메모리 기술 평가서 중국, 한국과 동률…대형 연구개발 사업은 2027년 착수 예정

격차 좁혀지며 연구개발 투자 압박 커져

미국을 100% 기준으로 삼은 첨단 메모리 기술 평가에서 한국과 중국은 나란히 95%를 기록했다. 인공지능용으로 설계된 반도체에서는 중국이 91%로 한국의 85%를 앞섰다. 2024년 평가를 토대로 한 이 수치는 2027년 시작 예정인 한국의 주요 반도체 연구사업 두 건에 대한 관심을 키웠다. 두 사업의 예산은 총 1조1,538억 원이다.

김남국 더불어민주당 의원은 과학기술정보통신부와 한국과학기술기획평가원(KISTEP)이 제출한 자료를 검토한 뒤 2026년 10월 23일 조사 결과를 공개했다. 그는 중국 제조업체들이 사업을 확장하는 가운데 연구비 집행을 앞당기고, 산업 수요에 맞춘 인력을 양성하며, 규제를 손봐야 한다고 촉구했다.

메모리 평가에서 한국은 선도국보다 0.6년, 중국은 0.5년 뒤처진 것으로 추정됐다. 전력 소모를 줄인 고성능 인공지능 반도체의 경우 선도국과의 격차는 한국이 1.5년, 중국이 0.9년으로 추산됐다.

한국 제조업체들은 여전히 첨단 생산기술과 인공지능 프로세서에 함께 쓰이는 메모리에서 상당한 강점을 갖고 있다. 그러나 중국은 연구 역량, 내수 시장 점유율, 자국 공장의 반도체 공급량 등 여러 분야에서 격차를 좁히고 있다.

삼성전자와 SK하이닉스가 직면한 과제는 최첨단 반도체를 지키는 데 그치지 않는다. 생산기술을 계속 개선하는 동시에 공급을 늘리는 중국 업체들과 경쟁하고, 중국 내 공장 장비를 둘러싼 미국의 규제에도 대응해야 한다.

기술 점수의 의미

KISTEP은 2026년 2월 5일 발표한 2025년 기술수준평가에서 평가 절차를 설명했다. 발간번호는 기관2025-022다. 연구는 2025년 1월부터 12월까지 진행됐으며 정의진이 총괄했다.

평가원은 136개 기술을 대상으로 한국과 미국, 유럽연합(EU), 일본, 중국을 비교한다. 전문가들은 특허와 연구논문 분석 자료를 받은 뒤 델파이 조사 두 차례에 참여한다. 델파이 조사는 전문가들이 주제를 평가하고, 여러 차례에 걸쳐 판단을 재검토하는 구조화된 조사 방식이다.

백분율 점수는 선도국과 비교한 기술 수준을 나타낸다. 연수로 표시한 격차는 선도 수준에 도달하는 데 필요한 시간을 추정한 것이다. 전문가들은 두 지표를 별도로 평가한다. 이에 따라 한국과 중국이 모두 95%를 받더라도 연수 기준 격차는 다르게 추정될 수 있다.

메모리 분야에는 고집적 메모리와 저항변화 메모리가 포함된다. 용량과 속도, 에너지 효율을 높이기 위한 기술이 평가 대상이다. 저항변화 메모리는 전기 저항의 변화를 이용해 정보를 저장한다. 이 분야는 개별 기업이 판매하는 D램 제품보다 폭넓은 범위를 다룬다.

메모리에서 따라잡은 중국, 인공지능 반도체 격차는 줄인 한국

KISTEP이 2025년 2월 19일 발표한 반도체 기술 동향 자료는 이전 비교 기준을 제공한다. 정의진과 신동평이 작성한 이 자료에 따르면 2022년 메모리 평가에서 한국은 95%, 중국은 90%였다. 2024년에는 두 나라가 모두 95%를 기록해 5%포인트였던 격차가 사라졌다.

인공지능 반도체에서는 다른 양상이 나타났다. 한국은 2022년 80%에서 2024년 85%로 상승했고, 중국은 90%에서 91%로 올랐다. 한국의 격차는 10%포인트에서 6%포인트로 줄었지만, 점수는 여전히 중국이 높았다. 중국은 2022년에도 이 분야에서 한국을 앞섰다.

인공지능 프로세서는 모델을 학습시키고 답변을 생성하는 데 필요한 연산을 수행한다. 성능은 유용한 연산을 얼마나 많이 처리하는지, 전력을 얼마나 소비하는지에 따라 달라진다. 메모리는 프로세서에 필요한 데이터를 공급한다. 두 기술은 밀접하게 연결돼 있지만 산업적 강점은 서로 다르다.

