HS Code: 8112991000

게르마늄, 왜 중요할까?

게르마늄은 주로 반도체 장치, 광섬유 시스템, 적외선 광학 제품, 태양 전지 및 화학 촉매 등 다양한 첨단 산업 분야에서 사용되는 필수 금속이다. 미 지질조사국(United States Geological Survey, USGS) 분석에 의하면 미국 내에서 소비되는 전체 게르마늄의 약 40%는 광섬유 부문, 30%는 적외선 광학 제품 부문, 20%는 전자 및 태양열 응용 분야, 10%는 기타 용도로 사용되는 것으로 나타났다.

전문가들은 2030년까지 게르마늄 수요가 공급을 6~9배 앞설 것으로 전망하고 있다. 수요를 주도하는 원동력 중 하나는 적외선 광학 분야다. 자율주행차와 첨단 운전자 지원시스템(ADAS)의 등장으로 게르마늄은 야간 투시 장치와 열 화상 카메라의 필수적인 소재로 주목받고 있다. 한때 고급 차량에만 추가되던 기능이었으나 이제는 고급 차량에서 주류 기능으로 자리잡았으며, 향후 10년 내 중급 차량에도 적용될 것으로 전망된다. 사각지대 감지, 자율주행, 보안 자동화 같은 기능이 차량의 표준으로 자리 잡게 되면, 게르마늄에 대한 수요는 더욱 늘어날 것으로 보인다. 자동차 산업만이 이러한 수요 증가를 이끌고 있는 것은 아니다. 게르마늄은 고속 인터넷 인프라의 중추 역할을 하는 광섬유에도 필수적인 재료다. 미국은 전국적인 고속 인터넷망 구축을 추진하고 있는바, 이에 따라 광섬유 네트워크도 크게 확장될 것으로 예상되면서 게르마늄 수요도 함께 늘어날 것으로 보인다. 반도체 산업 또한 게르마늄의 전략적 중요성을 보여주는 분야다.

지정학적 긴장은 게르마늄의 중요성을 더욱 부각시키고 있다. 게르마늄의 최대 생산국인 중국은 전 세계 생산량의 약 60%를 차지하고 있으며, 최근 중국 정부의 조치로 시장은 더욱 긴장된 상황에 놓였다. 2023년 7월 4일, 중국은 2023년 8월 1일부터 게르마늄 수출 신고제를 시행할 것이라고 발표했다. 이로 인해 미국을 포함한 서방 시장에서는 게르마늄 공급 부족에 대한 우려가 커졌다. 미국과 중국이 반도체 기술에서 우위를 차지하기 위한 경쟁이 치열해지면서 게르마늄 수요는 현재 최고조에 달해있다. 이를 증명하듯 게르마늄 가격은 최근 가파른 추세의 증가율을 보이고 있으며, 이에 따라 이전에는 게르마늄 공급의 상당 부분을 중국에 의존했던 미국은 공급망 다변화와 자립을 위해 다각적으로 노력해야 하는 상황에 처했다.

<게르마늄 가격 변화>

(단위: US$/kg)

[자료: Financial Times]

<중국의 수출 신고제 시행 전후의 게르마늄 수출량 변화>

(단위: Kg)

[자료: Financial Times]

미국의 게르마늄 공급망 현황

<게르마늄 밸류체인>

[자료: Kearney, KOTRA 실리콘밸리무역관]

