탄화규소(SiC, Silicon Carbide)는 자동차 인버터 소자, 차세대 반도체의 소자로, 실리콘열적∙화학적∙기계적 안정성이 매우 강한 물질이다. 화학식은 SiC이며 석영모래와 석유코크스(또는 석탄코크스), 목재 등의 원료를 전기로 고온 가열하여 제조한다. 순도에 따라 흑색과 녹색 탄화규소로 나누어져 있다.

시장 조사 회사 Mordor Intelligence가 발표한 보고서에 따르면 2021년 전 세계 탄화규소 생산량은 약 288만 톤 정도이다. 아시아 태평양 지역은 탄화규소 생산의 주요 지역으로 전 세계 총 생산량의 약 60%를 차지하는데, 이 중에서 중국이 전세계 생산량의 약 50% 정도를 생산한다.

중국의 SiC 생산현황

중국의 탄화규소 생산량은 증가하고 있다. 2021년 중국의 흑색 및 녹색 탄화규소 생산량은 각각 90만톤, 11만톤을 기록했으며 2022년 생산량은 각각 99만톤, 11만톤으로 나타났다.

2022년 탄화규소 총 생산량은 1,101,450톤으로, 성별 분포로 보면 간쑤성 454,070톤, 닝샤자치구 419,150톤, 내몽골자치구 141,250톤, 신장자치구 69,370톤, 칭하이상 13,410톤이다.

흑색 탄화규소의 주요 생산지는 간쑤성, 닝샤회족자치구, 내몽골자치구, 후베이성 및 칭하이성이다. 녹색 탄화규소는 신장자치구 지역에서 대다수가 생산되며, 사천 지역에서도 일부가 생산된다.  

<2022.4-2023.2 SiC 월별 생산량>
(단위:톤)

[자료： BAIINFO]

가격 동향

2022년 원자재 가격이 오르며 석탄 가격이 상승하였고, 이는 전력 원가 상승으로 이어졌다. 이 영향으로 탄화규소 시장 가격도 덩달아 상승하였으며, 2022년 3월 최고 가격을 기록한 뒤 일 년 내내 톤 당 9000위안(약 160만원)을 웃도는 높은 가격을 유지하였다.

<2022년3월-2023년3월 SiC 시장가격>
(단위: 위안/톤)

[자료： BAIINFO] 

중국-한국 SiC 수출입 현황 (HS CODE 284920)

중국의 탄화규소 주요 수출국은 미국, 일본, 한국, 네덜란드 등이다. 2022년 기준, 대미 수출이 가장 많았으며, 수출량이 14만8천496톤으로 36.03%를 차지했다. 이어서 일본이 5만8천743톤으로 14.25%를 차지했으며 한국과 네덜란드의 수출 비중은 9% 정도였다. 중국의 SiC 수출은 상위 10개국이 전체 수출의 89.43%를 차지하며, 대부분의 수출이 첨단 기술이 발달한 선진국에 집중되어 있다.

<중국 SiC 수입 국가 및 지역 TOP10>

[자료: 모써우 사이트]

한국은 중국의 3대 SiC 수출국이며, 2022년 연간 약 6300만 달러를 수입한 것으로 집계되었다. 한국은 SiC 수입의 75.4%이상을 중국에 의존하고 있다.

<2022년 한국의 SiC 수출입 현황 >

(단위: US$)

[자료：한국무역협회]

SiC 주요 생산기업

흑색 탄화규소 생산기업은 주로 간쑤성, 닝샤자치구, 내몽골자치구에 집중되어 있고 녹색 탄화규소 생산기업은 주로 신장자치구과 사천성에 분포하고 있다.

<중국 SiC 주요 생산기업>

[자료：KOTRA시안무역관]

SiC 활용 분야

1) 반도체 웨이퍼

탄화규소는 차세대 반도체 소자로 광전기 특성이 우수하여 미래 산업에 빼놓을 수 없는 핵심 소재이다. 탄화규소 웨이퍼 제조업은 생산 과정이 복잡하고 기술집약도가 매우 높다. 미국이 현재 전세계 탄화규소 웨이퍼 제조 분야에서 선두를 달리고 있으며, Yole 데이터에 따르면 중국내에서도 Wolfspeed 등 외국계 기업의 시장점유율이 86%에 달한다. Wolfspeed가 약 45%, Rohm이 20%를 차지하며, 중국 기업은 天科合达，天岳先进등이 각각 5%, 3%를 차지한다.

[자료: 중상산업연구원]

< SiC 산업사슬 상류(웨이퍼 생산) 중국 내 주요 기업 >

[자료: 화경산업연구원 사이트]

2) 전기자동차 인버터 및 충전기

테슬라는 세계 최초로 상업용 차량 변속기에 탄화규소 MOSFET를 적용하였으며, 모델3의 메인 인버터는 이탈리아-프랑스에서 생산한 24개의 탄화규소 MOSFET 전력 모듈을 사용했다. 이어 중국 자동차 업체 BYD도 빠르게 뒤따라 한(汉)EV에 자체 개발한 탄화규소 모듈을 탑재했다. 향후 탄화규소 재료 원가가 하락하면 더 많은 자동차가 탄화규소 부품을 사용할 것으로 전망된다.

3) 경전철

경전철(궤도교통차량)에는 전력반도체부품이 대량으로 사용되는데 견인 변류기, 보조변류기, 주부일체 변류기, 전력전자 변압기, 전원 충전기 모두 탄화규소 부품이 사용된다. 그 중 견인 변류기는 기관차 고출력 교류 전동 시스템의 핵심 장비이며, 탄화규소 부품의 사용은 견인 변류기 장치의 효율을 높이고 시스템의 전체 효능을 향상시킬 수 있다.

(사례)2014년 일본 오다큐 전철(小田急电铁)의 신형 전동차에 미쓰비시(三菱) 전기 3300V/1500A 전 탄화규소 출력 모듈 인버터를 장착하여 스위치 소모를 55%, 부피와 중량을 65%, 전기 에너지 소모를 20~36% 줄였다.

< SiC 산업사슬의 중국 국내외 대표 기업>

[자료：파셴보고]

SiC는 차세대 반도체 소자로 향후 더욱 더 중요도가 커질 것으로 전망되는 바, 지속적인 수급 모니터링 및 공급망 다변화 노력이 필요하다.

자료원: BAIINFO, 모써우 사이트, 한국무역협회, 중상산업연구원, 파셴보고 등 KOTRA 시안무역관 종합 취합