반도체·디스플레이 분야 전체 평가에서는 2024년 중국이 91.5%, 한국이 91.2%를 기록했다. 2022년과 2024년 평가에서는 대상 기술과 평가 체계가 달랐다. 따라서 과거와 비교할 때는 개별 분야와 해당 분야의 정의를 함께 살펴보는 것이 가장 명확하다.

생산 역량에서 한국이 가진 차별화된 강점

2024년 한국 반도체 전문가 39명을 대상으로 한 조사는 산업의 경쟁력이 분야별로 다른 이유를 보여준다. 2025년 2월 KISTEP 동향 자료에 실린 조사에서 중국은 메모리의 기초 역량이 한국보다 앞섰지만, 한국은 이를 상용 제품으로 구현하는 능력에서 근소하게 앞섰다.

반도체 생산 주기별 평가에서 한국은 공정기술 86.9%로 중국의 81.0%를 앞섰다. 양산 점수도 한국이 87.0%, 중국이 81.2%였다. 반면 기초연구는 중국이 81.1%로 한국의 78.8%보다 높았고, 설계도 중국이 80.2%로 한국의 79.4%를 앞섰다.

이 조사 점수는 별도의 평가에서 나온 평균값이다. 결과는 실무적인 강점의 차이를 보여준다. 중국은 미래 개발의 일부 기반 분야에서 앞섰고, 한국은 반도체를 안정적으로 대량 생산하는 능력에서 강점을 보였다.

삼성전자와 SK하이닉스, 미국 업체 마이크론은 전 세계 D램 시장의 90% 이상을 차지한다. 창신메모리테크놀로지(CXMT)는 2025년 첫 흑자를 기록한 해의 시장 현황에서 점유율 약 4%를 차지했다.

한국 업계 전문가들은 중국의 상용 D램 기술이 약 2~3년 뒤처져 있다고 추산했다. 동아대 심대용 교수는 격차가 5년 이상이라고 본다. 이 추정치는 제조 역량과 첨단 제품을 대상으로 한다. KISTEP이 제시한 0.6년과 0.5년은 각국과 공통의 기술 선도국 간 평가상 격차를 나타낸다.

첨단 인공지능 메모리를 모방하기 어려운 이유

심 교수는 SK하이닉스에서 26년간 근무하며 D램 개발과 고대역폭메모리(HBM) 초기 기술 발전에 참여했다. HBM은 메모리 칩을 수직으로 쌓아 인공지능 프로세서에 대용량 데이터를 빠르게 전달하는 기술이다.

한국 제조업체들은 HBM3E를 공급하고 HBM4를 준비 중인 반면, CXMT는 HBM3급 제품 계획을 밝혔다. 이처럼 칩을 쌓으려면 정밀한 연결 기술과 열 관리가 필요하고 여러 층에 걸쳐 균일한 품질을 유지해야 한다.

동아대 차세대반도체학과 교수인 심 교수는 투자만으로 해결할 수 있는 일은 아니라고 말했다.

반도체 사업은 돈만으로 숙달할 수 있는 분야가 아닙니다.

첨단 D램 생산에는 장비 접근성도 중요하다. 심 교수는 중국이 극자외선(EUV) 노광장비를 확보하기 어려운 점을 주요 제약으로 꼽았다. EUV 장비는 파장이 매우 짧은 빛을 이용해 미세한 반도체 회로를 만든다. 구형 장비도 패터닝 공정을 반복하면 더 미세한 회로를 구현할 수 있지만, 선폭이 줄어들수록 공정은 복잡해진다.

업계 비교에 따르면 한국 선도 업체는 1b·1c 세대 D램을 생산하는 반면, 중국 업체는 주로 그보다 초기인 1z 세대에 머물러 있다. 심 교수는 1b 세대부터 EUV가 사실상 필수라고 본다. 상업적으로 비용 경쟁력을 확보하려면 통상 수율이 80~90%에 이르러야 한다. 즉 생산된 반도체 중 해당 비율이 정상 작동해야 한다.

적층 기술은 중국이 발전할 또 다른 경로를 제공하지만, 소재와 패키징 측면의 과제도 따른다. 레조낙과 나믹스 등 일본 공급업체들은 HBM에 쓰이는 보호 소재 분야에서 강한 입지를 갖고 있다. 한국 메모리 업체들은 마이크로소프트, 구글, 애플, 엔비디아 등 고객사와 수십 년간 제품을 개발하고 검증해 온 경험도 있다.

중국 시장 판도 바꾸는 낸드 경쟁

데이터를 보존하는 낸드플래시에서도 중국의 진전이 나타난다. 공장 업그레이드 계획을 다룬 시장 비교에서 YMTC의 중국 낸드 시장 점유율은 28%에서 38.5%로 올랐다. 삼성의 점유율은 36%에서 33.5%로, SK하이닉스는 20%에서 17%로 하락했다.

