전기차 시대를 이끄는 전력 반도체, 삼성전자의 새로운 전략과 시장 전망

1. 요약

• 전력 반도체는 현대 전자기기와 전기차, 신재생 에너지 시스템의 핵심 부품으로 자리잡고 있습니다. 이 기술은 전력을 효율적으로 변환하고 제어하는 데 필수적이며, 특히 전기차의 성능과 효율성을 극대화하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 세계적으로 전력 반도체 시장의 수요는 증가하고 있으며, 이는 전기차의 보급과 신재생 에너지의 확산으로 인해 더욱 가속화되고 있습니다. 특히, 고온 및 고전압에서도 성능을 유지할 수 있는 화합물 반도체인 SiC와 GaN의 사용이 급증하고 있어, 기존의 실리콘 기반 반도체보다 더 나은 성능을 제공하고 있습니다. 이 같은 기술 발전은 전력 반도체 시장의 연평균 성장률이 70%를 넘을 것으로 전망되는 2025년까지 이어질 것으로 보입니다.

• 삼성전자는 이러한 변화에 발맞추어 전력반도체 태스크포스(TF)를 신설하였으며, 이는 전력 반도체 시장에서의 경쟁력을 높이기 위한 전략적 노력으로 평가됩니다. TF는 실리콘 카바이드(SiC)와 질화갈륨(GaN) 기반의 전력반도체 설계 및 생산 가능성을 검토하고 있으며, 이를 통해 장기적으로 전력반도체 시장에서의 입지를 강화할 계획입니다. 전력 반도체 기술은 차량의 성능과 안전성을 개선하고, 신재생 에너지 시스템의 효율성을 높이는 데 기여할 수 있습니다. 이와 같은 반도체의 필요성 증가는 전기차와 신재생 에너지원의 확산과 맞물려 있으며, 글로벌 시장에서 전력 반도체의 중요성이 점차 부각되고 있습니다.

• 2025년에는 전기차용 SiC 전력반도체 시장 규모가 약 19조 원에 이를 것으로 예상되며, 이는 기업들에게 새로운 기회를 창출하고 있습니다. 따라서 전력 반도체 산업의 성장은 전세계 기술 발전과 에너지 효율성 향상에 중요한 영향을 미칠 것으로 전망되고 있습니다. 전력반도체 기술과 그 활용에 대한 깊은 이해는 미래의 전력 관리 시스템을 혁신하는 데 중요한 기반이 될 것입니다. 이처럼, 삼성전자의 적극적인 연구개발과 사업 다각화 전략은 향후 전력 반도체 시장에서 점유율을 확대하고 혁신을 주도하는 데 필수적입니다.

2. 전력 반도체의 중요성과 기능

• 2-1. 전력 반도체의 정의

• 전력 반도체는 전기를 효율적으로 제어하는 역할을 수행하는 소자입니다. 전력 반도체는 전력 변환, 분배, 신호 조정 등 다양한 전력 관리 작업을 수행하며, 전기적 에너지를 보다 효과적으로 전달할 수 있도록 돕습니다. 예를 들어, 다이오드, 트랜지스터, IGBT(Insulated-gate bipolar transistor), MOSFET, 트리스터(T3STER) 등 다양한 형태로 존재하여 각각의 용도에 맞춰 전력 흐름을 조절합니다. 전력 반도체는 특히 자동화된 시스템이나 스마트 장치에서 필수적으로 사용되며, 에너지 효율성을 크게 향상시킬 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다.

• 2-2. 전력 반도체의 기능 및 사용처

• 전력 반도체는 에너지를 변환하고 조절하는 데 매우 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 전기차의 경우 전력 반도체는 배터리에서 발생하는 전기를 제어하여 모터에 전달되는 전력이 최적화되도록 합니다. 이러한 전력 제어는 차량의 성능과 효율성에 직접적으로 영향을 미치며, 특히 전기차에서는 200개 이상, 최첨단 차량에서는 2000개 이상의 반도체가 사용될 것으로 보입니다. 또한 전력 반도체는 신재생 에너지 시스템에서 태양광 발전이나 풍력 발전 등 다양한 분야에서도 활용되며, 에너지 손실을 최소화하여 시스템의 효율성을 극대화합니다. 예를 들어, 전력 소자의 효율성을 5%만 향상시키더라도, 미국의 전력 수요의 약 1/3에 해당하는 에너지를 절약할 수 있습니다.

