대만은 세계 최고의 칩 제조업체로 부상했으며, 지구상에서 가장 진보된 제조 시설을 보유하고 있다. 대만 섬은 세계 반도체의 60% 이상과 가장 정교한 칩의 90% 가까이를 생산한다. 그러나 이 같은 세계적 우세에도 불구하고 이 산업은 크립토나이트(kryptonite)인 물(water)을 필요로 하고 있다.

‘크립토나이트’는 슈퍼맨 이야기에 나오는 가상적 화학 원소로, 크립톤 행성에서 온 광물이며, 힘을 빼앗긴 슈퍼맨의 약점을 상징적으로 표현한다. 칩 제조는 엄청나게 물을 많이 사용하는 공정이다.

19일 ‘더 디플로매트’ 보도에 따르면, 세계 최대의 계약 칩 제조업체인 TSMC(Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.)만을 생각해봐도, 이 회사의 남부 과학단지(南部科學園區, Southern Taiwan Science Park) 시설만 해도 매일 최대 99,000톤의 물을 소비한다. 대만 전역에 퍼져 있는 다른 시설에서 사용하는 물은 포함하지 않았다.

반도체 ‘파운드리’는 냉각 시스템과 실리콘 웨이퍼의 잔여물 세척이라는 두 가지 주요 목적을 위해 물에 의존하는데, 특히 세척 과정에는 “초순수(ultrapure water)” 물이 필요하며, 이는 식수보다 수천 배 더 깨끗하고 칩을 손상시킬 수 있는 미네랄, 오염 물질 또는 기타 오염 물질이 없어야 한다.

물에 대한 이러한 의존성은 특히 21세기 기후 추세를 고려할 때, 글로벌 반도체 산업 내의 주요 취약성을 드러낸다. 2030년과 2040년까지 현재 운영 중인 칩 공장의 40%, 건설 중인 공장의 24~40%, 2021년 초 이후 발표된 공장의 40~49%가 물 스트레스 위험(water stress risk)이 높거나 매우 높은 지역에 위치하게 될 것이라는 게 전문가의 진단이다. 특히 대만의 경우 “계절적 가뭄”이 칩 산업의 장기적 강점과 미래 확장을 위협할 수 있으며, 대만 섬의 이미 고갈된 물 공급은 문제를 더욱 악화시킬 뿐이라는 우려가 있다.

숫자로 보면 대만은 현재 수요를 충족할 만큼 충분한 강수량을 받고 있다. 그러나 불규칙한 강수량 분포와 대만 섬의 가파른 지형과 빠른 해류로 인해 빗물을 모으고 저장하는 것이 어렵다. 2005년 대만은 146개국 중 1인당 담수 가용성이 18번째로 낮은 것으로 분류됐다.

2021년 초, 대만은 1964년 이래 최악의 가뭄에 직면했다. 태풍이 없는 희귀한 여름과 몇 달 동안의 적은 강우량 이후, 섬의 중부와 남부 저수지 중 많은 곳이 20% 용량 이하로 떨어졌다. 물 부족이 너무 심해서 칩 제조업체가 중단되었고, 미국, 독일, 일본은 세계적인 칩 부족 상황에서 자동차 칩을 공급하기 위해 대만에 의존하고 있었다.

타오위안(Taoyuan), 타이중(Taichung, 台中市), 신주(Hsinchu), 먀오리(Miaoli) 포함한 대만의 주요 칩 제조 허브에서 공장은 물 소비를 15% 이상 줄이라는 명령을 받았다. 이에 따라 TSMC, 뱅가드 인터내셔널 세미컨덕터(Vanguard International Semiconductor Corp.), 유나이티드 마이크로일렉트로닉스(United Microelectronics Corp.)를 포함한 제조업체는 운영을 유지하기 위해 트럭으로 물을 사들이고 가뭄에 강한 우물을 뚫었다. 안타깝게도 이는 일시적인 해결책일 뿐이며, 물 부족 문제는 여전히 시급한 문제이다.

2023년 초, 대만이 또 다른 주요 건기의 후반에 접어들면서, 가뭄이 가장 심한 섬의 남쪽 끝에 위치한 가오슝(Kaohsiung, 高雄市)과 타이난(Tainan, 台南市)의 칩 제조 허브는 또 다른 심각한 물 부족을 예상하여 야간 공공 수도 수압을 다시 한 번 낮췄다.

대만의 칩 제조업체에 대한 물 스트레스의 영향은 엄청나다. 비효율적인 물 공급 관리로 인해 TSMC의 생산량이 2030년 예측 대비 10% 감소할 수 있다. 생산 능력이 확장되고 고급 칩을 생산하는 데 더 복잡한 공정이 필요함에 따라 칩 제조업체는 이 귀중한 자원에 대한 갈증을 더욱 심화시킬 뿐이다.