이에 따라 삼성과 SK하이닉스의 합산 점유율은 56%에서 50.5%로 5.5%포인트 떨어졌다. YMTC는 10.5%포인트 상승했다. 이 수치는 중국 시장 기준이다. 삼성전자 고문 경계현은 별도로 중국 업체들의 세계 낸드 시장 점유율을 약 20%로 추산했다.

삼성 시안 공장은 회사 전체 낸드 생산량의 약 40%를 담당한다. 이 공장의 업그레이드 계획은 286단 V9 낸드 생산을 목표로 한다. 첫해 연말 초기 생산능력은 웨이퍼 5,000장으로 시작해 2027년 말에는 4만 장에 이를 예정이다. 웨이퍼는 다수의 반도체를 제조하는 데 쓰이는 원판이다.

삼성은 400단이 넘는 V10 낸드도 선보였다. 시안 공장 계획은 장비와 투자, 승인 조건에 따라 한 기업의 공장들이 서로 다른 세대의 공정을 운영할 수 있음을 보여준다.

SK하이닉스 다롄 공장은 192단 낸드를 생산하며, 미국으로부터 240단으로 전환하는 승인을 받았다. 300단을 넘는 추가 계획은 별도 승인이 필요하다. 2025년 도입된 미국 조치는 중국 내 공장을 확장하거나 업그레이드하려는 외국 반도체 업체에 대한 허가 요건을 강화했다. SK하이닉스는 미국 내 낸드 생산시설 설립을 위해 인텔과도 협상 중이다.

중국의 제조 역량은 공정 방식에 따라 차이가 있다. 한국공학한림원 자료를 인용한 비교에 따르면 중국의 낸드 생산은 232단, 한국 선도 업체는 286~321단 수준이다. 한편 YMTC의 하이브리드 본딩 기술은 한국 경쟁업체보다 앞선 것으로 평가됐다. 하이브리드 본딩은 칩 표면을 밀착해 연결하는 기술로, 여러 층을 결합하는 데 도움을 준다.

중국 생산능력 확대, 2028년까지 가격 압박 가능성

삼성전자 반도체 사업을 2021년 12월부터 2024년 5월까지 이끈 경계현 고문은 중국의 빠른 증설이 2028년까지 메모리 호황을 약화시킬 수 있다고 경고했다. 중국 업체들이 3년간 웨이퍼 30만 장 규모의 생산능력을 추가해 시장 점유율을 약 12~13%까지 높일 수 있다고 말했다.

CXMT는 2026년 1분기 매출이 508억 위안으로 전년 동기 대비 719% 증가했다고 밝혔다. 상반기 매출은 1,100억~1,200억 위안으로 전망했다. D램 가격 상승이 성장에 힘을 보탰다.

경 고문은 수요 측면의 위험도 짚었다. 대형 기술기업들이 인공지능 인프라에 막대한 비용을 지출하고 있지만, 투자 수익이 약해지면 투자를 줄일 수 있다는 것이다. 삼성전자 경영자문역으로서 그는 다음과 같이 설명했다.

2028년 무렵 투자수익이 약해지면 지출을 줄일 수밖에 없을지도 모릅니다.

고객사 지출이 둔화하는 가운데 공급이 늘어나면 가격과 공장 수익성에 압박이 가해질 수 있다. 경 고문은 특정 고객과 데이터센터에 맞춰 설계한 인공지능 프로세서로 전환할 가능성도 언급했다. 이 경우 해당 시스템에 맞춘 메모리 수요가 커질 수 있다.

삼성전자는 2026년 초 별도의 생산 차질 위험에도 직면했다. 노조는 5월 21일부터 6월 7일까지 약 5만 명이 참여하는 파업을 계획했다. KB증권은 파업이 진행될 경우 낸드의 글로벌 공급이 2~3%, D램은 3~4% 줄어들 수 있다고 추산했다. 이 수치는 파업 계획이 실제 실행될 경우를 전제로 한 추정치였다.

앞선 사업에 이어 2027년 대형 사업 두 건 착수

김 의원이 인용한 과학기술정보통신부 자료에 따르면 초미세 적층 반도체 기술개발 사업에 1조638억 원, 극한 환경 응용 등을 포함한 차세대 화합물 반도체 원천기술 연구에 900억 원이 배정됐다. 두 사업은 모두 2027년 시작될 예정이다.

김 의원은 국가 차원에서 지원하는 중국의 확장에 비춰볼 때 일정이 너무 늦다고 지적했다. 그는 정부의 대규모 지원을 바탕으로 개발과 양산을 서두르는 D램 업체 CXMT를 사례로 들었다.

