생각신문 23.08.01.

HBM

목적	알게된 점
HBM메모리에 관심이 생겼다. HBM이라는 용어를 들은 지 오래되었고, 그 동안 관련주도 많이 올랐다.	HBM메모리는 D램을 수직으로 4단, 8단 등으로 쌓고 연결해 데이터 처리속도와 용량을 10배 이상 높은 제품이다.

기성복처럼 공장에서 찍어내 개당 2달러 안팎의 염가에 팔렸던 한국 최대 수출품 ‘D램’이 최근 고부가가치 제품으로 탈바꿈하고 있다. 1992년 삼성전자의 64M D램 개발 이후 30년 넘게 제조사들은 정해진 규격에 맞춰 D램을 생산하고 팔았지만, 최근에는 주요 고객사의 요구를 반영한 맞춤형 제품을 생산해 최신 범용 D램의 다섯 배 가격에 판매한다. 인공지능(AI) 기술 확산으로 대규모 데이터 처리가 가능한 고성능 D램의 수요가 늘어나고 있기 때문이다. 31일 반도체업계에 따르면 맞춤형 D램의 대표적 사례로 고대역폭메모리(HBM)가 꼽힌다. HBM은 D램을 수직으로 4단, 8단 등으로 쌓고 연결해 데이터 처리 용량·속도를 일반 D램 대비 열 배 이상으로 높인 제품이다. 지난해 12월께부터 세계적으로 챗GPT로 불리는 생성형 AI 열풍이 불면서 HBM 수요가 급증하고 있다. 생성형 AI의 서비스를 고도화하기 위해서는 대규모 언어 데이터를 빠르게 학습하고 처리할 수 있는 반도체가 필수적이다. 업계에서 연산용 칩으로 그래픽처리장치(GPU), GPU를 보조할 데이터 저장장치로 HBM이 낙점받았다. HBM이 끝이 아니다. 앞으로는 D램에 중앙처리장치(CPU) 같은 연산 기능이 더해지면서 메모리반도체가 CPU, GPU를 제치고 AI 반도체산업의 중심에 서게 될 것이라는 전망이 나온다. 최근 삼성전자와 SK하이닉스는 D램에 일부 CPU 기능을 추가한 ‘PIM(processing in memory)’이라고 불리는 차세대 제품을 개발했다. 최근 SK하이닉스는 충북 청주에 고성능 D램인 고대역폭메모리(HBM) 생산라인을 증설하기로 했다. 기존 HBM 생산라인이 경기 이천에 몰려 있는 것을 감안할 때 의외의 결정이라는 평가가 나온다. 청주는 지금껏 낸드플래시 생산기지 역할을 했다. 이례적인 투자 결정이 나온 건 HBM 라인을 빠르게 증설해야 할 필요성이 커졌기 때문이다. 엔비디아 등 인공지능(AI) 반도체 고객사로부터 HBM 주문이 물밀듯 들어오는데, 이천은 라인을 늘릴 공간이 부족한 상황이다. 업계 관계자는 “HBM 수급이 전례없이 빡빡하다”고 전했다. 최근 SK하이닉스는 충북 청주에 고성능 D램인 고대역폭메모리(HBM) 생산라인을 증설하기로 했다. 기존 HBM 생산라인이 경기 이천에 몰려 있는 것을 감안할 때 의외의 결정이라는 평가가 나온다. 청주는 지금껏 낸드플래시 생산기지 역할을 했다. 이례적인 투자 결정이 나온 건 HBM 라인을 빠르게 증설해야 할 필요성이 커졌기 때문이다. 엔비디아 등 인공지능(AI) 반도체 고객사로부터 HBM 주문이 물밀듯 들어오는데, 이천은 라인을 늘릴 공간이 부족한 상황이다. 업계 관계자는 “HBM 수급이 전례없이 빡빡하다”고 전했다. 31일 반도체업계에 따르면 삼성전자와 SK하이닉스 등 국내 메모리 반도체 기업들은 HBM 전용라인 증설을 추진하고 있다. HBM은 일반 D램 대비 데이터 용량·속도를 10배 이상 높인 제품으로 ‘고성능 D램’으로도 불린다. 