 통해 가능하다. 다만, 해당 승인 절차는 수출규제라기보다는 생산설비의 환경오염에 대한 규제라고 보는 것이 더 가까우며 해당 승인 절차 역시 생산과정에서 발생하는 쓰레기나 기타 환경오염에 대한 규제에 초점이 맞춰져 있는 것을 확인할 수 있다.

<(참고)말레이시아 폴리실리콘(HS 2804호) 관련 환경부 승인 프로세스>

[자료: 말레이시아 환경부_Environmental Requirements]

대한 수출 규모

한국은 폴리실리콘을 미국과 중국, 독일, 일본으로부터 주로 수입 중이며, 말레이시아의 경우 수입 비중이 매우 낮다. 폴리실리콘의 경우 대부분을 국내에서 생산 및 공급 중이며, 폴리실리콘의 원료인 메탈실리콘을 주로 중국에서 안정적인 가격으로 공급받아 현재까지는 생산에 문제가 없다. 한국의 폴리실리콘 총수입 현황을 살펴보면 2021년에 수입이 가장 많았으며 이후 수입량은 감소 추세를 보였다. 또한 미국, 중국에서의 폴리실리콘 수입 비중이 높다. 이는 고순도, 저순도 폴리실리콘을 모두 합한 통계이며, 참고로 말레이시아는 반도체용 고순도 폴리실리콘을 한국에 수출하고 있지는 않다. 다만, 말레이시아 사라왁주에 반도체용 고순도 폴리실리콘 생산설비가 완공되는 2026년부터는 1만 1천 톤 규모의 반도체용 고순도 폴리실리콘 생산이 가능하므로, 향후 한국의 신규 반도체용 고순도 폴리실리콘 주요 공급처로 부상할 가능성이 있다.

<순도 99.99% 이상 폴리실리콘(HS 2804.61) 한국 수입 현황>

(단위: 톤, 천USD)

<자료: 관세청 수출통계>

시사점

복합 GVC 품목인 반도체용 폴리실리콘의 중요성은 앞으로도 더욱 커질 전망이다. 공급망 리스크 관리의 중요성 측면에서 반도체용 폴리실리콘의 공급처 다변화가 필요하다. 한국은 반도체용 폴리실리콘의 핵심 원재료인 메탈실리콘을 주로 중국에서 공급받고 있다. 하지만 미·중 무역 갈등이 심화될 경우, 한국의 중국산 메탈실리콘의 수급에 차질이 생길 가능성이 높다. 이를 대비해 한국은 대체 공급처를 확보하거나, 국내 생산 역량을 강화하는 방안을 적극 모색해야 한다. 

반도체용 폴리실리콘 시장에서 말레이시아의 전략적 중요성이 부각되는 점도 주목할 만 하다. 말레이시아는 아직 반도체용 폴리실리콘 생산에서 후발주자에 속하지만 앞으로 성장이 기대되는 국가이다. 말레이시아와 협력을 통해 공급망을 다변화하고 글로벌 경쟁력을 강화할 수 있다. 말레이시아는 현재 반도체 후공정 중심의 생산 구조를 가지고 있지만, NIMP 2030에 따라 반도체 전 공정 산업에도 집중하기 시작했다. 특히 말레이시아 內 한국 OCI와 일본 도쿠야마의 합작법인 설립으로 2026년부터 말레이시아에서 반도체용 고순도 폴리실리콘 생산이 본격화될 예정이다. 이는 한국이 새로운 고순도 폴리실리콘 공급처를 확보할 수 있는 중요한 기회로 작용할 것이다. 한편, 기업들은 말레이시아의 환경 규제에 대해서도 유의해야 한다. 말레이시아에서 폴리실리콘을 수출할 때는 환경부의 승인을 받아야 한다. 이는 환경 오염을 줄이기 위한 규제에 초점을 맞추고 있으므로, 수출기업은 해당 규제를 철저히 준수하여 리스크를 최소화해야 한다.

반도체 산업에서 고순도 폴리실리콘의 안정적 공급망을 확보하는 것은 한국의 반도체 경쟁력을 유지하는 데 필수적이다. 중국에 대한 원재료 의존도를 줄이고, 말레이시아와의 협력을 통해 새로운 공급처를 확보함으로써 공급망 리스크를 최소화할 필요가 있다. 특히, 말레이시아의 성장 가능성을 활용해 반도체용 고순도 폴리실리콘 생산을 확대하고, 환경 규제에 대응하여 글로벌 가치사슬(GVC)에서의 입지를 강화하는 전략이 중요하다. 이를 통해 한국은 글로벌 반도체 시장에서 선도적 위치를 더욱 공고히 할 수 있을 것이다.

자료원: Glabal Trade Atlas, LG경영연구원, SK하이닉스(홈페이지 소개자료), 삼성전자(홈페이지 소개자료), OCI 홀딩스, McKinsey Insights, DART 전자공시시스템, 대한민국 관세청 무역통계, 말레이시아 관세청(RMCD), 말레이시아 환경부(DOE), Bloomberg, Energytrend, PVinsights, KOTRA 등 쿠알라룸푸르무역관 자료 종합