노스캐롤라이나 스프루스 파인 쿼츠 광산 중단으로 반도체 제조 위협

기사 주요 내용

• 허리케인 헬렌으로 인해 미 남동부 지역에서 200억~340억 달러 규모의 피해 추정
• 노스캐롤라이나 스프루스 파인은 전 세계 반도체용 초고순도 석영의 70~90%를 생산
• Sibelco와 The Quartz Corp는 허리케인 피해로 인해 스프루스 파인에서 일시적으로 가동 중단
• 초고순도 석영은 실리콘 결정 생산 공정에서 사용되는 용융 석영 제조에 필수적
• 기업들은 단기적으로 공급 대응이 가능하다고 예상하지만, 장기화 시 반도체 생산에 차질 우려

허리케인 헬렌, 명목 피해액 200억~340억 달러 발생 가능성

9월 말, 4등급 허리케인 헬렌이 미 남동부를 강타해 광범위한 피해를 남기고 200명 이상이 사망했습니다. 10월 초 기준, 수백 명의 실종자가 여전히 확인되지 않고 있습니다. 

이 허리케인은 미국 전역에 40조 갤런의 폭우(타호호의 양과 동일)를 쏟아부으며, 역대급 홍수·산사태·정전 등 심각한 피해를 초래했습니다. Moody Analytics의 초기 추산에 따르면 총 피해액은 200억~340억 달러로, 미국 역대 10대 비용이 큰 허리케인 중 하나(동시에 사망자 수도 가장 많은 허리케인 중 하나)로 꼽힙니다. 

스프루스 파인: 소도시, 초고순도 석영 주요 공급지

가장 큰 피해를 입은 지역 중 하나가 노스캐롤라이나의 스프루스 파인입니다. 인구 2,000명 남짓한 이 작은 도시는 24시간 동안 24.12인치의 강우량을 기록해 100년 넘게 유지되었던 지역 최다 강우 기록(1916년 이래)을 경신했습니다.

다른 소도시들이 허리케인 헬렌의 여파를 잠잠하게 맞이한 것과 달리, 스프루스 파인은 반도체 제조에서의 핵심적 역할 때문에 큰 주목을 받았습니다.

스프루스 파인 초고순도 석영 광산 영향 보고

스프루스 파인에는 세계 초고순도 석영의 70~90%를 생산하는 두 곳의 광산이 있습니다. 이 광산의 소유주는 벨기에의 글로벌 소재 기업 Sibelco와 프랑스 Imerys SA 및 Norsk Mineral AS의 합작회사인 The Quartz Corp입니다.

Imerys에 따르면, “미국 노스캐롤라이나 주 스프루스 파인에서 생산되는 석영은 세계에서 가장 높은 순도의 석영 광상”을 제공합니다.”

허리케인 이후, 두 기업은 손상 정도와 직원 안전 영향 평가를 위해 채굴 작업을 중단하였습니다. 며칠 뒤 공식 성명을 통해 허리케인 헬렌이 생산에 미친 영향에 대해 발표했습니다.

기업별 허리케인 헬렌 영향 대응 현황

Sibelco: 채굴 작업 초기 영향 발표

Sibelco는 “스프루스 파인 지역사회가 특히 큰 타격을 받았다”며 “9월 26일부로 이러한 도전에 대응하기 위해 스프루스 파인 시설 가동을 일시 중단했다”고 초기 발표를 했습니다.

이후 업데이트에서는 “초기 평과 결과, 스프루스 파인 지역 내 운영 시설들이 경미한 손상만 입었으나, 정확한 평가는 계속 진행 중”이라고 밝혔습니다. 또, 제품 출하가 아직 재개되지 않았지만 재개를 위해 노력 중임을 안내했습니다. 전력 공급의 지속적 중단이 생산 재개에 있어 가장 큰 난관임을 강조했습니다. 

The Quartz Corp: 채굴 작업 초기 영향 발표

10월 2일 발표한 성명에서 The Quartz Corp는 “피해는 대부분 부속 설비 주변에 집중되었다”고 밝혔으며, “TQC의 작업 재개 시점은 아직 확정할 수 없으며, 지역 인프라 복구 상황도 재개 결정에 영향을 미칠 것”이라고 설명했습니다.