메모리 반도체 기업들은 생산된 D램 웨이퍼를 받아 수직으로 쌓고 칩에 구멍을 뚫어 전기신호로 연결하는 첨단패키징 공정을 거쳐 HBM을 완성한다. 두 회사는 내년 말까지 총 2조원 이상의 자금을 투입해 HBM 라인의 생산능력을 현재의 2배 이상으로 끌어올릴 계획이다. SK하이닉스는 기존 HBM 생산기지인 이천에 이어 청주 공장의 여유 공간을 활용할 예정이다. 삼성전자는 디바이스솔루션(DS)부문장 직속 첨단패키징(AVP)팀이 있는 충남 천안에 HBM 핵심 라인을 증설하는 방안을 검토 중이다. D램 업황이 아직 회복되지 않았는데도 삼성과 SK가 조(兆) 단위 투자를 추진하는 건 HBM 수요가 빠르게 늘고 있어서다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 기가바이트(GB)로 환산한 HBM 수요량은 2022년 1억8100만GB에서 2023년 2억9000만GB로 60% 급증할 것으로 전망된다. 2024년엔 2023년보다 30% 더 증가할 것으로 예상된다. 수요가 가파르게 늘고 있는 건 챗GPT 같은 생성형 AI 시장이 커지고 있기 때문이다. 생성형 AI의 핵심은 대규모 데이터 학습을 통해 질문에 대한 답의 정확도를 높이는 것이다. 대규모 데이터를 동시에 빠르게 학습할 수 있는 칩으론 그래픽처리장치(GPU)가 낙점됐다. 여기에 GPU가 처리할 데이터를 저장하는 D램도 필수적이다. 일반 D램으론 GPU와 대규모 데이터를 주고받기 어렵다. 최신 HBM인 ‘HBM3’는 D램 최신 제품인 GDDR6 대비 총용량이 12배, 대역폭은 13배 정도 큰 것으로 알려졌다. 도로로 따지면 일반 D램이 1차로인 데 비해 HBM은 13차로여서 교통(데이터 흐름)이 원활한 것과 비슷한 이치다. 고객사와 HBM 제조업체들은 보통 1년 이상 제품 개발을 논의하며 ‘맞춤형 제품’을 생산한다. 최근 엔비디아가 납품받고 있는 SK하이닉스의 HBM2E, HBM3도 1~2년 전부터 공동 개발한 제품이다. 반도체업계 관계자는 “자체 생성형 AI를 개발 중인 주요 기업도 삼성과 SK에 HBM을 함께 만들자고 요청하고 있다”고 전했다. HBM은 얼어붙은 메모리 반도체 시장을 녹이고 있다. 삼성과 SK하이닉스가 정확한 HBM 가격을 밝히지 않고 있지만 4세대 최신 제품인 HBM3 가격은 최신 일반 D램의 5~6배 정도로 알려져 있다. 올해 기준 HBM 출하량이 전체 D램 출하량의 1.7% 수준임에도 매출 비중이 11%에 달할 것으로 전망되는 것도 이런 이유 때문이다. 메모리 반도체 기업의 실적 개선에도 긍정적인 영향을 주고 있다. SK하이닉스는 지난 26일 열린 2분기 실적설명회에서 “D램의 2분기 평균판매가격(ASP)이 전 분기 대비 ‘한 자릿수 후반%’ 상승했다”며 “고부가가치 제품을 많이 판매한 영향”이라고 설명했다. HBM 수율을 더 높이고 생산비용을 낮춰야 진정한 ‘캐시 카우’가 될 것이란 지적도 나온다. 한 수도권 대학의 반도체학과 교수는 “D램을 많이 쌓을수록 수율이 낮아져 비용이 증가한다”며 “수요처가 ‘생성형 AI 서버’로 제한적인 점도 극복해야 한다”고 말했다

폐배터리

목적	알게된 점
폐배터리사업은 누가 하나?	H현재 폐배터리사업을 하고 있는 기업은 에코프로, 성일하이텍이다. 에코프로의 자회사 에코프로씨엔지의 리튬 회수율은 90%, 성일하이텍의 리튬 회수율은 82%이다. 고려아연 회수율은 88%이다.

