AI 칩이 삼킨 반도체… 화학소재 판도 바꾼다

- 2026년 말 AI 반도체 매출 비중 50% 전망… 빅테크 연 883조 원 쏟아붓는다
- 美 정부·빅테크 펀딩 집중… 초고순도 가스·CMP 슬러리 개발 속도전
- 2027년 빅테크 현금흐름 역전 경고… PFAS 환경 규제 속 한국 소부장 과제 부각

전 세계 생성형 인공지능(AI) 반도체 매출이 2026년 말 5000억 달러(약 679조 5000억 원)를 넘어서며 전체 반도체 시장 매출의 약 50%를 차지할 전망이다. 이미지=제미나이3

전 세계 생성형 인공지능(AI) 반도체 매출이 2026년 말 5000억 달러(약 679조 5000억 원)를 넘어서며 전체 반도체 시장 매출의 약 50%를 차지할 전망이다.

미국 시장조사기관 BCC리서치는 9월 25일(현지시각) 발표한 분석 보고서에서 하이퍼스케일 데이터센터 확충과 첨단 패키징 전환이 후방 산업인 전자 화학물질과 반도체 소재 공급망을 전면 재편하고 있다고 밝혔다. 고대역폭메모리(HBM) 증설과 미세공정 전환이 맞물리면서 고기능성 화학소재를 안정적으로 확보하려는 글로벌 공급망 경쟁이 본격화하는 흐름이다.

빅테크 설비 투자 집중, 반도체 화학소재 생태계 재편

글로벌 빅테크 기업들의 인프라 확장은 전자 케미컬 산업의 구조적 재편을 촉발하고 있다. 알파벳, 아마존, 메타플랫폼스, 마이크로소프트 등 4개 기업은 2026년 데이터센터 조성을 중심으로 약 6500억 달러(약 883조 3500억 원)를 집행할 계획이다. 오픈AI, 오라클, 소프트뱅크, MGX가 참여하는 스타게이트 이니셔티브 역시 5000억 달러(약 679조 5000억 원) 규모의 미국 내 AI 데이터센터 캠퍼스 조성을 추진하고 있다.

이 대규모 자본지출은 첨단 패키징 소재, 특수가스, 화학기계연마(CMP) 슬러리, 극자외선(EUV) 포토레지스트, 열 관리 소재 수요를 동반 견인한다. 일본 소재 기업 레조낙은 AI 서버 수요 확대에 힘입어 후공정 반도체 소재 시장이 두 자릿수 연평균 성장률을 기록할 것으로 관측했다.

국제반도체장비재료협회(SEMI)도 HBM 생산 확대와 AI 가속기용 메모리 고도화에 힘입어 D램과 낸드 장비 관련 소재 지출이 2026년 내내 확장세를 유지할 것으로 내다봤다.

국가 반도체 육성 정책, 고순도 화학 물질 수요 견인

주요국 정부의 반도체 육성 정책도 전자 소재의 중장기 수요를 뒷받침한다. TSMC는 미국 제조시설 확장에 1000억 달러(약 135조 9000억 원)를 투입하기로 약정했고, 텍사스인스트루먼츠도 미국 내 생산 확장에 600억 달러(약 81조 5400억 원) 이상을 약정했다. 각국은 첨단 팹 건설을 넘어 화학 원료 자립화에 공을 들이고 있다.

미국 정부는 반도체지원법(CHIPS Act) 프로그램을 연계해 2026년 6월 샌드박스AQ에 5억 달러(약 6795억 원)를 지원하며 과불화화합물(PFAS) 대체재를 비롯한 차세대 화학물질 발굴에 착수했다.

프랑스 에어리퀴드는 차세대 AI 반도체 생산에 투입할 초고순도 가스 시설 구축을 위해 일본에 2억 3600만 달러(약 3207억 2400만 원)를 투입한다. 유럽연합(EU) 집행위원회도 독일 내 4개 선도 반도체 생산 시설을 지원하는 7억 5100만 달러(약 1조 206억 원) 규모의 주정부 보조금 계획을 승인하며 역내 생산 거점 확보를 공식화했다.

한국 밸류체인 파급 효과와 거시적 하방 리스크

소재 산업의 패러다임 전환은 한국 반도체 생태계의 판도를 바꿀 핵심 변수로 꼽힌다. 삼성전자가 2026년부터 2040년까지 15년간 한국내 사업장에 총 2450조 원(연평균 약 163조 원, 약 1조 7000억 달러)을 투입하기로 한 장기 비전은 중장기 소재 수요를 떠받치는 기반이다.

삼성전자의 공시에 명시된 대규모 팹과 천안·온양 첨단 패키징 거점 확장은 고순도 식각액, 특수가스, 패키징 몰딩액을 다루는 한국 협력사의 공급 가시성을 넓혀준다. 삼성전자가 2026년 말까지 인공지능 탑재 갤럭시 기기를 누적 8억 대 수준으로 늘리겠다고 발표한 점도 온디바이스용 전자 소재 수요를 자극하는 요인이다.

상승 동력 이면에 도사린 하방 리스크도 상존한다. 시장 일각에서는 하이퍼스케일 기업들의 자본지출이 2027년경 기업의 잉여현금흐름 창출 능력을 넘어설 수 있다는 분석이 제기된다. 빅테크 기업의 자본지출이 현금 창출력을 웃돌아 설비 확충 속도 조절에 들어설 경우, 후방 화학소재 업계는 급격한 수요 변동성에 직면할 수 있다.

유럽화학물질청(ECHA)을 비롯한 각국 환경 당국의 PFAS 퇴출 규제 시한과 핵심 광물 공급망 편중도 원가 부담을 높이는 불안 요소다.

차세대 반도체 경쟁의 승부처는 미세 회로 설계를 넘어 고열을 견디는 화학소재 배합 기술과 친환경 대체 물질 선점 여부로 옮겨가고 있다. 빅테크 기업의 설비투자 속도 조절 가능성이 거론되는 상황에서, 독자적인 고기능성 화학 물질 특허를 확보하고 환경 규제 문턱을 선제적으로 넘어서는 기술 자립이 한국 반도체 생태계의 지속 성장을 좌우할 전망이다.

김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com