이 회사는 “노르웨이에서 정제 작업에 공급 가능한 충분한 사전 재고 수준, 완제품 및 공급망 각 단계별 안전 재고를 통해 단기 및 중기적으로 다운스트림 산업에 심각한 공급 차질은 예상하지 않는다”며 공급망 대응에 대한 자신감을 내비쳤습니다. 

반도체 제조 공정에서 석영이 사용되는 분야

초고순도 석영은 “특유의 광학·기계·열 특성을 지닌 용융 석영 제조에 사용되며, 이로 인해 다양한 첨단 제품 생산에 필수 소재”입니다.

석영은 노트북·스마트폰·산업용 로봇·5G 네트워크 인프라 등 산업·상업용 기술에 사용되는 반도체 칩 제조 공정에서 핵심적인 역할을 합니다. 

반도체 제조에서 용융 석영의 활용

용융 석영은 반도체 제조에서 여러 핵심 공정에 사용됩니다:

용융 석영 도가니: 초고순도 석영은 대형 고품질 실리콘 결정(실리콘 잉곳) 성장을 위한 Czochralski(CZ) 방법에 사용되며, 이렇게 제작된 잉곳은 웨이퍼로 절단되어 반도체 칩 생산에 투입됩니다.

용융 석영 도가니는 Czochralski 공정에서 대체 불가입니다:

“반도체급 실리콘의 녹는점은 약 1425°C(2597°F)로, CZ 공정 내내 이 온도를 유지해야 하며, 로드에 부착된 시드 결정이 도가니 안의 용융 실리콘에 잠겼다가 서서히 빼올려집니다. 용융 석영 도가니는 열팽창이 거의 없고 뛰어난 열충격 저항성을 가지므로 단결정 실리콘 잉곳 성장에 적합한 거의 유일한 소재입니다. 또한 석영 도가니는 1000°C에서 1 x 10⁸ Ω·m의 표준 저항률을 띠는 비전도성의 특성을 지니고 있습니다.

용융 석영 튜브 및 잉곳: 초고순도 석영은 또한 석영 튜브 및 잉곳 생산에 쓰이며, 이는 반도체 제조 여러 공정에 사용되는 석영 장비·부품 제작에 필수적입니다.

석영 도가니는 내구성이 높지만 항상 재사용 가능한 것은 아닙니다. 사용 횟수는 실시하는 Czochralski 공정의 종류에 따라 달라집니다. 수차례 사용하면 도가니에 불순물이 축적되어 추가적인 단결정 실리콘 잉곳 성장이 불가능해집니다. 

세계의 초고순도 석영 생산지

전 세계 초고순도 석영의 대부분이 스프루스 파인에서 생산되지만, 아래와 같은 지역에서도 채굴이 이뤄집니다:

• 미국 아이다호 주 Bovill 광산
• 호주 퀸즐랜드 주 Lighthouse 매장지
• 호주 White Springs 및 Quartz Hill 광산

이외에도 모리타니, 러시아, 독일, 노르웨이 등에 매장지가 있습니다.

제조사에 미치는 영향

전자 제조사에게 스프루스 파인 초고순도 석영 광산의 피해는 반도체 공급망에 심각한 리스크를 초래할 수 있습니다. 석영은 반도체 칩 생산에 필수적이기 때문에 석영 공급 중단 시 칩 제조 속도가 저하될 수 있습니다. 

Sibelco와 The Quartz Corp 모두 기존 재고로 인한 단기 공급 차질은 없을 것으로 예상하고 있으나, 복구 장기화 및 대규모 인프라 재건이 필요할 경우 반도체 생산 일정에 영향이 확대될 수 있습니다. 현존 석영 도가니 재사용 한계로 인해, 광산 운영 재개가 늦어질수록 칩 생산 에코시스템 전체에 더욱 큰 연쇄적 영향이 발생할 것입니다.