전자 공급망에서의 첨단 소재

전자 산업은 빠른 변화와 혁신에 익숙합니다. 혼란은 이 산업의 중간 이름입니다. 지난 몇 년 동안 우리는 AI 주도 자동화에서 리쇼어링 노력에 이르기까지 산업의 공급망을 재편하는 일련의 추세를 목격했습니다. 그러나 앞으로를 내다보면, 주목받고 있는 것보다 더 많은 주목을 받아야 할 한 가지 추세가 있습니다: 전자 공급망에서 고급 재료의 역할입니다.

공급망의 회복력, 사이버 보안, 디지털화에 대한 논의가 헤드라인을 장식하는 동안, 고급 재료의 중요성은 조용히 성장하고 있습니다. 새로운 합금에서 최첨단 복합재료와 나노재료에 이르기까지 이러한 재료들은 양자 컴퓨팅, 고급 반도체, 차세대 배터리와 같은 기술 발전의 다음 파도에 필수적입니다.

특수 재료에 대한 수요 증가

첨단 재료에 대한 수요가 기술이 발전함에 따라 증가하고 있습니다. 여기에는 위상 절연체, 그래핀, 고체 전해질, 페로브스카이트 재료 및 희토류 원소가 포함됩니다. IndustryARC^™에 따르면, 첨단 재료 시장은 2025년까지 2.1조 달러에 이를 것으로 예측되며, 2020년부터 2025년까지 연평균 성장률(CAGR)은 4.5%입니다(이 수치는 전자 산업뿐만 아니라 여러 산업에 걸친 특수 재료를 대상으로 합니다).

전자 산업은 이러한 재료가 할 수 있는 일의 경계를 지속적으로 확장하고 있습니다. 예를 들어, 양자 컴퓨팅은 전통적인 전자 부품에서 찾을 수 없는 고유한 양자 특성 - 예를 들어 중첩과 얽힘 - 을 가진 재료를 필요로 합니다. 마찬가지로, 차세대 배터리 개발은 더 높은 에너지 밀도와 더 빠른 충방전 주기를 가진 재료에 의존합니다.

이러한 특수 재료에 의존하게 되는 기업들은 신뢰할 수 있는 공급원을 확보하는 것이 중요하지만 도전적입니다. 이러한 재료 중 많은 것이 희귀하거나 추출하기 어렵고/또는 복잡한 제조 공정을 요구합니다. 이러한 재료를 만드는 데에는 여러 가공 단계가 포함되며, 이러한 단계들은 종종 다른 국가에서 수행되어, 공급망에 대한 중단에 매우 취약하게 만듭니다. 이는 전자 공급망에 항상 충분히 인식되지 않는 위험의 한 층을 추가합니다. 

현대 전자기기에서 첨단 재료의 사용 방법

토폴로지 절연체: 이러한 재료는 표면에서는 전기를 전도하지만 내부에서는 절연체로 작용합니다. 독특한 전자적 특성으로 인해 양자 컴퓨팅, 스핀트로닉스 및 저전력 소비가 필요한 고급 전자 장치에 유용합니다.

그래핀: 탁월한 전기 전도성, 강도 및 유연성으로 알려진 그래핀은 고속 트랜지스터, 유연한 디스플레이, 배터리 및 센서를 포함한 다양한 전자 응용 분야에 사용됩니다. 에너지 저장 및 투명 전자기기 분야를 혁신할 잠재력을 가지고 있습니다.

고체 전해질: 이 재료들은 고체 상태 리튬 이온 배터리와 같은 차세대 배터리 개발에 필수적입니다. 고체 전해질은 액체 전해질과 관련된 위험을 줄임으로써 전기차, 소비자 전자제품 및 그리드 저장을 위한 더 안전하고 효율적인 에너지 저장을 가능하게 합니다.

페로브스카이트 재료: 페로브스카이트는 태양광을 전기로 효율적으로 변환할 수 있어 태양전지에서 사용되며 주목받고 있습니다. 또한 발광 다이오드(LED), 레이저 및 센서에서의 사용도 평가되고 있습니다.

희토류 원소: 이 원소들은 현대 전자기기에 필수적이며, 강력한 자석과 디스플레이 화면용 인광체 생산, 다양한 고기술 응용 분야에서 촉매로 사용됩니다. 희토류는 스마트폰, 전기 자동차 모터, 풍력 터빈과 같은 제품에 중요합니다.

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지정학적 긴장의 영향

지정학적 요인이 상황을 복잡하게 만듭니다. 많은 첨단 재료들이 민감하거나 안전하지 않거나 불안정한 지역에서 조달됩니다. 예를 들어, 네오디뮴, 디스프로슘, 프라세오디뮴, 사마륨, 테르븀을 포함한 희토류 원소들은 많은 고기술 응용 분야에 필수적입니다. 그러나 중국이 전 세계 생산의 약 60에서 70퍼센트를 통제하고 있습니다. 이러한 공급 집중은 특히 진행 중인 미국-중국 무역 긴장 상황에서 전 세계 전자 산업에 대한 잠재적인 병목 현상을 만들어냅니다.

