중국 폴리실리콘 산업의 산업 사슬, 생산 및 공급 현황 분석

2017년부터 2021년까지 중국의 폴리실리콘 연간 생산량은 신장, 내몽골, 쓰촨 등 전력 자원이 풍부한 지역을 중심으로 꾸준히 증가할 것으로 예상됩니다. 2021년 중국의 폴리실리콘 생산량은 39만 2천 톤에서 50만 5천 톤으로 28.83% 증가할 전망입니다. 생산 능력 측면에서 보면, 중국의 폴리실리콘 생산 능력은 전반적으로 증가 추세를 보였으나, 2020년에는 일부 제조업체의 가동 중단으로 인해 감소했습니다. 또한, 중국 폴리실리콘 기업의 가동률은 2018년 이후 지속적으로 상승하여 2021년에는 97.12%에 이를 것으로 예상됩니다. 지역별로는 2021년 중국의 폴리실리콘 생산은 신장, 내몽골, 쓰촨 등 전기 요금이 저렴한 지역에 집중될 것으로 전망됩니다. 신장 지역의 생산량은 270,400톤으로, 중국 전체 생산량의 절반 이상을 차지합니다.

중국의 폴리실리콘 산업은 CR6 값이 77%에 달할 정도로 고도의 시장 집중도를 보이며, 향후에도 이러한 집중도는 더욱 높아질 것으로 예상됩니다. 폴리실리콘 생산은 자본 투자가 많이 필요하고 기술 진입 장벽이 높은 산업입니다. 프로젝트 건설 및 생산 주기는 보통 2년 이상 소요되므로 신규 업체가 진입하기 어렵습니다. 향후 3년간 계획된 확장 및 신규 프로젝트들을 살펴보면, 업계 내 과점 업체들은 자체 기술력과 규모의 경제를 바탕으로 생산 능력을 지속적으로 확대해 나갈 것이며, 이들의 독점적 지위는 더욱 강화될 것입니다.

중국의 폴리실리콘 공급은 2022년부터 2025년까지 대규모 성장을 보일 것으로 예상되며, 2025년에는 생산량이 119만 4천 톤에 달해 전 세계 폴리실리콘 생산 규모 확대를 견인할 전망입니다. 2021년 중국 내 폴리실리콘 가격의 급등으로 주요 제조업체들은 신규 생산 라인 건설에 투자하는 한편, 새로운 업체들의 시장 진입도 적극적으로 유도했습니다. 폴리실리콘 프로젝트는 건설부터 생산까지 최소 1년 반에서 2년이 소요되므로, 2021년에 건설된 신규 시설은 일반적으로 2022년 하반기 또는 2023년에 가동될 것으로 예상됩니다. 이는 현재 주요 제조업체들이 발표한 신규 프로젝트 계획과도 매우 일치하는 추세입니다. 2022년부터 2025년까지 신규 생산 설비 증설은 주로 2022년과 2023년에 집중될 것으로 예상됩니다. 이후 폴리실리콘의 수급과 가격이 점차 안정됨에 따라 업계 전체 생산 설비는 점차 안정화되거나 감소할 것으로 전망됩니다. 즉, 생산 설비 증가율이 점차 둔화될 것입니다. 또한, 지난 2년간 폴리실리콘 기업들의 가동률은 높은 수준을 유지했지만, 신규 프로젝트의 생산 설비 확충과 신규 업체들의 관련 준비 기술 습득에는 시간이 소요될 것입니다. 따라서 향후 몇 년간 신규 폴리실리콘 프로젝트의 가동률은 낮을 것으로 예상됩니다. 이러한 점들을 종합적으로 고려하여 2022년부터 2025년까지의 폴리실리콘 생산량을 예측해 보면, 2025년 폴리실리콘 생산량은 약 119만 4천 톤에 이를 것으로 전망됩니다.