• 2-3. 시장 성장 배경

• 전력 반도체 시장의 성장은 여러 요인에 의해 촉진되고 있습니다. 첫째, 전기차의 수요가 급증하면서 차량용 전력 반도체의 시장이 확대되고 있습니다. 특히 Tesla와 현대차 등 주요 자동차 제조사들은 SiC 및 GaN과 같은 화합물 반도체를 채택하고 있으며, 이는 기존의 실리콘 기반 반도체보다 우수한 성능을 발휘합니다. 예를 들어, SiC 반도체는 400도의 고온에서도 동작 가능하여 자동차의 내열성을 높입니다. 둘째, 글로벌 에너지 효율성과 환경 보호에 대한 관심이 높아지면서 신재생에너지와 전력 반도체의 결합이 더욱 중요해지고 있습니다. 이와 같은 배경은 전력 반도체의 필수성과 시장 수요를 더욱 강화하고 있습니다. 특히 2025년에는 전기차용 SiC 전력반도체 시장 규모가 약 19조 원에 이를 것으로 예상되고 있습니다.

3. 현재 전력 반도체 시장 분석

• 3-1. 전력 반도체 시장 규모

• 전력 반도체 시장은 2019년 450억 달러에서 2023년에는 530억 달러로 성장할 것으로 예상되고 있습니다. 이 시장의 성장은 주로 전기차 및 신재생 에너지 기술의 발전에 기인하고 있으며, 최근 연구에 따르면 오는 2025년까지 전기차용 SiC(실리콘 카바이드) 전력반도체 시장의 규모는 연평균 70% 이상 성장하여 19조 원에 달할 것이라고 전망하고 있습니다.

• 또한, 전력반도체는 전자기기에서 전력을 공급하고 배분하는 역할을 수행하며, 스마트폰, 가전제품, 그리고 자동차의 고급화로 인해 그 필요성이 더욱 높아지고 있습니다. 이처럼 증가하는 수요는 반도체 제조사들에게 거대한 기회를 제공합니다. 현대자동차와 테슬라와 같은 자동차 제조사들은 전력반도체를 효율적으로 활용하기 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있으며, 이는 시장의 성장을 가속화하고 있습니다.

• 3-2. 전기차 및 신재생 에너지의 성장

• 전기차는 전력 반도체의 주요 수요처로 떠오르고 있으며, 2차전지를 기반으로 하는 전기차의 출현이 이 시장을 크게 변모시키고 있습니다. 기존의 실리콘 반도체는 고온과 고압 환경에서의 내구성이 부족하였고, 이로 인해 전력 반도체의 역할이 더욱 강화되고 있습니다. 전기차 내의 전력을 관리하고 분배하는데 필수적인 이 반도체는 차량의 성능과 안전성에 직접적인 영향을 미치기 때문입니다.

• 신재생 에너지 또한 전력 반도체 시장의 주요 요인으로 작용하고 있습니다. 태양광 발전과 풍력 발전과 같은 신재생 에너지원은 전력 변환 및 저장에 전력 반도체가 필요하며, 이는 발전된 기술을 기반으로 한 더 높은 효율성을 제공합니다. 다가오는 청정 에너지 시대에 발맞춰 전력 반도체의 중요성은 더욱 강조될 것입니다.

• 3-3. 전력 반도체의 게임 체인저로서의 역할

• 전력 반도체는 단순한 부품 이상의 의미를 가지고 있으며, 현대 전자기기의 성능을 결정짓는 핵심 요인으로 자리매김하고 있습니다. 특히 자동차 부문에서 이러한 역할이 두드러지는데, 전기차의 발전과 새로운 자율 주행 기술의 발전은 이 반도체의 필요성을 더욱 부각시키고 있습니다. 전력 반도체는 전력 손실을 줄이고, 성능을 증가시키며, 전체 시스템의 신뢰성을 높이는데 기여합니다.

