진짜 위기는 ‘돌덩이’가 아닌 ‘부품과 약품’의 품절입니다: 반도체 칩 자체에 희토류가 직접 들어가는 양은 적습니다. 대신 반도체를 깎고, 굽고, 빛을 쏘는 ‘장비의 핵심 부품’과 ‘특수 세정·연마액’을 만드는 데 중국산 희토류가 필수적입니다.
당장 공장이 멈추지는 않습니다: 삼성전자, SK하이닉스, TSMC 등은 최소 6개월 치 이상의 재고를 쌓아두었고, 재활용 기술도 갖추고 있어 단기 충격은 버틸 수 있습니다.
1년 이상 길어지면 치명적입니다: 소모품 교체 주기가 돌아오고 새 공장을 지어야 할 때 장비 부품이 들어오지 않아 생산 단가가 오르고 공장 증설이 늦어지는 병목 현상이 발생합니다.

🔍 반도체 핵심 3대 공정별 상세 해설

반도체는 둥근 실리콘 판(웨이퍼) 위에 회로를 그리고, 깎고, 다듬는 과정을 수백 번 반복해 만듭니다. 이 중 희토류 의존도가 높은 3가지 핵심 공정에서 어떤 일이 벌어지는지 살펴보겠습니다.

공정 설명: 웨이퍼 위에 회로를 여러 층으로 높이 쌓아 올리다 보면 표면이 울퉁불퉁해집니다. 이를 나노미터(10억 분의 1미터) 단위로 아주 평평하게 갈아내는 작업이 CMP입니다.
핵심 희토류 – 세륨(Ce): 표면을 갈아낼 때 쓰는 액체 연마제(슬러리)의 핵심 원료입니다. 기존 모래 성분(실리카)보다 훨씬 빠르면서도 웨이퍼에 흠집을 덜 내기 때문에 최신 반도체 공정에 꼭 필요합니다.
무엇이 문제인가?: 전 세계 세륨 원광의 80% 이상을 중국이 쥐고 있어, 수출이 막히면 연마액 가격이 폭등하고 새 공장에 쓸 물량을 구하기 어려워집니다.
어떻게 해결하고 있나? (대체 기술):
- 모래(실리카)의 변신: 흔한 모래 성분(실리카)의 표면을 화학적으로 개조해 세륨만큼 잘 갈리도록 만드는 기술이 빠르게 도입되고 있습니다.
- 폐액 재활용: 한 번 쓰고 버리는 연마액에서 세륨 알갱이만 다시 걸러내 재사용하는 기술이 이미 한국과 일본 공장에서 실제로 쓰이고 있습니다.

공정 설명: 네덜란드 ASML이 독점 생산하는 극자외선(EUV) 장비로 웨이퍼에 미세한 회로도를 빛으로 찍어내는 핵심 공정입니다.
핵심 희토류 – 디스프로슘(Dy), 가돌리늄(Gd):
- 디스프로슘: 웨이퍼를 실어 나르는 받침대(스테이지)는 1초에도 수십 번씩 초고속으로 움직이면서 나노 단위의 오차도 없어야 합니다. 이때 쓰이는 강력한 자석 모터가 열을 받아도 자력을 잃지 않게 버텨주는 ‘열 안정제’ 역할을 합니다.
- 가돌리늄: 장비 내부의 초정밀 자기 센서 및 차세대 메모리 개발에 쓰입니다.
무엇이 문제인가?: 수출이 통제되면 고장 난 장비 부품을 제때 수리하지 못하거나, 새로 주문한 EUV 장비가 공장에 들어오는 날짜가 한없이 늦어집니다.
어떻게 해결하고 있나? (대체 기술):
- 겉면만 얇게 코팅하기: 자석 전체에 비싼 디스프로슘을 섞는 대신, 자석 입자의 겉표면에만 아주 얇게 스며들게 코팅하는 기술(입계확산공정)을 통해 사용량을 70~80%나 줄였습니다.
- 희토류 없는 자석 개발: 철과 질소 등을 결합해 희토류 없이도 강력한 자력을 내는 신소재 자석을 미국과 일본 주도로 연구하고 있습니다.

공정 설명: 회로도가 그려진 웨이퍼에 독성이 강한 가스(플라즈마)를 쏘아 불필요한 부분을 부식시켜 깎아내는 공정입니다.
핵심 희토류 – 이트륨(Y): 식각 장비 내부(챔버)는 워낙 독한 가스를 쓰기 때문에, 웨이퍼뿐만 아니라 장비 벽면까지 녹아내릴 수 있습니다. 이를 막기 위해 장비 내벽에 산화이트륨이라는 특수 보호막을 입혀(코팅) 둡니다.
무엇이 문제인가?: 중국이 전 세계 이트륨 정제의 약 90%를 차지하고 있습니다. 보호막 코팅이 닳아 교체해야 할 시기에 부품 공급이 끊기면, 장비 벽면이 부식되면서 미세한 먼지(파티클)가 떨어져 웨이퍼를 오염시키고 불량률이 급증(수율 급락)합니다.
어떻게 해결하고 있나? (대체 기술):
- 구역별 맞춤 소재 사용: 가스가 약하게 닿는 곳은 굳이 비싼 이트륨을 쓰지 않고, 상대적으로 구하기 쉬운 알루미나나 석영(쿼츠), 탄화규소 등으로 대체해 아껴 쓰고 있습니다.
- 신소재 보호막 테스트: 지르코니아 등 이트륨을 쓰지 않는 새로운 코팅제를 개발해 실제 반도체 양산 라인에서 성능을 검증하고 있습니다.

📊 한눈에 보는 공정별 위기 수준

이 글의 핵심 결론은 “당장의 마비는 피할 수 있지만, 장기전에 대비해 체질을 바꾸고 있다”는 것입니다.

중국이 수출을 막더라도 이미 확보해 둔 재고와 재활용 기술 덕분에 삼성전자나 TSMC 공장이 내일 당장 멈추지는 않습니다. 하지만 사태가 1년 이상 길어지면 장비 유지보수 비용이 치솟고 새 공장을 짓는 속도가 느려질 수밖에 없습니다.

따라서 현재 한국·미국·일본 반도체 업계는 ① 호주·미국 등에서 중국을 거치지 않는 희토류 공급망을 새로 뚫는 작업과 동시에, ② 아예 희토류를 적게 쓰거나 안 쓰는 ‘탈(脫)희토류 공정 기술’을 완성하는 것을 최우선 과제로 삼고 있습니다.