해외 생산 능력의 집중도가 비교적 높으며, 향후 3년간 생산 증가율은 중국만큼 높지 않을 것으로 예상됩니다. 해외 폴리실리콘 생산 능력은 주로 4대 선도 기업에 집중되어 있으며, 나머지는 대부분 소규모 생산 시설입니다. 생산 능력 측면에서 와커켐(Wacker Chem)은 해외 폴리실리콘 생산 능력의 절반을 차지하고 있습니다. 독일과 미국에 있는 와커켐의 공장은 각각 6만 톤과 2만 톤의 생산 능력을 보유하고 있습니다. 2022년 이후 전 세계 폴리실리콘 생산 능력이 급격히 확대될 것으로 예상되는 가운데, 와커켐은 공급 과잉 우려에도 불구하고 관망세를 유지하며 신규 생산 시설 증설 계획은 아직 세우지 않고 있습니다. 한국의 폴리실리콘 대기업 OCI는 중국에 있는 기존 전자용 폴리실리콘 생산 라인을 유지하면서 태양광용 폴리실리콘 생산 라인을 말레이시아로 단계적으로 이전하고 있습니다. 중국 생산 라인은 2022년까지 5,000톤 규모로 확대될 예정입니다. OCI의 말레이시아 생산 시설은 2020년 27,000톤, 2021년 30,000톤으로 확장될 예정이며, 이를 통해 에너지 소비 비용을 절감하고 미국과 한국에서 중국산 폴리실리콘에 부과되는 높은 관세를 피할 수 있게 됩니다. OCI는 연간 95,000톤 생산을 목표로 하고 있지만, 구체적인 시작일은 아직 정해지지 않았습니다. 향후 4년간 매년 5,000톤씩 증산될 것으로 예상됩니다. 한편, 노르웨이 기업 REC는 미국 워싱턴주와 몬태나주에 각각 18,000톤과 2,000톤 규모의 태양광용 폴리실리콘 생산 기지를 보유하고 있습니다. 심각한 재정난에 시달리던 REC는 생산을 중단했다가 2021년 폴리실리콘 가격 급등에 힘입어 2023년 말까지 워싱턴주에서 18,000톤, 몬태나주에서 2,000톤 규모의 프로젝트를 재개하고 2024년까지 생산 능력 확대를 완료하기로 결정했습니다. 헴록(Hemlock)은 미국 최대의 폴리실리콘 생산업체로, 고순도 전자 등급 폴리실리콘을 전문으로 생산합니다. 첨단 기술 장벽으로 인해 시장에서 헴록 제품의 대체재 확보가 어렵습니다. 향후 몇 년간 신규 프로젝트 건설 계획이 없다는 점을 고려하면, 헴록의 생산 능력은 2022년부터 2025년까지 연간 18,000톤 수준을 유지할 것으로 예상됩니다. 또한, 2021년에는 앞서 언급한 네 개 회사 외에도 5,000톤 규모의 신규 생산 설비가 추가될 예정입니다. 각 회사의 생산 계획에 대한 정보가 부족하기 때문에, 여기서는 신규 생산 능력이 2022년부터 2025년까지 연간 5,000톤이 될 것으로 가정합니다.

해외 생산 능력에 따르면, 해외 폴리실리콘 생산 설비 가동률이 변하지 않는다고 가정할 때 2025년 해외 폴리실리콘 생산량은 약 17만 6천 톤에 달할 것으로 추산됩니다. 2021년 폴리실리콘 가격이 급등한 후 중국 기업들은 생산량을 늘리고 생산 시설을 확장했습니다. 반면 해외 기업들은 신규 프로젝트 계획에 더욱 신중한 태도를 보이고 있습니다. 이는 폴리실리콘 산업의 주도권이 이미 중국에 있기 때문에 무분별한 생산량 증가는 손실로 이어질 수 있기 때문입니다. 비용 측면에서 폴리실리콘 생산 비용의 가장 큰 비중을 차지하는 것은 에너지 소비이며, 전기 요금이 매우 중요한 요소입니다. 신장, 내몽골, 쓰촨성 등은 전기 요금 측면에서 뚜렷한 이점을 가지고 있습니다. 수요 측면에서 보면, 폴리실리콘의 직접적인 하류 산업인 실리콘 웨이퍼 생산량은 전 세계 생산량의 99% 이상을 차지합니다. 폴리실리콘 하류 산업이 대부분 중국에 집중되어 있기 때문에 생산된 폴리실리콘 가격이 저렴하고 운송비도 낮으며 수요 또한 안정적으로 보장됩니다. 둘째로, 중국은 미국과 한국산 태양광용 폴리실리콘 수입에 비교적 높은 반덤핑 관세를 부과하여 미국과 한국의 폴리실리콘 소비를 크게 억제했습니다. 따라서 신규 프로젝트 건설에 신중을 기해야 합니다. 또한 최근 몇 년 동안 중국 해외 폴리실리콘 기업들은 관세의 영향으로 발전이 더디고 일부 생산 라인은 축소되거나 폐쇄되었으며, 세계 생산에서 차지하는 비중이 매년 감소하고 있습니다. 따라서 중국 기업들이 높은 수익을 내더라도 재정적 여력이 부족하여 생산 능력의 신속하고 대규모 확장을 뒷받침하기 어렵기 때문에 2021년 폴리실리콘 가격 상승에 대응하기 어려울 것입니다.