• SAP(시스템 반도체 애플리케이션)과 같은 분야에서도 이러한 반도체의 사용이 증가하고 있는데, 이는 전력 반도체가 통합 회로 내에서의 전력 분산 및 관리에 필수적이기 때문입니다. 이처럼 전력 반도체는 전기차와 신재생 에너지 시스템의 필수 요소로 자리잡고 있으며, 차세대 기술 발전에 있어 게임 체인저로서 자리잡을 것입니다.

4. 삼성전자의 전략과 대응

• 4-1. 삼성전자의 전력반도체 TF 신설

• 삼성전자는 최근 전력반도체 분야의 사업성 검토에 착수하며 '전력반도체 태스크포스(TF)'를 신설하였습니다. 이 TF는 반도체(DS) 부문 내의 다양한 임직원으로 구성되어 있으며, 전력반도체의 설계 및 생산 공정에 대한 조사 및 사업 가능성을 다각도로 검토하고 있습니다. 이러한 움직임은 글로벌 70조 원 규모로 성장하고 있는 전력반도체 시장에서 삼성전자의 경쟁력을 높이기 위한 전략으로 볼 수 있습니다.

• 전력반도체 TF의 구성원들은 특히 화합물 반도체인 실리콘카바이드(SiC)와 질화갈륨(GaN) 기반의 전력반도체 구현 가능성을 분석하고 있습니다. 화합물 반도체는 기존의 실리콘 전력반도체보다 뛰어난 고온 및 고전압 내구성을 제공하기 때문에, 점점 더 많은 전자기기와 전기차에서 활용될 것으로 기대됩니다. 이와 같은 연구개발은 삼성전자가 메모리 사업의 의존도를 줄이려는 노력의 일환으로 해석될 수 있습니다.

• 4-2. 메모리 사업 의존도 감소를 위한 노력

• 삼성전자의 반도체 부문은 현재 메모리 사업 의존도가 60~70%에 달하고 있으며, 이는 주기적인 시장 변동에 매우 민감한 구조입니다. 예를 들어, 2021년 삼성전자의 반도체 영업이익이 9조 원에 근접했으나, 2022년에는 2700억 원으로 급감하는 등 심각한 실적 하락을 경험했습니다. 이러한 실적 위기는 메모리 사업의 리스크를 심화시키기 때문에, 삼성전자는 새로운 사업 발굴에 전력하고 있습니다.

• 전력반도체 분야에서의 성장은 이러한 변화에 필요한 혁신적 접근으로 나타나며, 삼성전자는 급격히 성장하는 전력반도체 시장의 기회를 선도하기 위해 적극적인 M&A 및 연구개발 투자를 추진할 것입니다. 이를 통해 기존의 메모리 부문의 한계를 극복하고, 안정적인 수익 구조를 구축하는 것을 목표로 하고 있습니다.

• 4-3. 앞으로의 전략적 방향성

• 삼성전자는 앞으로 전력반도체 시장에서의 리더십을 강화하기 위해 새로운 기술 개발과 투자에 집중할 계획입니다. 특히 전기차와 신재생에너지의 부상으로 전력반도체의 수요가 늘어나는 만큼, 이 시장에서의 경쟁사는 늘어날 것으로 보입니다. 따라서 삼성전자는 자신의 기술력과 생산 능력을 바탕으로 빠르게 시장에 진입하고, 안정적인 공급망을 구축하는 것이 중요합니다.

• 이번 태스크포스의 설립은 장기적으로 삼성전자의 미래 성장 전략의 일환으로, 다양한 전자기기와 자동차에서 전력반도체를 채택하게 되면, 기업의 매출 증가에 기여할 수 있을 것입니다. 또한, 삼성전자는 다른 기업들과의 협업을 통해 시장 점유율 확대 및 기술 혁신을 이루어 내기 위해 지속적인 네트워킹과 파트너십을 구축할 계획입니다.

