탐 방 계 획 서팀 명실리콘 원정대주 제실리콘 로드, 진정한 반도체 강국으로 가는 길을 찾아...탐방국가 및 도시노르웨이(Bremanger)독일(Brughausen,Frieberg, Munich)네덜란드(Veldhoven)탐방기간2004/08/02 ~ 2004/08/15 ( 13박 14일)작성시 주의사항: 자유형식으로 A4 5~10매 이내로(아래한글 글자크기 11, 줄간격 180, 여백 좌?우 25, 위/아래 15) 기술하되 탐방분야, 목적, 의의, 잠정적인 일정, 탐방기관, 활동계획 등이 포함되어야 함< 목 차 >I. 탐방테마 ? Silicon Road, 반도체 산업의 실크로드II. 탐방목적 ? 진정한 반도체 강국으로 가는 길을 찾아...III. 반도체 관련 산업의 각 과정과 우리나라의 현수준1) 채취-제련 단계2) EGS(Electronic Grade Silicon) 생산 단계3) 웨이퍼 생산 단계4) 반도체 생산 단계IV. 탐방대상과 목적1) 규암을 제련하는 과정 (노르웨이 Elkem)2) EGS 생산하는 과정 (독일 Wacker)3) Wafer 생산과정 ( 독일 Siltronic )4) 반도체 생산과정 ( 독일 Infenion )5) 반도체 제조 장비 ( 네델란드 ASML )V. 탐방일정I. 탐방 테마 ? Silicon Road, 반도체 산업의 실크로드▷Si 란?Si(규소, 실리콘)는 지구상에서 산소 다음으로 가장 많이 존재하는 원소이며, 유리부터 시작해서 반도체 재료까지 인류의 삶에 없어서는 안될 필수 원소이다. 반도체의 재료가 금이나 은이었거나, 광케이블을 기존의 재료인 비싼 구리로 제작하였다면 우리가 지금 누리고 있는 정보화 사회는 결코 없었을 것이다. 철기 시대에는 철이, 르네상스 시대에는 금이, 산업혁명 이후에는 석유가 세계를 이끌었듯이, 21세기에는 Si를 다루는 기술의 확보가 선진국으로 가는 필수 요건이 될 것이다.▷Si의 부가가치 ? 모래에서 반도체까지≫ ≫ ≫실리콘에서 반도체까지의 부가가치가 창출되는 과정을 살펴보면 그림에서 볼 수 있는 시급한 과제는 CDMA의 원천기술을 가진 Qualcom, DRAM의 Texas Instrument, Flash memory의 Lexa media처럼 기술적인 기득권을 가져서 중국과 같은 다른 나라들이 쉽게 모방할 수 없는 기술력의 우위를 점하는 것이다. 그러나 이것은 반도체 생산의 결과만 봐서는 파악할 수 없는 전문적인 연구가 필요하기 때문에 우리는 반도체 생산이 되기까지의 원천적인 ‘재료’와 ‘장비’의 생산과정의 탐방을 통해 해결책을 찾아보고자 한다.1. 반도체 생산 원료의 국산화가 가능한지를 알아본다.얼마 전 모기업의 광고에서 차돌에서 실리콘을 생산할 수 있다는 희망적인 광고를 볼 수 있었다. 하지만 이 같은 성과는 희망일 뿐 아직 반도체 생산에 직접적으로 쓰이는 고순도 실리콘생산과는 거리가 멀다. 이 원료의 대표적인 생산회사인 노르웨이의 Elkem를 방문하여 국산화의 가능성과 국산화의 필요충분 조건을 알아보려 한다. 이뿐만 아니라 실리콘과 반도체의 연결고리 역할을 하는 EGS(Electronic grade silicon)정제 기술과 웨이퍼제조 기술을 가진 독일의 Wacker를 방문하여 그들의 기술적 성공요인을 알아보겠다.2. 해외 반도체 생산회사의 전체적인 국산화 정도와 기술적 자립도를 알아본다.반도체 산업은 첨단 산업이 결집된 매우 복잡한 분야이다. 