미국의 게르마늄 공급망은 위의 표에서 제시한 바와 같이 크게 ▲ 채광 및 채굴, ▲ 제련 및 정제, ▲ 게르마늄 소재 및 반제품 제조, ▲ 최종재의 네 단계로 구분할 수 있다. 먼저 채광 및 채굴 단계에서 중국의 영향력은 미국에서도 높은 편이다. 게르마늄은 주로 아연 광석, 구리 및 특정 석탄의 부산물로 채굴되는데, 미국 내 게르마늄 광산은 제한적인 바, 그동안 캐나다, 벨기에, 중국 등 외국으로부터 수입에 의존해 온 것이 현실이다. 다음 단계인 제련 및 정제 또한 중국의 의존도가 높다. 현재 미국 내 정제 역량은 제한적이며, 대부분의 정제는 중국에서 이뤄지고 있다. 게르마늄은 정제 과정을 거쳐 웨이퍼, 광학제품 및 반도체용 반제품으로 가공된다. 이 단계에서 미국의 주요 기술 기업들이 일부 제조 역량을 보유하고 있지만 아직 중국과 유럽의 경쟁국에 비해 취약한 편이다. 마지막으로 최종재 단계에서는 게르마늄 기반의 적외선 센서, 광섬유, 반도체 등이 제조되는데, 이 분야에서 미국은 경쟁력을 보유하고 있으며, 민간 기술 기업들이 게르마늄을 활용한 최종 제품 개발을 주도하고 있다. 특히 국방 및 우주 산업에서 게르마늄 수요가 증가하고 있어 미국 정부는 해당 산업의 수급 안정성에 초점을 맞추고 있다.

한편, 미국 내 연간 소비되는 게르마늄은 약 30,000kg으로 추산되고 있다. 미 지질조사국이 2024년 1월에 발생한 게르마늄 보고서에 따르면 2023년 기준 게르마늄 금속 수입량은 24,000kg, 이산화게르마늄 수입량은 14,000kg으로 집계됐으며, 게르마늄 금속 수출량은 6,300kg, 이산화게르마늄 수출량은 100kg으로 집계됐다. 또한 해당 보고서에서 2019년부터 2022년까지 미국의 게르마늄 금속 수입원은 중국(54%), 벨기에(30%), 독일(8%), 러시아(6%) 및 기타(2%), 이산화게르마늄 수입원은 벨기에(47%), 캐나다(46%) 및 기타(7%)로 나타났다. 게르마늄 금속과 이산화게르마늄을 모두 합한 경우 수입원은 벨기에(39%), 중국(26%), 캐나다(25%) 및 기타(10%) 순이었다. 2023년 기준으로 미국산 게르마늄(HS Code 8112991000 기준) 수출 상위 5개국은 벨기에, 일본, 네덜란드, 인도, 폴란드로 나타났으며, 對 한국 수출은 3만 5,000달러 규모로 2023년 대비 약 86% 감소했다.

<미국 내 게르마늄 생산 소비 현황>

[자료: 미 지질조사국]

<미국산 게르마늄 수출 상위 5개국 및 對 한국 수출 현황>

(단위: US$ 천, %)

주:  HS Code 8112991000 기준

[자료: Global Trade Atlas]

공급망 위협은 게르마늄 재활용 확대 및 국내 생산 강화로 대응

미 지질조사국의 분석에 의하면, 미국에서 광학 장치를 제조하는 과정에서 사용되는 게르마늄 금속의 60% 이상은 새로운 게르마늄 스크랩으로 회수되고 있다고 한다. 게르마늄 공급망 위기가 앞으로 지속될 것으로 예상됨에 따라 미국은 폐기된 제품에서 게르마늄을 재활용하려는 노력을 더욱 확대하고 있다. 미국 국방군수국 산하 전략물자청(DLA Strategic Materials)은 군용 장비에서 회수한 게르마늄 스크랩을 재활용해 연간 최대 3,000kg(미국 연간 수요의 약 10%에 해당)의 고순도 게르마늄 잉곳을 생산하는 프로그램을 운영하고 있다. 이렇게 재활용된 게르마늄은 군용 헬리콥터 및 해군 시스템에서 필요한 야간 투시경, 열 감지 장치 등 다양한 군사용 장비에 활용되고 있다.

<광학 등급 게르마늄이 사용되는 야간 투시경>

[자료: 미 국방부]

한편 2024년 4월 미 국방부는 국방 생산법 투자(DPAI) 프로그램에 따라 글로벌 특수 반도체 생산업체 5N Plus에 1,440만 달러를 지원해 우주 등급의 게르마늄 웨이퍼의 국내 생산 능력을 강화하고 있다. 우주 등급의 게르마늄 웨이퍼는 특별히 우주 환경에서 사용될 수 있도록 제작된 것으로, 주로 국가 안보 위성 및 상업용 위성에 전력을 공급하는 태양 전지판에 사용되며, 여기에 사용되는 게르마늄 웨이퍼는 태양 빛을 전기 에너지로 변환하는 반도체 소자의 재료로 활용된다.