결론

• 전력 반도체는 전기차 및 신재생 에너지의 성장을 이끄는 핵심 기술로, 이에 대한 수요는 앞으로 더욱 증가할 것으로 예상됩니다. 삼성전자는 전력반도체 시장에서의 독창적 전략과 새로운 기술 개발을 통해 경쟁력을 강화하고 있으며, 이는 기업의 안정적인 성장과 매출 증대에 기여할 것으로 보입니다. 이러한 과정에서 전력 반도체의 중요성이 더욱 부각되며, 이는 단순한 부품을 넘어 전체 전력을 관리하고 제어하는 데 필요한 필수 요소로 자리매김하고 있습니다.

• 특히 전기차와 신재생 에너지의 융합은 향후 전력 반도체가 새로운 시장을 창출하는 데 중요한 역할을 할 것입니다. 전력 반도체 시장의 성장은 기업들에게巨大的 기회를 제공할 뿐 아니라, 에너지 관리 시스템의 혁신을 가져올 것으로 기대됩니다. 삼성전자가 전력반도체 기술 혁신과 시장 리더십을 추구하는 과정에서 적절한 파트너십 구축과 지속적인 R&D 투자로 미래 수익원을 다각화할 수 있을 것입니다. 이로 인하여, 전력 반도체 산업의 향후 전망은 긍정적이며 독자들의 지속적인 관심이 필요하다고 생각됩니다.

• 결국, 전력 반도체의 발전은 향후 전력 산업의 판도를 변화시킬 것이며, 삼성전자의 전략과 노력이 어떻게 성과로 이어질지 주목해야 할 시점입니다. 전력 반도체 테크놀로지는 단순한 기술을 넘어 사회 전반의 에너지 소비 패턴을 혁신적으로 변화시킬 잠재력을 가지고 있으며, 이는 궁극적으로 현대 사회에 지속 가능성을 부여하는 필수 요소가 될 것입니다.

용어집

• 반도체 [기술]: 전기를 조절하거나 변환하기 위한 전자 소자로, 다양한 전자기기에서 필수적으로 사용된다.

• 전기차 [자동차]: 전기로 구동되는 차량으로, 일반적으로 배터리를 사용하여 전력을 공급받는다.

• SiC (실리콘 카바이드) [재료]: 고온 및 고전압에서 뛰어난 성능을 발휘하는 화합물 반도체로, 전력 전자기기에서 널리 사용된다.

• GaN (질화갈륨) [재료]: 전력 반도체에서 사용되는 화합물로, 높은 효율성과 빠른 스위칭 속도를 제공한다.

• IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor) [소자]: 전기 신호를 제어하기 위해 사용되는 전력 반도체 소자로, 높은 전압과 전류를 처리할 수 있다.

• MOSFET [소자]: 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터로, 전력 제어에 널리 사용하는 전력 반도체 소자이다.

• 태스크포스 (TF) [조직]: 특정 목표를 달성하기 위해 구성된 팀으로, 삼성전자의 전력반도체 관련 연구 및 개발을 담당한다.

• M&A (인수합병) [전략]: 기업이 다른 회사를 인수하거나 합병하는 과정으로, 시장 경쟁력 강화를 위한 전략 중 하나이다.

• 신재생 에너지 [에너지]: 자연에서 얻을 수 있는 에너지로, 태양광, 풍력, 수력 등의 자원을 포함하며, 지속 가능한 발전에 기여한다.

• SAP (시스템 반도체 애플리케이션) [기술]: 반도체의 전력 분산 및 관리에 쓰이는 응용 기술로, 전력 효율성을 높이는 데 기여한다.

출처 문서

• 삼성전자, '전력 반도체' TF 꾸렸다…반도체 먹거리 발굴 나서 [뒷북비즈]https://www.sedaily.com/NewsView/29MVCJKWMU
• 전기차용 SiC칩 매년 70% 성장…반도체시장 '게임 체인저'로https://www.sedaily.com/NewsView/29MUX8J04G
• 미래 전기차의 핵심, 전력 반도체https://brunch.co.kr/@kbk1268/23