따라서 한 기업이 모든 제반 기술과 장비를 개발한다는 것은 현실적으로 불가능하다. 하지만 더 많은 부가가치의 창출을 위해서, 그리고 장기적으로 전략적인 우위를 점하기 위해서 기술적인 자립에 기반한 장비의 국산화 및 소재의 국산화는 필수적이라 하겠다. 우리는 유럽의 유명한 반도체 회사인 Infenion을 방문하여 반도체 산업에 대한 기술적인 자립도를 알아봄과 동시에 장비 및 소재의 국산화를 통한 부가가치 창출 가능성을 모색해 보겠다.3. 반도체 생산 장비의 국산화 가능성을 모색한다.서두에서 언급했듯이 우리나라의 경우 반도체의 생산을 위해 거의 모든 소재과 장비를 수입에 의존하고 있고, 그에 대한 기술 의존도재료에 적용시킬 만큼의 높은 순도를 만족시키지는 못한다. 규암광석을 정제 하는 과정에서 MGS이외에 FeSi(Ferrosilicone)나 Silicone(실리콘화합물) 들도 생산되는데, FeSi 같은 경우는 순철에서 산소를 제거하는 환원효과로 인하여 제철 산업에 많이 쓰이며, Silicone의 경우, 흔히 접하는 유리, 실리콘 접합제, 화장품, 각종 화학제품을 만드는데 다용도로 사용된다.▷세계시장과 우리나라의 현수준이 실리콘메탈(MGS)은 보통 이산화물인 SILICA를 전기로에서 1800℃의 고온하에서 탄소로 환원시켜 제조하기 때문에 실리콘메탈을 제조하기 위해서는 수많은 전기에너지를 소모하게 되므로, 전력비가 비싼 일본에서는 생산성이 없어 전량 수입에 의존하여 실리콘을 제조하고 있으며, 현재, 실리콘메탈의 생산국은 미국, 노르웨이, 프랑스, 캐나다 등이지만, 주로, 수력 발전이 있고 전력 요금이 싼 노르웨이(엘케므), 브라질(리마, 엘렉트로랙스, 리아자), 중국에서의 생산량이 늘어나고 있는 실정이다.우리나라에서는 최근 KCC, 동양제철에서 나노급 실리카 모노머, 일종의 실리카, 를 국내 차돌을 이용에 양산하는데 성공하여 한해 6억달러 정도의 수입대체 효과를 기대하고 있다. 하지만 아직 MGS급 정제기술을 기반으로 한 실리콘메탈의 양산을 시작한 곳은 한군데도 없다. 이 양산만 이뤄진다면 반도체 산업에 쓰이는 직접적인 원료의 수입대체 효과가 기대할 수 있을 것이다.2) EGS(Electronic Grade Silicon, Poly Silicon) 생산 단계▷EGS 제조 과정실리콘메탈이 반도체를 포함한 전자재료로 쓰이기 위해서는 99.999999999% 의 순도(eleven nine)가 요구되는데, 이것은 반도체 소자에 1 nano meter(10-9m) 크기의 불순물만 존재해도 기능에 치명적인 영향을 주기 때문이다. MGS를 EGS로 정제 하기 위해서는 우선 MGS를 염화 수소를 건식반응 시켜 SiHCl3를 만든다. 그 다음 SiHCl3 를 분별증류(fractio MOSFET, CMOS, PMOS, ROM, EP-ROM 등 다양한 형태의 Device를 만드는데 이용된다. 이들 Device는 오늘날 전체 산업분야에서 없어서는 안될 중요한 부품들로서 각종 전자제품, 사업 자동화 기계, 컴퓨터, 인공위성 등 오늘날 전 산업 분야에 영향을 미치고 있다.▷웨이퍼의 주요 제조과정1. EGS를 용융시켜 액상 상태의 다결정 실리콘을 큰 덩어리(Ingot)의 단결정으로 성장시키는 이 과정을 Crystal growing이라고 하는 데 이 과정은 웨이퍼 생산의 핵심 기술이다.2. 이 과정을 통해 만들어진 Ingot(주괴)는 하나의 실리콘 단결정이며 원통형의 지름에 따라 웨이퍼의 size가 결정된다.3. 