정부와 기업들은 이러한 재료의 공급원 다양화를 위해 노력하고 있지만, 이러한 노력은 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸립니다. 새로운 광산 운영과 가공 시설은 개발에 수년이 걸리며, 이러한 활동의 환경적 영향은 추가적인 장애물을 제시합니다. 도전에도 불구하고, 이러한 재료의 대체재를 개발하거나 대체 공급원을 확보하기 위해 조기에 투자하는 회사들은 수요가 증가함에 따라 유리한 위치에 있을 가능성이 높습니다.

리쇼어링과 지역화된 생산

리쇼어링, 즉 제조업을 본국으로 되돌리는 추세는 고급 및 희귀 재료의 공급과 밀접하게 연관되어 있습니다. 미국 기업들이 제품 생산을 미국 내로 이동함에 따라, 고급 제조에 필요한 특수 재료의 안정적 공급을 보장해야 할 것입니다.

고급 재료는 종종 많은 지역에서 찾아볼 수 없는 특수한 지식과 인프라를 요구합니다. 이는 제조업이 본국으로 이동하더라도, 대부분의 제조업체들이 여전히 제품에 들어가는 일부 원재료와 부품을 위해 글로벌 공급망에 의존해야 함을 의미합니다.

지속 가능성과 공급망

소비자와 규제 기관은 더 친환경적인 제품을 요구하고 있으며, 이는 전자 산업이 더 지속 가능하게 재료를 조달할 방법을 찾도록 밀어붙이고 있습니다. 이는 환경 발자국이 더 작은 새롭고, 재활용하기 쉬운 재료를 개발하는 것을 의미합니다. 예를 들어, 더 지속 가능한 배터리를 위한 추진은 오늘날의 리튬 이온 배터리보다 더 높은 성능과 환경 문제가 적은 고체 전해질과 같은 재료로의 연구로 이어졌습니다. 그러나 이러한 재료는 여전히 개발 초기 단계에 있으며, 산업 수요를 충족시키기 위해 규모를 확대하는 데는 시간이 걸릴 것입니다.

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순환 경제 & 고급 재료

전자 산업이 공급망 문제와 환경 문제를 동시에 해결해야 하는 압박을 받으면서 순환 경제 개념이 주목받고 있습니다. 순환 경제 모델은 재사용, 재활용 및 지속 가능한 자재 조달을 강조하는데, 이는 종종 희귀하고 비싸며 환경적으로 추출하는 데 부담이 되는 고급 재료에 특히 중요합니다. 기업들은 수명이 다한 전자 제품에서 고급 재료를 회수하고 재활용하는 방법을 모색함으로써 변동성이 큰 글로벌 공급망에 대한 의존도를 줄이고 있습니다.

공급망 전략에 순환 경제 접근 방식을 통합하면 재료 부족 위험을 완화하고 채굴 및 제조와 관련된 환경적 발자국을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 희토류 자석을 위한 폐쇄 루프 재활용 시스템은 신선한 재료 원천에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다. 재활용 기술의 혁신은 이러한 귀중한 재료의 효율적인 회수를 가능하게 하여 채굴에 대한 더 지속 가능한 대안을 제공합니다.

순환 경제 사고를 자재 조달 및 사용에 통합하는 기업은 규제 요구 사항을 더 잘 충족하고 공급망 회복력을 향상시킬 위치에 있게 됩니다. 앞으로 몇 년 동안 고급 재료에 대한 수요가 계속 증가함에 따라, 전자 산업은 이러한 귀중한 자원의 더 지속 가능하고 신뢰할 수 있는 공급을 보장하기 위해 순환 경제 관점을 집단적으로 받아들여야 합니다.

재료 중심의 미래를 준비하기

전자 공급망에서 고급 재료의 역할은 앞으로 몇 년 동안 더욱 두드러질 것입니다. 기업들이 지속적으로 혁신함에 따라, 이러한 재료에 대한 수요는 증가할 것이며, 이미 한계에 도달한 공급망에 압력을 가할 것입니다. 곡선보다 앞서 나가기 위해, 기업들은 이러한 독특한 재료의 안정적인 공급을 확보하기 위해 시간과 자원을 투자해야 합니다. 이는 광산 및 가공 시설에 대한 직접 투자, 공급업체와의 파트너십 또는 대체 재료에 대한 연구를 통해 이루어질 수 있습니다. 제조업체들은 고급 재료에 적절한 주의를 기울임으로써 점점 더 도전적인 글로벌 시장에서 장기적인 경쟁력을 구축할 수 있습니다.