2022년부터 2025년까지 중국과 해외의 폴리실리콘 생산량 전망치를 종합하면 전 세계 폴리실리콘 생산량을 예측할 수 있습니다. 2025년 전 세계 폴리실리콘 생산량은 137만 1천 톤에 달할 것으로 추산됩니다. 이러한 폴리실리콘 생산량 예측치를 바탕으로 중국의 세계 시장 점유율을 대략적으로 산출할 수 있습니다. 중국의 점유율은 2022년부터 2025년까지 점진적으로 확대되어 2025년에는 87%를 넘어설 것으로 예상됩니다.

6. 요약 및 전망

폴리실리콘은 산업용 실리콘의 하류에 위치하고, 전체 태양광 및 반도체 산업 사슬의 상류에 위치하여 매우 중요한 위치를 차지합니다. 태양광 산업 사슬은 일반적으로 폴리실리콘-실리콘 웨이퍼-셀-모듈-태양광 발전 설비로 구성되며, 반도체 산업 사슬은 일반적으로 폴리실리콘-단결정 실리콘 웨이퍼-실리콘 웨이퍼-칩으로 구성됩니다. 용도에 따라 폴리실리콘의 순도 요구 조건이 다릅니다. 태양광 산업에서는 주로 태양광 등급 폴리실리콘을 사용하고, 반도체 산업에서는 전자 등급 폴리실리콘을 사용합니다. 태양광 산업에서는 6N~8N의 순도 범위가 적합한 반면, 반도체 산업에서는 9N 이상의 순도가 요구됩니다.

수년간 전 세계적으로 폴리실리콘의 주류 생산 공정은 개량된 지멘스 방식이었습니다. 최근 몇 년 동안 일부 기업들이 저비용 실란 유동층 공정을 적극적으로 연구하면서 생산 방식에 변화가 예상됩니다. 개량된 지멘스 방식으로 생산된 막대형 폴리실리콘은 에너지 소비와 비용이 높지만 순도가 높은 반면, 실란 유동층 공정으로 생산된 과립형 실리콘은 에너지 소비와 비용이 낮지만 순도는 상대적으로 낮은 특징을 가지고 있습니다. 일부 중국 기업들은 과립형 실리콘의 대량 생산과 이를 이용한 폴리실리콘 인발 기술을 개발했지만, 아직 널리 보급되지는 않았습니다. 과립형 실리콘이 향후 막대형 폴리실리콘을 대체할 수 있을지는 비용 우위가 품질 저하를 상쇄할 수 있는지, 하류 응용 분야에서의 효과, 그리고 실란 안전성 향상에 달려 있습니다. 최근 몇 년 동안 전 세계 폴리실리콘 생산량은 매년 증가하고 있으며, 점차 중국에 집중되고 있습니다. 2017년부터 2021년까지 전 세계 연간 폴리실리콘 생산량은 43만 2천 톤에서 63만 1천 톤으로 증가했으며, 2021년에 가장 빠른 성장세를 보였습니다. 이 기간 동안 전 세계 폴리실리콘 생산은 점차 중국에 집중되었고, 중국의 생산 비중은 2017년 56.02%에서 2021년 80.03%로 증가했습니다. 2022년부터 2025년까지 폴리실리콘 공급은 대규모 성장을 맞이할 것으로 예상됩니다. 2025년 중국의 폴리실리콘 생산량은 119만 4천 톤, 해외 생산량은 17만 6천 톤에 이를 것으로 추산됩니다. 따라서 2025년 전 세계 폴리실리콘 생산량은 약 137만 톤에 이를 것으로 전망됩니다.

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