Production-network embedding and embodied carbon–energy footprints in semiconductor supply chains: An MRIO scenario analysis of Taiwan, Japan, and the United States
대만, 일본, 미국에 대한 다지역 투입-산출 분석을 사용한 본 연구는 반도체 공급망의 내재 탄소 및 에너지 발자국이 제조 현장의 직접적인 효율성이나 전력 믹스보다는 주로 상류 생산 네트워크의 임베딩(embedding)에 의해 결정된다는 점을 밝혀낸다.
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우리가 스마트폰이나 컴퓨터를 구매할 때, 우리는 흔-히 기기 그 자체에 대해서만 생각하지만, 그 제품이 만들어지는 이야기는 제품이 매장 선반에 놓이기 훨씬 전부터 시작됩니다. 그것은 원자재를 현대 생활을 가능하게 하는 미세한 칩으로 바꾸기 위해 함께 작동하는 공장, 광산, 발전소라는 거대하고 보이지 않는 네트워크에서 시작됩니다. 이 네트워크를 공급망(supply chain)이라고 부릅니다. 수십 년 동안 세계는 이러한 칩을 제조하기 위해 대만이라는 특정 지역에 크게 의존해 왔습니다. 그러나 글로벌 긴장이 고조되고 각국이 자국의 공급망을 더 안전하게 만들고자 함에 따라, 일본이나 미국과 같은 다른 국가로 이 생산 시설을 옮기려는 움직임이 커지고 있습니다. 정책 입안자들과 환경론자들의 핵심적인 질문은 간단합니다. 만약 우리가 공장을 옮긴다면, 칩 제조에 드는 환경적 비용이 줄어들 것인가, 아니면 그대로 유지될 것인가? 답은 생각만큼 명확하지 않은데, 왜냐하면 제품의 환경적 영향은 단순히 그 제품을 만드는 공장뿐만 아니라, 그 공장에 원료를 공급하는 전체 네트워크에 달려 있기 때문입니다.
규슈 대학교의 연구팀은 반도체 생산에 내재된 숨겨진 에너지와 탄소 비용을 조사함으로써 이 질문에 답하고자 했습니다. 그들은 새로운 공장을 짓거나 물리적인 실험을 수행하지 않았습니다. 대신, 전 세계 다양한 산업 간에 돈과 물자가 어떻게 흐르는지를 지도화하는 강력한 컴퓨터 모델을 사용했습니다. 이 모델을 통해 그들은 대만의 실제 생산 네트워크를 일본 및 미국의 기존 생산 네트워크와 비교할 수 있었습니다. 그들은 구체적인 "만약 ~한다면"이라는 질문을 던졌습니다. 만약 대만에서 생산되는 것과 동일한 가치의 반도체가 일본이나 미국의 공급망을 사용하여 생산된다면, 탄소와 에너지가 얼마나 적게 필요할 것인가? 그들의 목표는 공장의 위치가 더 중요한지, 아니면 공장 뒤에 숨겨진 공급업체의 웹이 진정으로 환경적 발자국을 결정하는 동력인지를 이해하는 것이었습니다.
연구진은 그 답이 그 보이지 않는 웹 깊숙한 곳에 있다는 것을 발견했습니다. 연구진이 기존의 일본 및 미국 공급망을 사용하여 생산을 이전하는 시뮬레이션을 수행했을 때, 결과는 극적이었습니다. 칩 제조와 관련된 이산화탄소 배출량은 현재의 대만 상황과 비교했을 때 일본에서는 거의 89%, 미국에서는 거의 94% 감소할 것으로 나타났습니다. 마찬가지로, 동일한 가치의 칩을 생산하는 데 필요한 에너지는 일본에서 96% 이상, 미국에서 97% 이상 감소했습니다. 이 수치들은 작은 조정이 아닙니다. 이는 환경적 영향의 거대한 변화를 의미합니다. 그러나 이 연구는 단일 공장을 옮긴다고 해서 자동으로 이러한 절감 효과가 달성되는 것은 아니라는 점을 분명히 합니다. 오히려 이는 대만의 특정 네트워크와 일본 및 미국의 네트워크 사이의 차이를 보여주는 것입니다.
왜 이렇게 큰 절감 효과가 나타났는지 이해하기 위해, 연구진은 배출량이 정확히 어디에서 발생하는지 파악하기 위해 수치를 세분화했습니다. 그들은 대만의 높은 탄소 발자국이 칩 공장 자체가 비효율적이기 때문이 아니라, 그들에게 원료를 공급하는 전기와 중공업 분야 때문에 발생한다는 것을 발견했습니다. 대만에서는 전력망과 재료를 제공하는 현지 중공업이 매우 탄소 집약적입니다. 연구진이 칩 공장만을 분리하여 전력원만을 교체했을 때, 탄소 발자국은 약 20~23%만 감소하여 절감 폭이 훨씬 작았습니다. 이는 전체 업스트림(upstream) 네트워크가 전체 시뮬레이션에서 나타난 거대한 차이를 만들어내는 핵심임을 드러냈습니다. 일본과 미국의 공급업체들은 그 자체로 탄소 집약도가 낮은 다른 경제 구조 속에 편입되어 있습니다. 즉, 칩 공장을 보기 전부터 이미 다른 경제 구조를 가지고 있는 것입니다.
연구진은 또한 이러한 절감 효과가 데이터를 집계하는 방식 때문에 생긴 착시 현상인지도 살펴보았습니다. 그들은 결과가 모호한 범주나 "잔여" 계정에 배출량을 숨기고 있지 않은지 확인했습니다. 데이터에 따르면 대만의 배출량은 전기 및 중공업과 같은 실제 식별 가능한 부문에 집중되어 있었던 반면, 일본과 미국의 낮은 배출량은 진정으로 다른 혼합된 공급업체들로부터 온 것이었습니다. 실제로 미국의 반도체 부문은 재료를 위해 해외 공급업체에 더 많이 의존하는 반면, 대만 부문은 자국의 중공업과 깊게 통합되어 있습니다. 이러한 구조적 차이가 핵심적인 동력입니다. 연구진은 또한 단순히 수용국의 전기를 더 깨끗하게 만드는 것만으로는 배출량의 거대한 감소를 설명하기에 충분하지 않다는 점을 언급했습니다. 즉, 공급망이 구축되는 방식 전체가 전력원보다 더 중요하다는 것입니다.
결론적으로, 이 연구는 반도체 생산을 옮기는 것의 환경적 결과가 공장의 물리적 위치보다는 그 공장이 배치되는 생산 네트워크와 더 밀접하게 연관되어 있음을 시사합니다. 만약 어떤 국가가 보안상의 이유로 칩 공장을 새로 짓더라도, 대만과 유사한 형태의 탄소 집약적인 전기와 중공업에 의존하는 공급망에 연결한다면, 환경적 이득은 시뮬레이션이 제시하는 것보다 훨씬 작을 것입니다. 이 연구는 생산 이전을 보장된 해결책이라고 주장하거나 수자원 사용 또는 노동자에 대한 사회적 영향과 같은 다른 요인을 측정하는 것이 아닙니다. 대신, 이 연구는 숨겨진 비용에 대한 명확한 지도를 제공합니다. 이는 공급망 다변화를 계획하는 국가들에게 가장 중요한 단계는 단순히 공장을 짓는 것이 아니라, 그 공장에 원료를 공급할 전체 공급업체의 웹을 이해하고 재편하는 것임을 보여줍니다. 그 네트워크를 바꾸지 않는다면, 이전으로 인한 환경적 이득은 도달하기 어려운 목표로 남을 것입니다.
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