이 Ingot을 원통형의 수평방향으로 얇게 잘라서 평탄화, 식각, 열처리, 연마, 세척을 통해 웨이퍼가 완성된다.▷국내 웨이퍼 산업국내에는 몇몇 반도체 관련 벤처 기업과 대기업 (LG siltron) 등이 실리콘 웨이퍼를 생산하고 있다. 하지만 잉곳(Ingot) 생산, 웨이퍼의 가공, 차세대 웨이퍼로 각광 받는 SOI 웨이퍼 및 300mm 웨이퍼의 제조는 외국의 선두업체에 뒤지지 않는다. 그러나 원료(EGS)를 전량 일본에서 수입한다는 근본적인 문제와 세계적으로 경쟁력 있는 품질의 웨이퍼를 생산해야 하는 과제를 안고 있다.4) 반도체 생산 단계▷ 반도체 산업의 소개우리나라는 약 2,200억 달러 규모에 이르는 세계 반도체 시장에서 점유율 약 8%를 차지하는 세계 3위의 생산국이고, 특히 D램에서는 세계 최강의 위치에 올라있다. 이러한 반도체 산업은 단순히 반도체 양산에만 국한되는 것이 아니라, 생산과 관련된 장치산업 또는 그에 준하는 관련된 모든 산업을 지칭한다. 원석의 채취와 제련을 거친 웨이퍼는 새로운 하나의 chip으로 양산이 되어 그 부가가치가 기하급수적으로 늘어나게 되는데, 현대 산업의 모든 기술의 집약되어 있다고 해도 과언이 아니다.▷ 반도체 공정반도체 제조 과정을 크게 3단계로 나누어진다. 첫 번째는 웨이퍼 제조 및 회로 설계황에 조기 대응할 수 있는 투자전략을 구사하여 강점인 생산성 위를 지키면서 차세대 반도체 기술을 확보해야 한다. 또한 메모리 칩 일변도인 제품 구성을 비메모리 쪽으로 전환하는 체질 개선도 시급하다.▷ D램 업계 순위2003년 순위업 체시장점유율(%)1삼성전자20.92마이크론(미)18.73하이닉스17.14인피니온(독)9.45NEC(일)6.6▷ 경쟁력 비교- 인 력우리나라의 반도체 산업은 창조성이 요구되는 고급 기술 인력이 상대적으로 부족한 반면, 임금 수준을 고려할 때 높은 교육 수준의 제조 인력을 자국 내에서 충분히 활용하고 있다. 구미 업체는 창조적인 기술 개발인력이 풍부하지만, 제조 인력의 임금 수준이 높기 때문에 이를 극복하기 위해 동남아 등 해외 지점을 활용하고 있다. 일본 및 대만의 인력 구조는 한국과 비슷한 수준인 것으로 보인다.일본미국EU한국대만기술인력이공계학생감소창조적인력풍부창조적인력풍부해외유학인력귀국해외화교인력귀국제조인력높은교육수준해외의존해외의존높은교육수준높은교육수준- 반도체 산업인력의 기반구조- 설 비우리나라는 점유율에 비해 반도체 설비 투자면에서는 경쟁국에 비해 다소 열세이다. 미국이 설비 투자 규모면에서 절대적인 우위를 차지하고 있다.- 개발 (R & D)우리나라의 매출 대비 R&D투자비율은 경쟁국에 비해 비슷하거나 다소 낮은 상황이다. 우리나라는 메모리 분야의 차세대 제품 조기 개발 능력에서 경쟁국에 우위에 있다. 1992년에 64M를 일본에 앞서 개발한 이후 차세대 제품 개발에서 선행하고 있다. 그러나 한국은 비메모리 분야에서는 기술 수준이 경쟁국에 비해 열세에 있다. 이는 기초 기술 및 설계 기술이 선진 대비 50% 수준에 불과하기 때문이다.- 판 매메모리 분야에서는 경쟁국과 마찬가지로 제품 다양화에 대응할 수 있는 능력을 보유하고 있다. 이에 따라 메모리 반도체를 사용하는 특정 제품 내에서도 가격 및 성능에 따른 계층화 현상이 뚜렷해지고, PC이외의 응용분야가 확산되는 것에 대응하고 있다. 그러나 세계적인 미래표준 기술을 주도하는