향후 전망과 시사점

최근 미 지질조사국은 중국의 게르마늄 수출 제한이 미국 경제에 미치는 잠재적 영향에 대해 미국 총생산(GDP)을 이용해 정량화한 보고서를 발표했다(2024년 10월 15일). 분석 결과에 따르면 중국이 게르마늄 순수출을 완전히 제한할 경우 게르마늄 가격이 수출 제한 전에 비해 26% 상승하고, 전 세계가 이용할 수 있는 양은 약 5.5% 감소하며, 미국 GDP가 약 4억 달러(최저 및 최고 추정치는 0.01억 달러~11억 달러) 감소할 수 있다고 한다. GDP 감소에 가장 크게 기여할 것으로 예상되는 분야는 반도체 및 관련 장치 제조 분야로 나타났다.

<중국의 게르마늄 수출 제한이 미국 GDP에 미치는 영향>

(x축: 중국의 게르마늄 순수출량 제한, 단위: % / y축: 미국 GDP 순 감소량, 단위: US$ 십억)

[자료: 미 지질조사국]

이와 같이 중국의 게르마늄 수출 제한 시나리오에 따른 경제적 영향에 대한 보고서가 발행되었다는 점은 그 자체로 게르마늄의 중요성을 강조하고 있으며, 미국의 관련 산업들이 게르마늄 공급 중단에 다소 취약할 수 있다는 점을 시사한다. 게르마늄은 다중 접합 태양 전지, 적외선 광학 및 특히 데이터 네트워킹에 필수적인 광섬유에서 신호 손실을 최소화하는데 사용되기 때문에 통신 뿐만 아니라 방위 산업에서도 중요한 역할을 하고 있는바, 미국에서 게르마늄에 대한 수요는 한동안 강력하게 지속될 것으로 전망된다. 이에 따라 미국은 게르마늄 공급망을 안정시키기 위해 위에서 소개한 전략 이외에도 공급원 다원화, 대체 물질 연구 및 개발 등 다양한 전략을 추구할 것으로 보인다.

한국 역시 게르마늄 수입의 대부분을 중국에 의존하고 있다. 이러한 의존 구조는 중국의 규제로 인해 직간접적으로 타격을 받을 수밖에 없다. 특히 게르마늄의 글로벌 가격이 급등하면서 한국의 반도체와 태양광 산업에 원가 상승 압박으로 작용할 가능성이 크다. 한국 기업들은 대체 공급처를 발굴하고, 자체 재고를 확보해 공급망 리스크를 줄이기 위한 체계적인 노력이 필요하다. 이와 더불어 한국 기업들은 미국, 캐나다, 호주 등 안정적인 희소금속 생산국들과 협력을 강화해야 한다. 이를 통해 특정 국가 의존도를 줄이고 공급망을 다변화할 필요가 있다. 미국과의 협력 기회를 적극적으로 활용하려면 미국의 정책 변화를 면밀히 모니터링 하여 미국 내 생산 확대와 동맹국 협력 전략에 참여해야 한다.

중국의 게르마늄 수출규제는 한국 기업들에게 단기적으로는 리스크를, 장기적으로는 새로운 기회를 제공하고 있다. 공급망의 안정화를 위한 다각적인 노력이 필요한 시점이며, 이와 동시에 대체기술 개발과 글로벌 협력을 통해 이러한 위기를 기회로 전환할 수 있는 시점이기도 하다. 특히 미국과의 긴밀한 협력은 안정적인 공급망 구축뿐만 아니라 한국 산업의 경쟁력을 강화하는데 중요한 역할을 할 것으로 보인다.

자료: 미 지질조사국, Financial Times, Kearney, 미 국방부, KOTRA 실리콘밸리 무역관 자료 종합