‘2023년 10가지 4차산업 기술 트렌드 동향’(中)

[디지털비즈온 이호선 기자] 자동차의 MLCC(Multilayer Ceramic Capacitors)는 전기를 보관했다가 일정량씩 내보내는 '댐'의 역할을 하는 기능이다. 전장용 고용량 적층세라믹캐패시터(MLCC)에 대한 수요가 급격하게 늘어나고 있다.

시장조사업체 트렌드포스에 따르면, 전기차 보급이 늘어나면서 오는 2025년 전기차용 MLCC 수요 비중은 25%를 넘어설 것으로 전망된다. 평균 3000~5000개의 MLCC를 사용하는 생활가전과 달리 전기차는 1대당 1만8000~2만개의 MLCC가 탑재된다. 제조사들이 전기차용 MLCC 개발에 적극적으로 나서는 이유다.

시장 조사 기관인 트렌드포스(TrendForce)는 2023년에 기술 산업의 다양한 부문에서 발생할 것으로 예상되는 10가지 주요 트렌드를 발표했다. 주요 트렌드중 일부는 한국의 미래 시장을 예측하듯 동일하여, 트렌드포스의 자료를 참조하여 4차산업의 기술 트렌드를 세부적으로 정리해본다.

◇전기차 수요급증, 자동차용 MLCC 개발 가속화

현재 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)은 점차 신차의 표준 기능이 되고 있다. L1/L2는 이 단계에서 약 1,800~2,200개의 자동차 MLCC를 활용하는 시장의 기본 구성 수준이다.

자료에서는, 반도체 IDM이 개발한 ADAS 전용 MCU, 센서 IC 등이 점점 성숙해짐에 따라 L3 레벨 ADAS 시스템은 2023년부터 고급 자동차 모델에 대해 많은 고급 제조업체가 추구하는 중심 업그레이드가 되어 MLCC 소비가 급증할 것이다. 3000~3500 단위로 MLCC 중 0402 사이즈는 차량 측 모니터링 모듈의 한정된 공간에 딱 맞아 주요 애플리케이션 사이즈 사양이 됐다.

전기 자동차 파워 코어는 배터리 수명 개선, 충전 및 방전 효율 및 전력 회수 시스템 최적화에 대한 소비자의 요구에 부응하여 다양한 자동차 제조업체의 주요 연구 및 개발 우선 순위 중 하나가 되었다.

인버터, 배터리 관리 시스템, DC 전원 컨버터는 차량의 영혼을 구성하는 3개의 서브시스템으로, 10u 이상의 대용량(10u) 및 고온(X7S/R) 차량용 MLCC 약 2,000~2,500개를 활용한다.

삼성전기는 늘어나는 고성능 MLCC 수요에 대응하기 위해 원자재 내재화와 저전력·고용량 MLCC 개발에 집중하고 있다. 삼성전기는 최첨단 운전자 지원 시스템(ADAS), 파워트레인, ABS(제동장치)에 사용하는 다양한 전장용 MLCC를 개발, 생산하고 있다.

일본 제조업체 무라타는 2022년 초에 22u 16V에 도달할 수 있는 새로운 고용량 및 고전압 1206 사이즈 자동차 제품을 공식 양산했다. 중국 최대 MLCC 업체인 풍화고과(风华高科)와 삼환그룹(三环集团), 우양과기(宇阳科技) 등은 중국 전기차 업체 BYD와 계약을 맺고 MLCC 공급을 늘리고 있다.

◇2030년 전기차 배터리 수요 23배 확대

러시아-우크라이나 전쟁 발발 이후 자동차 제조에 필요한 다양한 원자재 가격이 상승 하고있다.

특히 배터리 관련 소재 비용이 급격히 증가하였으며. 2년에 걸친 자동차 반도체 부족과 함께 공급망의 견고성, 탄력성 및 안정성을 강화하는 것이 자동차 제조업체의 최우선 과제가 되었다.

배터리 제조 각국은 정치적인 이유로 배터리 공급망의 국산화를 적극 추진하고 있다. 많은 국가에서 전기 자동차에 대한 자동차 구매 보조금을 줄이거나 취소하기 시작하면서 비용 문제가 다시 대두되었다.