2015년부터 2019년까지 TSMC의 총 물 소비량은 놀랍게도 70% 나 급증했다. 2036년까지 대만의 전체 물 소비량은 2021년보다 7.3% 증가할 것으로 예상되며, 일일 공급 부족은 680,000입방미터에 달할 것이다. 태풍 시즌에도 대만은 가장 귀중한 천연자원을 칩 산업에 공급하는 데 어려움을 겪을 것이다. 그리고 건조한 기간에는 부족이 더욱 심해질 것이다.

더욱 놀라운 것은 기후 변화가 더 길고 빈번한 가뭄을 가져올 위험이 있다는 것이다. 대만의 저수지는 고갈된 수위를 보충하기 위해 여름 태풍에 크게 의존한다. 지나가는 태풍이 줄고 비가 많이 내리지 않는 기간이 길어지면서 남쪽뿐만 아니라 섬 전체의 저수지가 점점 더 큰 압력을 받게 될 것이다.

대만 수자원청에 따르면, 올해 지금까지 대만의 저수지에서 수집한 빗물의 양은 일반적인 평균의 30~60% 에 불과하다. 전문가들은 21세기 말까지 대만 중부와 남부에서 비가 내리지 않는 날이 50%까지 늘어날 수 있고, 북부 저수지의 강수량은 최대 25%까지 줄어들 수 있다고 예측한다.

이러한 닥쳐오는 우려에 대처하기 위해 대만의 칩 제조업체는 물 부족의 파괴적인 영향을 완화하기 위해 수많은 조치를 취했다. 예를 들어 TSMC는 2030년까지 2010년 수준에서 물 소비를 30% 줄이겠다고 약속했으며, 시설에서 폐수 재활용을 크게 늘렸다. 2022년 9월, 이 제조업체는 과학 공원에 자체 물 재활용 공장을 가동 하여 인근 칩 시설에 매일 10,000톤의 물을 공급하고 있으며, 이 수치는 2026년까지 36,000톤으로 증가할 것으로 예상된다.

대만 정부도 농업과 산업에 대한 기본 공급 제한을 넘어 노력을 강화했다. 그들은 새로운 물 재활용 및 담수화 공장 건설을 지원하고, 저수지 준설을 강화하고, 2021년 위기 동안 물이 충분한 지역에서 칩 제조 과학 공원으로 물을 돌리는 데 사용된 수도관 네트워크를 강화했다.

그러나 전문가들은 이러한 노력이 불충분하다고 주장하며, 대만이 전략을 근본적으로 바꿔야 한다고 제안하고 있다. 대만은 칩 산업의 증가하는 수요를 충족하기 위해 공급을 지속적으로 활용하는 대신 실제 물 가용성에 따라 수요 한도를 설정해야 한다. 또 대만은 가뭄에 강한 관행을 장려하고 수원을 다각화해야 하며, 특히 대만 섬의 물 소비량의 70%를 차지한다고 주장하는 농업 부문에서 그렇다.

과도한 물 사용을 단속하기 위해 더 엄격한 물 가격 정책을 채택하는 것도 대만의 최선의 이익이다. 이 접근 방식은 이미 성공을 거두었다. 1월부터 대만은 월 9,000입방미터를 초과하여 사용되는 모든 물에 추가 요금을 부과했고, 이로 인해 남부 대만 과학 공원의 소비가 상당히 감소했다.

현재 대만의 저수지 수위는 태풍 시즌 덕분에 거의 만수에 달했다. 그러나 대만은 거짓된 안보감에 안주해서는 안 된다. 대만 정부, 기관, 국민은 장기 건조기를 대비하고 물 공급 부족에 대처하기 위해 포괄적이고 통합된 조치를 계속 시행해야 한다. 그래야만 대만의 반도체 산업이 앞으로도 찬사를 받는 지배력을 계속 유지할 수 있다.

매체는 “대만의 반도체 산업의 번영을 보장하는 것은 매우 중요하다”면서 “글로벌 가치 사슬에서 중요한 역할을 하는 대만은 국제 무대에서 비교할 수 없는 전략적 레버리지를 확보하여 잠재적인 중국의 침략에 대한 억제력으로 작용하고 있어. 대만은 섬 전체에 걸쳐 새로운 물 관리 전략을 조정해야 하며, ‘실리콘 방패’가 무너지는 것을 막고 싶다면 신속하게 그렇게 해야 한다”고 제언했다.