영풍, 고려아연, 두산에너빌리티 등이 2040년 87조원 규모로 예상되는 패배터리 재활용 시장을 선점하기 위해 분주하게 움직이고 있다. ‘도시 광산’으로 불리는 폐배터리 재활용은 10년 이상 쓴 전기자동차 배터리를 분해해 리튬 등 광물을 채취하는 사업이다. 리튬 회수율이 90% 이상이어야 사업성을 확보할 수 있어 향후 1~2년간 회수율 끌어올리기 경쟁이 가열될 것으로 전망된다. 31일 업계에 따르면 에코프로의 폐배터리 재활용 자회사 에코프로씨엔지의 리튬 회수율은 90%다. 이 회사는 지난해 4월부터 경북 포항공장에서 양산에 들어갔다. 국내 기업 중 회수율이 가장 높은 것으로 알려졌다.성일하이텍전북 군산공장의 리튬 회수율은 82%이며, 올해 말 회수율을 90% 이상으로 높인다는 계획이다. 현재 생산량은 에코프로씨엔지와 성일하이텍이 각각 1만2000t(블랙 파우더 기준)으로 비슷하다. 영풍, 코스모화학, 재영텍, 고려아연 등은 시험설비(파일럿)를 가동 중이다. 영풍은 리튬 90%를 다시 거둬들이는 수준이고, 2025년 양산을 앞두고 있다. 내년부터 양산에 나서는 코스모화학은 회수율 88%를 목표로 공장을 시운전하고 있다. LG화학이 240억원을 투자한 재영텍은 리튬 85%를 뽑아내고 있다. 고려아연은 회수율을 구체적으로 밝히지 않았지만 80~85%인 것으로 전해졌다. 두산에너빌리티도 지난 28일 배터리 재활용을 전문으로 하는 자회사 두산리사이클솔루션을 설립하기로 했다고 밝혔다. 두산에너빌리티 관계자는 “후발 주자로서 회수가 가장 어려운 리튬 사업 경쟁력을 확보할 것”이라며 “그동안 쌓아온 수처리 기술과 발전소의 연소 기술을 폐배터리 사업에 적용할 예정”이라고 말했다. 니켈·코발트·망간 회수율은 95% 이상, 리튬 회수율은 80~85% 이상이 손익분기점이라고 업계는 보고 있다. 재활용 과정에서 리튬을 90% 이상 뽑아내야 수익성을 확보할 수 있다. 리튬은 재활용이 가장 어려운 광물로 꼽힌다. 쉽게 폭발하고 물에 잘 녹아 채굴부터 재활용까지 채산성이 낮다. 폐배터리 재활용은 환경 오염이 동반되는 광산 채굴을 하지 않고도 광물을 확보할 수 있어 ‘숨은 보물’로도 불린다. 유럽연합(EU)은 핵심원자재법(CRMA)을 제정해 2030년부터 생산하는 배터리에는 코발트 16%, 리튬 6%, 니켈 6%를 재활용 광물로 쓰도록 규정했다. 이 비중은 앞으로 더 높아질 것으로 예상된다. 최근엔 중국 배터리 업체가 주로 생산하는 LFP(리튬인산철)배터리의 재활용 기술을 확보하려는 움직임도 나타나고 있다. 완성차 업체들이 NCM(니켈코발트망간)배터리와 함께 LFP배터리 적용을 늘리면서 재활용 수요가 커지고 있기 때문이다. 성일하이텍은 LFP배터리도 NCM배터리처럼 정련을 통해 찌꺼기가 나오지 않고 모두 회수할 수 있는 기술을 연구개발하고 있다. 에코프로씨엔지도 4월부터 LFP배터리 재활용 연구개발에 들어갔다.