주제 : 독점시장부제 : 글리벡 분쟁을 중심으로 한 공학의 특허제도와 독점I. 들어가며II. 독점시장이론1) 독점이란?2) 독점시장과 가격결정구조3) 독점의 한계와 독점에 대한 정책III. 특허권과 독점1) 특허권 제도2) 특허제도와 독점의 효과에 대한 논의3) 지적재산권 문제의 대두와 TRIPs council4) 글리벡 문제와 TRIPs councilIV. 대안의 모색V. 시사점I. 들어가며2003년 1월, 백혈병 환자들의 목숨을 건 농성이 방송매체에 보도된 적이 있다. 백혈병에 ‘기적의 치료제’로 불리는 글리벡의 가격이 너무 높아서 환자들의 부담이 너무 컸기 때문에 ‘글리벡 보험적용 확대, 약값 인하, 강제실시’를 외친 것이다.)글리벡은 지적재산권법의 일종인 특허법으로서 보호받고 있다. 따라서 노바티스사는 글리벡을 독점적으로 생산, 판매할 권리가 있고, 경제학적으로는 독점의 형태를 띠고 있다. 하지만 인류의 공익을 위해 존재하는 특허법이 과연 이렇게 과도한 수준의 폭리를 취해도 되는지에 대해서는 의견이 분분하다. 여기서는 글리벡 논쟁을 중심으로 하여 독점의 경제학적 분석과 특허제도 그리고 그 대안에 대해 조사해 보겠다.II. 독점시장이론1) 독점이란?독점이란 “어떤 기업이 공급하는 상품에 밀접한 대체재가 존재하지 않고, 그 재화가 오직 하나의 공급자에 의해 공급되고 있다면 그 기업은 독점기업(monopoly)”(맨큐의 경제학 2판, N. Gregory Mankiw, 교보문고, 2002, p347)이고 이러한 시장을 독점시장이라고 한다.산업화 시대에는 공급자 중심의 마케팅이 중심이 되었기 때문에 소비자의 위치는 그리 크지 않았으나 정보사회는 마케팅에서 소비자가 주도적이 되었다. 하지만 독점의 경우는 여전히 철저하게 공급자 중심이 될 수밖에 없다.)독점이 발생하는 원인은 진입장벽(barriers to entry)이 존재하기 때문이다. 진입장벽이 발생하는 이유는 다음의 세 가지이다.첫째로 중요한 생산요소를 하나의 기업이 소유하고 있는 경우이다. 예를 들어 한 마이다. 글리벡과 같은 새로운 약품을 발명한 제약회사는 정부에 특허권을 신청하여 20년간의 독점적 지위를 보장받는다. 물론 상품이 높은 가격으로 형성되겠지만 연구, 개발의 동기가 될 수 있기 때문에 사회적으로 득과 실이 공존한다고 할 수 있다.)셋째로 하나의 기업이 생산할 때의 생산비용이 여러 기업이 생산하는 경우보다 더 낮은 경우이다. 자연독점(natural monopoly)라고 하는데 규모의 경제가 존재할 때 발생한다. 우리나라의 한국 전력공사나 수자원공사가 이에 해당한다고 할 수 있다.)2) 독점시장과 가격결정구조경쟁시장과 독점시장의 가장 큰 차이점은 독점기업은 시장가격에 영향을 미칠 수 있다는 점이다. 따라서 독점기업은 시장의 유일한 공급자이기 때문에 독점시장의 수요곡선은 그림과 같이 우하향한다. 독점기업이 가격을 인상하면 시장수요가 줄어들고 생산량을 줄이면 시장가격이 상승한다.)또한 독점시장에서 공급자는 가격설정자이기 때문에 공급곡선이 존재하지 않는다. 다만 시장수요곡선으로부터 한계수입곡선이 유도되고, 이로부터 독점기업의 이윤극대화 생산량이 결정되기 때문이다. 독점기업은 먼저 한계수입과 한계비용이 일치하는 생산량을 결정한 후, 이 생산량을 판매할 수 있는 가격을 수요곡선으로부터 찾아내고 이것이 독점가격이 된다. 왼쪽 그림은 독점기업의 이윤을 나타낸다. 