안전성과 성능을 고려한 원가 경쟁력을 갖춘 모델을 생산해야 하기 때문에 배터리 개발은 불가피하며, 통일성, 다양화, 통합화 방향으로 발전할 것으로 예상된다.

배터리 어셈블리의 통합으로 배터리 생산 관리가 강화되었고, 차량 등급에 따라 다른 종류의 배터리를 사용하면 공급위험이 다양해지고 비용이 절감된다. CTP(cell-to-pack), CTC(cell-to-chassis) 및 기타 고도로 통합된 방법을 통해 설계를 통합하면 배터리와 섀시의 모듈성이 향상된다고 내다봤다.

넷 제로(Net Zero)라는 글로벌 목표에 따라 전기 자동차의 심장인 파워 배터리에 대한 수요가 급격히 증가하여 관련 기업의 용량 확장에 가속도가 붙었다.

2023년에는 글로벌 전력 배터리 생산 능력이 TWh(테라와트시, 백으로 예상된다. 현재, 전력 배터리 산업 체인의 급속한 확장은 리튬, 코발트 및 니켈과 같은 전위 광물 자원의 확장 주기에 의해 제한되어 최근 몇 년 동안 전력 배터리 제조 비용이 상승했다.

한편 시장조사업체 SNE리서치는 최근 개최한 차세대 배터리 세미나에서 세계 전기차 수요를 지난해 310만대에서 글로벌 전기차 수요가 지난해 310만대에서 2030년 5180만대로 17배 성장할 것으로 봤다. 그러면서 "2030년 전기차 배터리 수요 는 23배로 커지겠다."고 전망했다.

◇중국 패널 업체 급부상, 소형 아몰레드(AMOLED) 시장 확대

자료에 의하면, 중국의 Flexible AMOLED 생산능력이 점진적으로 확대되면서 소형 휴대폰 시장의 발전에 대한 영향력이 점차 확대되고 있다.

한국의 패널 제조사와 브랜드는 이전에 플래그십 위주의 폴더블폰 시장에서 주요 리딩 기업이었다. 하지만 국내 중국 휴대폰 브랜드가 폴더블폰을 잇따라 출시하면서 중국 패널 제조사들이 생산하는 AMOLED 패널을 접을 수 있는 기회가 생겼다.

중국 현지 휴대폰 브랜드들은 공급망 현지화 전략을 통해 중국 패널 공장에서 조달한 폴더블 AMOLED 패널 사용을 점차 확대할 것으로 예상된다. 대규모 Flexible AMOLED 생산능력을 줄이기 위해 패널 업체들은 공격적으로 원가를 최적화하고 있다.

AMOLED 드라이버 IC는 비용 절감을 위해 RAM이 없는 아키텍처로 전환될 것으로 예상된다. Flexible AMOLED 패널 구조가 조정됨에 따라 일부 flexible AMOLED 패널 제품의 가격과 견적은 시장의 더 많은 부분을 차지하는 중급 모델을 목표로 표준 Rigid AMOLED 패널의 비용과 생산비용이 절감된다고 예상했다.

자료에서는 또 다른 중간 규모 노트북 시장을 언급했다. AMOLED 노트북은 2022년 전체 노트북 시장의 약 1.2%, 2023년에는 약 1.7%를 차지할 것으로 예상된다. AMOLED 패널 측면에서 중형 시장 개발 가속화의 결정적 열쇠는 iPad 및 Macbook 시리즈 제품에 대한 Apple의 향후 계획에 달려 있다고 조언했다.

Apple이 AMOLED 패널 사용을 고려하기 시작했기 때문에, 현재 6세대에 머물고 있는 AMOLED 패널은 생산 라인 규모에 한계가 있어 절단 효율 면에서 그리 경제적이지 않다고 했다.

현재 AMOLED 패널 구조의 수명에 대한 의문은 Tandem(two-stack light emitting layer) 아키텍처의 개발로 이어졌다.

패널 제조사들은 향후 1~2년 동안 기존 생산 능력과 기술력을 바탕으로 중형 노트북 제품 개발에 주력할 것으로 보이며, 이는 향후 대용량 개발의 기반이 될 전망이다. 이와 함께 8.5세대 RGB 증착 AMOLED 생산능력 및 기술에 대한 논의와 기획도 진행된다고 자료에서는 보고되었다.