반도체 산업은 기술 난이도가 매우 높고 초기 투자비용이 막대하기 때문에, 국가 주도의 전략적 연구개발 지원이 필수적인 분야로 꼽힙니다. 특히 글로벌 공급망 재편과 기술 패권 경쟁이 심화되는 가운데, 반도체 국책 연구과제는 산업 경쟁력을 높이고 자립 기반을 다지는 핵심 정책 수단으로 자리매김하고 있습니다. 우리나라는 1990년대 초부터 반도체 메모리 기술을 중심으로 국책 프로젝트를 통해 세계 시장에서의 입지를 넓혀왔으며, 최근에는 시스템 반도체, 소재·부품·장비(소부장), AI 반도체, 친환경 공정 등 다양한 영역으로 확대되고 있습니다. 본문에서는 국내 반도체 분야에서 대표적인 국책 연구과제 성공 사례를 소개하고, 이를 통해 얻은 산업적·기술적 성과 및 향후 전략적 시사점을 종합적으로 살펴봅니다.
1세대 국책과제: 메모리 중심 기술 자립 기반 확보
국내 반도체 산업에서 가장 상징적인 국책 연구 성과는 1980년대 말부터 시작된 ‘국가기간산업기술개발사업’의 일환으로 진행된 DRAM 개발 과제입니다. 1986년부터 1992년까지 진행된 이 과제는 당시 전량 수입에 의존하던 메모리 반도체 기술을 자립하기 위한 목적으로, 정부 주도하에 삼성전자, 현대전자(현 SK하이닉스), 금성사(현 LG전자) 등이 공동 참여해 4M, 16M, 64M DRAM을 순차적으로 개발하였습니다. 특히 1992년에는 세계 최초로 64M DRAM을 상용화하며 일본을 제치고 세계 메모리 시장에서 기술 선도국으로 도약하는 데 결정적인 계기를 마련했습니다. 이 연구과제는 단순한 기술 확보를 넘어, R&D 인프라 확대, 고급 인력 양성, 반도체 전문 장비 및 공정 기술 확보 등 전방위적인 산업 생태계 성장을 유도하였고, 오늘날 대한민국이 세계 메모리 강국으로 자리 잡는 데 핵심 역할을 했습니다. 이처럼 초기 국책과제는 장기적인 안목 아래 정부와 민간이 협력하여 전략 기술을 확보한 대표적 성공 모델로 평가받고 있습니다.
시스템 반도체 및 AI 칩 개발을 위한 R&D 확대
메모리 중심 구조에서 벗어나 시스템 반도체 및 차세대 인공지능 칩 경쟁력 확보를 위해 진행된 국책 과제도 성공적인 성과를 보이고 있습니다. 대표적인 예가 ‘PIM(PU-in-Memory)’ 기술 개발입니다. 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원(IITP)이 주관한 'AI 반도체 원천기술 개발사업'을 통해 삼성전자와 국내 대학, 연구기관이 협력하여 세계 최초로 상용 수준의 PIM 기반 HBM을 개발하였으며, 이는 고성능 연산과 저전력 AI 연산을 동시에 실현할 수 있는 미래형 메모리 기술로 평가받고 있습니다. 또한, 2020년부터 시작된 ‘시스템반도체 상생펀드’와 연계된 기술개발 과제를 통해 수많은 국내 팹리스 스타트업들이 저전력 센서, 차량용 MCU, 이미지 신호 프로세서(ISP), 보안 칩 등 다양한 분야에서 국산화에 성공하였으며, 국책과제를 통해 시제품 개발부터 IP 확보, 초기 양산까지 이어지는 단계별 지원 체계를 경험할 수 있었습니다. 이러한 결과는 국내 반도체 산업의 비메모리 분야 경쟁력 확장에 결정적인 전환점이 되었으며, 고성능-저전력 설계 기술, 반도체 소프트웨어 최적화 역량 등 다양한 기술적 기반을 강화하는 데 기여했습니다. 특히 산학연 협업 구조를 통해 실무형 인재 양성과 장기적 기술 자립 기반을 동시에 구축했다는 점에서 높은 평가를 받고 있습니다.
소재·부품·장비 국산화 성공 사례
2019년 일본의 수출 규제 조치는 국내 반도체 산업의 공급망 리스크를 재조명하게 만든 계기가 되었으며, 이에 따라 소재·부품·장비(소부장) 분야의 국산화를 위한 국책 과제가 본격적으로 강화되었습니다. 산업통상자원부의 ‘소부장 R&D 전략사업’을 통해 약 100여 개 이상의 핵심 품목을 대상으로 기술 자립 프로젝트가 가동되었으며, 이 중 일부는 뚜렷한 상용화 성과를 기록하고 있습니다. 대표적인 사례는 고순도 불화수소, 포토레지스트, 플루오린 폴리이미드(FPI) 등 소재 3대 품목으로, 국내 기업들이 국책과제를 기반으로 기술 확보에 성공하여 일본 의존도를 빠르게 낮추는 데 성공했습니다. 예컨대 솔브레인은 고순도 불화수소 국산화에 성공해 삼성전자와 SK하이닉스에 안정적으로 공급 중이며, EUV용 포토레지스트는 국내 업체가 벨기에 IMEC와 협업 및 정부 과제를 통해 기술 확보에 돌입하였고, 일부는 실제 EUV 공정에 투입되는 단계에 이르렀습니다. 또한 장비 부문에서는 반도체 식각 장비, 웨이퍼 세정 장비, 반송 로봇 시스템 등에서 국산 장비의 점유율이 빠르게 상승하고 있으며, 이는 정부의 핵심 전략 과제가 실질적인 기술 자립과 수입 대체 효과로 연결된 대표적인 사례라 할 수 있습니다. 이러한 소부장 국책과제는 단기적인 공급망 대응을 넘어, 중장기적인 산업 내재화와 글로벌 기술 경쟁력을 강화하는 데 핵심적인 발판이 되고 있습니다.
결론적으로, 반도체 국책 연구과제는 기술 확보뿐 아니라 산업 생태계의 균형 잡힌 성장을 유도하는 전략적 수단으로 작동하고 있습니다. 메모리, 시스템 반도체, AI 칩, 소부장 등 다양한 분야에서 이미 성공 사례가 축적되고 있으며, 이는 단순히 일회성 연구 성과에 그치지 않고 기업의 실질적 경쟁력 강화와 글로벌 시장 확장으로 이어지고 있습니다. 앞으로도 정부와 민간이 긴밀히 협력해 전략기술의 주도권을 확보하고, 미래 반도체 산업을 선도할 수 있는 기술 주권 확립을 위해 국책 연구과제의 지속적이고 체계적인 운영이 요구됩니다.