보통의 경쟁시장에서 한계비용과 한계수입이 일치하는 지점에서 이윤이 극대화 되는 점과는 대조적이다.)3) 독점의 한계와 독점에 대한 정책경쟁시장과는 달리 독점기업은 자원을 효율적으로 배분하지 못한다. 독점기업은 사회적 최적 생산량보다 적은 생산량을 생산하고, 한계비용보다 높은 가격을 설정한다. 독점의 후생적 손실(deadweight loss)에 대한 연구 보고서에 의하면 “Market power appears to increase the inequality of the distribution of wealth(시장지배력이 부의 분배의 불공평성을 증대시켰다)”(Comanor & Smiley의 연구, 1975,허법 제1조)특허제도의 목적은 발명자가 새로 개발한 유용한 발명을 사회일반에 공개하여 산업발전을 촉진하게 하고 발명자에게 그 공개의 대가로 일정범위 내에서 독점 배타적인 재산권을 부여하여 보호해주는 방법을 법으로 체계화한 제도이다.)특허제도가 역사적으로 그 정당성을 인정받을 수 있었던 것은 발명자의 자연권이기 때문이 아니다. 특허제도는 특허권자에게 보상을 지급함으로써 발명을 장려하고 특허발명의 공개를 장려하여 발명을 통해 경쟁을 촉진시키고 산업에 이바지하는 것을 목적으로 하고 있다. 발명자에게 일정한 권리를 인정해 주는 것이 사회 전체에게 유익하다는 인식이 있었기 때문이다. 따라서 특허권이라는 배타적 독점권은 산업기술의 발전이라고 하는 목적에 부합되게 이용되어야 하며, 그것을 일탈하여 이용된 경우에는 더 이상 권리의 행사로 인정되지 않으며 이에 대한 제도로서 독점규제법이 있다. 이를 해석하면 ‘투자한 만큼의 보호’가 아니라 ‘사회에 유익한 정도까지의 보호’가 그 정당성을 인정받을 수 있다. 하지만 특허권의 ‘정당한 행사’에 대한 구체적인 범위를 어떻게 설정할 것인가 하는 것이 중요하다.)2) 특허제도와 독점의 효과에 대한 논의1930년대 들어 슘페터는 과학기술을 통해 경제성장을 설명하였다. 그는 경제성장은 잉여이익을 구하는 기업가의 기술혁신에 의해 이루어진다고 하고, 이런 잉여이익은 각각의 기술혁신에 부여되는 일시적인 독점적 지위로부터 생겨, 혁신된 기술에 대한 모방자가 시장에 들어올 때까지 지속된다고 하였다. 이러한 슘페터의 입장에서 특허제도는 발명가의 독점적 지위를 제도적으로 강화하여 기술혁신을 통한 경제성장을 일으키는 경제정책의 일환으로 채택되었다. 그런데 정보통신의 발달로 경제활동을 수행하는 주체들이 가지는 ‘규모’가 경제성을 보장해 준다는 전제가 무너지고 있다. 따라서 과거 지식의 확산속도가 더디게 이루어질 때에는 특정한 지식을 소유하고 이를 통해 생산규모를 크게 하여 새로운 지식이 나타날 때까지 독점의 효과를 누릴 수 있었지만 지식의 확산속도가 빨라 독점의 강화가 이후의 후속 기술개발에 장애가 된다면 이는 특허제도의 중요한 목적 중 하나가 실패하고 있음을 보여준다.보통 의약품 개발과 같은 투자는 대단위의 지출을 수반하게 되는데 그에 따른 편익은 상당히 긴 시간에 걸쳐 발생한다. 편익-비용 분석(Benefit-Cost Analysis)은 제안된 개발 활동의 사회적 편익이 사회적 비용을 능가하는지를 가늠하게 해준다.)3) 지적재산권 문제의 대두와 TRIPs council현대의 특허제도는 UR협정을 통해 지적재산권의 국제화에 대한 논의가 계속되고 그 결과 맺어진 WTO체제 내의 TRIPs 협정(1994, Agreements on Trade-Related Aspects of Intellectual Property Right, 무역관련 지적재산권 협정)이 오늘날 전 세계적인 지적재산권에 대한 규범으로 정해지게 되었다. TRIPs 협정은 기존 규범을 수용하여 지적재산권 제도를 국제화시키려는 선진공업국의 의도였다. 