한국의 연구개발 사업은 앞선 정책을 통해 계속 진행돼 왔다. 과기정통부는 2023년 반도체 미래기술 로드맵을 수립했고, 2024년에는 이를 59개 기술로 확대했다. 2026년에는 로드맵을 3개 분야, 10개 그룹, 50개 핵심기술, 90개 세부 요소기술로 재편했다.

주요 일정은 기술 평가와 투자 계획이 어떻게 맞물리는지 보여준다.

• 2022년: 한국은 메모리에서 95%, 중국은 90%를 기록했다. 인공지능 반도체에서는 중국이 90% 대 80%로 앞섰다.
• 2023년: 과기정통부가 반도체 미래기술 로드맵을 수립했다.
• 2024년: 첨단 패키징을 포함한 연계 연구사업 세 건이 시작됐다. 이후 김 의원이 인용한 평가에서 한국과 중국은 메모리 분야 동률을 기록했다.
• 2025년: 차세대 광패키징을 포함한 사업 두 건이 시작됐다. KISTEP은 2월 19일 반도체 분석 자료를 발표했다.
• 2026년: KISTEP은 2월 5일 평가 보고서를 발표했다. 자동차용 반도체, 첨단 세라믹 소재, 광컴퓨팅을 다루는 로드맵 사업 세 건은 연내 시작 예정이었다.
• 2027년: 적층 반도체와 화합물 반도체 사업이 시작될 예정이다.

이번 일정에서 대형 사업 두 건은 한국의 연구개발 출발점이 아니라 기존 사업에 이어지는 계획이다. 김 의원이 인용한 정부 자료는 시작 시점을 2027년으로 제시했지만, 구체적인 착수일이나 세부 예산 집행 일정은 밝히지 않았다.

인력과 연구 기반도 경쟁의 일부

KISTEP 반도체 동향 자료는 숙련 인력 유출을 한국의 미래 기술 경쟁력에 영향을 미치는 가장 큰 문제로 꼽았다. 첨단 연구에 진입하는 학생이 줄고, 경력직 인력이 더 나은 근무 여건과 보상을 찾아 해외로 향하는 현상을 지적했다.

자료는 한국의 2022년 반도체 연구개발비가 기업 매출의 9.5%에 해당한다고 밝혔다. 같은 비율은 미국 19.5%, 유럽 14%, 일본 12%, 대만 11%였다. 이 수치는 공공 연구사업의 착수 시기를 둘러싼 논의와 함께 한국의 투자 수준을 보여준다.

KISTEP은 반도체 설계와 제조, 패키징 간 연계를 강화하고 장비·소재·공공 연구 인프라를 지원할 것을 권고했다. 조사 결과는 우선순위를 구체적으로 보여준다. 공장 운영 전문성을 지키는 동시에 점수가 상대적으로 낮았던 기초연구와 설계 역량을 강화해야 한다.

엔지니어에게는 갈수록 복잡해지는 장비와 생산 방식에 맞춘 교육이 필요하다. 중소 공급업체에는 대형 제조업체와 함께 소재, 장비, 패키징 기술을 개발할 기회가 중요하다. 김 의원의 예산 조기 집행과 실무 교육 촉구도 정책 측면에서 같은 문제를 다룬다.

한국은 상용화 분야의 선도적 입지를 유지하는 한편, 연구기술 격차는 좁혀지고 있다. 한국 기업들이 최첨단 제품에서 가장 앞선 기술을 보유하고 있어도 중국 공장의 확장은 경쟁을 심화할 수 있다. 연구 일정과 숙련 인력, 공장 업그레이드에 관한 결정이 한국의 강점을 얼마나 오래 수익성 있는 생산으로 이어갈지 좌우할 전망이다.

핵심 요점

• 2024년 첨단 메모리 기술 평가에서 한국과 중국은 모두 95%를 기록했다.
• 인공지능 반도체에서는 중국이 91% 대 85%로 앞섰지만, 한국은 2022년 이후 격차를 줄였다.
• 별도 전문가 조사에서 한국 제조업체들은 공정기술과 양산 분야에서 더 높은 점수를 받았다.
• 중국은 낸드 시장 점유율을 높이고 생산능력을 확대하고 있지만, 첨단 D램과 HBM 생산은 여전히 어려운 과제다.
• 총예산 1조1,538억 원 규모의 한국 연구사업 두 건은 2027년 시작될 예정이다.
• 삼성전자 고문 경계현은 중국의 공급 확대와 고객사 지출 둔화가 2028년까지 메모리 시장에 압박을 가할 수 있다고 경고했다.