일본의 차세대 반도체 기업 라피더스가 2040년께 달 표면에 반도체 공장을 건설하겠다는 장기 구상을 공개했다. 고이케 아츠요시 사장은 미국 허드슨연구소 강연에서 이 계획이 농담이 아니라 진지한 목표라고 강조했다. 당장 착공 일정이 잡힌 사업은 아니지만, 첨단 제조업과 우주 산업의 결합 가능성을 기업 전략의 전면에 내세웠다는 점에서 관심을 끈다.
고이케 사장은 달 표면에 반도체 제조에 활용할 수 있는 수자원이 존재한다는 점을 언급했다. 강연에서는 인공지능으로 만든 달 공장 이미지도 제시했고, 달로 사람과 화물을 운송하는 사업을 추진하는 일론 머스크가 관심을 가질 만한 내용이라고 말했다. 교도통신은 실현 장벽이 높은 계획을 공개한 배경에 젊은 연구진의 기술적 도전 의욕을 높이려는 뜻도 있다고 해석했다.
왜 달에서 반도체를 만들려 하나
반도체 공장은 막대한 전력과 초순수, 정밀한 온도·습도 제어, 오염 차단 설비를 필요로 한다. 달에는 대기가 거의 없고 극단적인 온도 변화와 방사선, 미세한 먼지가 존재한다. 지구의 공장을 그대로 옮기는 방식은 불가능에 가깝다. 달 공장이 현실화되려면 현지 자원을 이용해 물과 산소, 에너지를 확보하고 사람의 개입을 최소화한 자동화 생산 체계를 새로 설계해야 한다.
반대로 달의 환경이 특정 공정이나 연구에 이점을 줄 가능성도 거론된다. 낮은 중력과 진공 상태는 지구와 다른 재료 실험을 가능하게 할 수 있고, 현지에서 필요한 전자부품을 생산하면 지구에서 완제품을 운송하는 비용을 줄일 여지가 있다. 다만 이런 장점은 공장 건설과 장비 유지, 원재료 공급에 드는 비용보다 커야 한다. 기술적 가능성과 경제성 검증은 별개의 과제다.
수자원 활용 역시 단순하지 않다. 달의 얼음에서 물을 추출하고 정제한 뒤 산업용 수준으로 공급하려면 채굴 장비와 에너지, 저장·배관 시설이 필요하다. 반도체 제조용 초순수는 미량의 불순물도 엄격히 관리해야 하므로 현지 정제 기술이 핵심이 된다. 공정에서 생기는 화학물질과 폐기물을 어떻게 처리할지도 국제 규범과 환경 원칙에 맞춰 논의해야 한다.
2040년까지 넘어야 할 기술 장벽
첫 번째 조건은 안정적인 우주 운송이다. 노광장비와 진공장치, 검사설비처럼 무겁고 충격에 민감한 장비를 달까지 보내야 한다. 고장이 나면 부품과 기술자를 즉시 투입하기 어려우므로 설비 자체가 높은 내구성과 자가 진단 능력을 갖춰야 한다. 로봇이 공장을 조립하고 유지하는 기술, 지구와의 통신 지연 속에서 독립적으로 판단하는 인공지능도 필요하다.
두 번째는 에너지 공급이다. 태양광을 활용할 수 있지만 달의 지역에 따라 긴 밤과 큰 온도 변화가 이어진다. 전력 저장 장치와 예비 전원, 방사선에 강한 전력 반도체가 함께 개발돼야 한다. 생산라인은 짧은 정전에도 큰 손실이 생길 수 있기 때문에 발전량뿐 아니라 전력 품질과 안정성을 확보하는 것이 중요하다.
세 번째는 시장이다. 달에서 만든 칩을 지구로 가져오는 것이 목표인지, 달 기지와 탐사선에서 바로 사용하는 것이 목표인지에 따라 공장의 형태가 달라진다. 초기에는 대량 범용 제품보다 운송비를 크게 줄일 수 있는 우주용 맞춤 부품이나 현장 수리용 칩이 현실적인 대상이 될 수 있다. 수요처와 생산량이 명확하지 않으면 거대한 우주 기반시설 투자를 정당화하기 어렵다.
지상의 2나노 경쟁이 먼저
라피더스는 현재 일본 안에서 차세대 반도체 양산 기반을 만드는 데 집중하고 있다. 미국 IBM과 2나노 제품 양산을 협력하고 있으며, 강연에 함께한 아빈드 크리슈나 IBM 최고경영자는 양사가 1나노미터대 연구개발에서도 손잡고 있다고 밝혔다. 달 공장이라는 먼 목표도 지상에서 최첨단 공정 기술과 안정적인 양산 능력을 확보해야 설득력을 얻을 수 있다.
일본 정부와 기업들은 라피더스에 대규모 자금을 투입하며 반도체 공급망 재건을 추진하고 있다. 이런 지원은 지정학적 위험을 줄이고 첨단 제조 역량을 되찾으려는 산업정책과 연결된다. 그러나 선단 공정은 막대한 자본과 숙련 인력, 고객사의 장기 주문이 필요한 분야다. 기술 시제품을 만드는 단계와 높은 수율로 대량 생산하는 단계 사이에는 큰 간극이 있다.
세계 메모리 시장에서는 중국 기업의 추격도 빨라지고 있다. 니혼게이자이신문은 창신메모리테크놀로지의 2분기 영업이익률이 한국과 미국의 주요 업체를 웃돈 것으로 분석했다. 제품 구성과 회계 기준이 달라 단순 비교에는 주의가 필요하지만, 아시아 반도체 경쟁이 더욱 복잡해지고 있다는 신호다. 일본 기업으로서는 현재의 경쟁력을 입증하면서 장기 비전도 제시해야 하는 상황이다.
달 반도체 공장은 지금으로서는 구체적인 투자 계획보다 연구 방향을 제시하는 선언에 가깝다. 그럼에도 목표 시점을 제시했다는 점은 관련 기술을 역산해 개발하는 기준점이 될 수 있다. 우주 운송, 현지 자원 활용, 로봇 자동화, 초저전력 칩이 각각 진전되면 일부 공정부터 달에서 시험하는 단계가 열릴 수 있다. 2040년의 성패는 화려한 이미지보다 지상 양산 성과와 국제 협력, 경제성 있는 우주 물류가 얼마나 빠르게 갖춰지는지에 달렸다.
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