하지만 TRIPs 협정의 내용은 지적재산의 권리와 공공의 이익이 배치될 수 있다는 사실을 인정하고 있고, 이러한 경우에 재산권이 공공의 이익을 침해할 수 없다는 것을 인정하고 있다.)4) 글리벡 문제와 TRIPs council다른 어떤 것보다 의약품에 있어서 이윤을 문제 삼는 이유는 의약품은 이윤을 위해 사고파는 상품이 아니라 공공적 필요에 따라 분배되어야 할 필수재이기 때문이다. 인류 공동의 이익을 위해 제도화된 특허제도가 결과적으로 어떤 환자에게 생명을 담보로 한 착취가 된다면 이는 심각한 문제가 될 수 있다. 따라서 우리가 보호할 권리는 제약자본의 지적재산권과 이윤이 아니라 약물이 필요한 이들의 접근권과 건강할 권리이다.현재 현안이 되고 있는 글리벡 문제는 우리나라 건강보험의 낮은 보장성과 약값 결정과정의 비합리성 등 수많은 쟁점들을 포함하고 있다. 하지만 특허권자에 의해 감당할 수 없는 수준으로 약값이 결정되고, 이것이 받아들여지지 않는 경우 시장철수를 하거나 비 보험약으로 판매하겠다는 노바티스의 고, 나아가 글리벡 분쟁처럼 사람의 생명까지 압박하고 있다면 깊이 생각해 볼 문제이다. 가격과 특허의 관계를 극명하게 보여주는 국가는 바로 인도이다. 인도는 의약품에 대한 특허를 인정하지 않는다. 따라서 위궤양 치료제인 오메프라졸은 다른 나라에서 보다 인도에서 19배가 싸다. 이렇듯 의약품의 가격은 특허권의 유무에 따라 큰 차이를 보인다. 그러나 가격의 조정은 국제적 무역질서에 의해 허용되는 범위를 넘을 수 없고 이것이 바로 TRIPs 협정의 이면이다.)IV. 대안의 모색첫째로 시민단체에서는 강제실시권(compulsory licence)의 확대를 요구한다. 강제실시권이란 특허권이 설정된 발명을 특허권자와의 협의 없이도 실시할 수 있도록 특허청에서 부여하는 권리이다. 가령 약품 A에 대한 특허를 B회사가 가지고 있는데, B회사가 일정 기간 이상 A를 판매하지 않는다든지, 공급량이 수요량에 크게 미치지 못한다든지, 공공의 목적을 위해 A의 생산이 필요한 상황 등에서는 제3자인 C가 특허청에 청구하면 A의 제조판매 라이센스를 부여받을 수 있다. 정부가 강제실시를 하면 환자들은 1,000원 남짓에 글리벡을 먹을 수 있다. 강제실시권은 현재 각국 특허법에서 대부분 인정하고 있으며, TRIPs 협정에서도 명시되어 있다. 하지만 이러한 규정이 해석의 여지가 많고 애매모호하기 때문에 문제가 되고 있다.)미국이나 캐나다의 경우 한 해에만 해도 강제실시가 100건 가까이 된다고 한다. 브라질의 경우 강제실시를 발표한 것만으로 초국적 제약자본은 에이즈 약물의 약값을 40%내였다. 세계무역기구(WTO)에서도 특허가 건강을 침해할 수 없다고 합의한 바 있다.)둘째로 병행수입의 허용이다. 의약품의 가격은 같은 공급업체에 의한 동일 상품이라도 나라마다 다르기 때문에 병행수입이 인정될 경우 가격이 싼 나라로부터 약품을 수입해 올 수 있다. 예를 들어 글락소 웰컴의 ‘잔탁’이란 위장약은 인도에서 2달러에 불과한데, 남아프리카 공화국에서는 무려 116달러나 된다. 만약 우리나라의 수입업자가 한다.)