EV에서는 이미 높은 스위칭 효율성을 자랑하는 SiC 반도체가 인버터 고밀도, 소형화와 전력 손실률 개선을 통해 전기차 주행거리 확장에 기여하고 있다. TESLA Model 3 인버터에 ST Microelectronics의 SiC MOSFET가 탑재되는 것으로 파악되는데 과거 TESLA CTO였던 J.B. Straubel에 따르면 인버터의 효율을 0.5% 향상하면 기존 대비 배터리 용량을 0.5% 줄이거나, 같은 배터리로 주행거리를 0.5% 늘릴 수 있다. DC/AC 변환과 주파수 제어 성능이 중요한 EV에서 높은 스위칭 효율성을 자랑하는 SiC반도체가 인버터 고밀도, 소형화와 전력 손실률 개선을 통해 EV 주행거리 확장에 기여하는 것이다.

SiC전력 반도체를 활용한 고효율, 경량화, 소형화 인버터 기술은 UAM에서도 매우 필요한 기술이며, 항공용 모터 추진체 선두 업체인 MagniX의 인버터 Magni Drive와 H3X의 인버터에도 SiC 전력 반도체가 쓰이고 있다.

항공용 전력 반도체 역시 비출력과 스위칭 속도, 이에 따른 경량화가 중요 고려 요소이다. 갈륨과 질소를 혼합한 질화갈륨을 기반으로 한 GaN반도체의 전력 효율성도 주목받고 있다. 반도체의 전도대(Conduction band)와 가전자대(Valence band)의 차이인 Band gap이 넓어지면 전력 손실이 적게 일어나 효율성이 올라가기 떄문이다.

GaN은 이러한 Band gap이 넓어 실리콘 반도체 대비 높은 주파수, 온도, 전압 환경에서 전력 손실이 낮은 것이 장점으로 평가 받고 있다. INI에 따르면 GaN 전력 반도체 소자를 인버터에 탑재하면 전체 에너지 손실을 실리콘 반도체 대비 75% 줄일 수 있다고 한다. 다만 Hendrik Schefer etal.(2020)에 따르면 2020년까지 항공용으로 GaN 전력 반도체가 쓰인 사례는 없는 것으로 파악된다. SiC 전력반도체는 구동 시 많은 열을 발생시키는데 이는 전력 반도체 디바이스의 성능을 감소시킨다. 따라서 SiC 전력반도체의 성능이 제대로 발휘되기 위해서는 그에 걸맞는 최적화된 전력모듈 패키징과 냉각 기술이 필요하다.

경수로형, 비경수로형 SMR 중 개발이 가장 빠르게 진행 중인 프로젝트는 경수로형 SMR을 개발하는 NuScale의 VOGYR으로, 2020년 9월 50MWe 버전이 NRC에서 SDA를 취득했다. 본격적으로 사용될 노형인 77MWe은 2022년 4분기 NRC에 SDA를 신청할 예정이다. 또한 NuScale은 캐나다 원자력 안전위원회(Canadian Nuclear Safety Commission, CNSC)의 인허가 신청 전 벤더 설계 심사 2단계(Pre-licensing Vendor Design Review, VDR)를 거치고 있다

경수로형 SMR은 비경수로형 SMR에 비해 개발이 빠르게 진행 중이다. 상당 수의 경수로형 SMR을 개발하는 회사들은 이미 NRC에서 SDA를 취득했다. 대표적으로 NuScale Power, GE-Hitachi는 빠르면 2020년대 후반 준공해 상업운전을 시작할 예정이다. 다만, 경수로형 SMR은 대형 원전에 비해 갖는 장점이 많은 편이지만 기존 경수로형 기술을 상당 부분 그대로 쓰기 때문에 단점도 있다. 주로 설치와 운영 시 발생할 수있는 문제들은 여전히 남아 있는 상황이다. 그러나 중장기적으로 확대될 재생에너지와의 계통 연계가 쉽다는 점 때문에 경수로형 SMR은 비경수로형 SMR의 본격적인 상업운전 이전에 시장을 우선적으로 선점할 전망이다.

일반적으로 SMR이라 하면 빌게이츠가 투자한 TerraPower를 떠올리지만, 이는 포괄적인 의미의 SMR 중 비경수로형 4세대 노형, Advanced Modular Reactors(이하 AMR)의 한 형태이다. TerraPower 외에도 X-Energy, ARC, Terrestrial Power 같은 회사들이 다양한 형태의 AMR을 개발하고 있다. 대표적으로 가스냉각로형 (Gas-cooled Reactor, 이하 GCR)은 냉각재와 감속재로 물을 사용하던 PWR과는 달리 냉각재로 헬륨을, 감속재로 흑연을 사용한다. 또 소듐냉각고속로(Sodiumcooled Fast Reactor, SFR)는 소듐을 냉각제로 사용하고, 핵분열 시 생성되는 고에너지 중성자를 이용해 안전성, 핵비확산성 등을 확보할 계획이다. 마지막으로 용융염원자로(Molten Salt Reactor, MSR)는 고온에서 염을 녹인 형태인 용융 불화물이나 염화물에 핵연료를 녹인 물질을 원자로의 연료 및 냉각재로 활용할 예정이다.

AMR은 LAB 단계 혹은 개념 설계 단계에 불과한 노형들이 많기 때문에, 기술 승인, 경제성 확보, 제작 및 시공 단계를 거쳐 최종적으로 상업운전되는 시점은 빨라야 2030년대 초반일 것으로 전망된다. AMR 중 가장 프로젝트 진행 속도가 빠른 TerraPower는 2028년 상업 운전을 목표로 하고 있다. 다만, 아직 미국 원자력규제위원회(Nuclear Regulatory Commission, NRC)의 인가 신청 전이라 관련 절차를 통해 2023년 이후에 표준설계인증(Standard Design Approval, SDA)을 받을 예정이다. 따라서 단기적으로 SDA까지 받은 경수로형 SMR이 시장을 선점하고, 이후 어느 정도 기술력과 경제성 등이 확보된 AMR로 넘어갈 것으로 보인다.

중국의 면세굴기에 따른 경쟁 심화

첫 번째는 중국의 면세굴기에 따른 경쟁 심화이다. 중국 면세 시장에서 1위 사업자로 등극한 CDFG(China Duty Free Group)가 2020년을 기점으로 글로벌 매출 1위 면세 사업자가 되었다. 2016년까지만 하더라도 중국 내에는 7개의 면세 사업자가 존재했으나, CDFG가 M&A를 통해 자국 내 면세 사업자를 대부분 흡수했다. 이러한 면세 공룡의 탄생 배경에는 중국인의 해외 소비를 자국으로 선회시켜 내수 소비시장을 육성하려는 중국 정부의 전폭적인 지지가 있다. 중국 정부는 ‘면세굴기’를 위해 하이난섬을 내국인 면세 특구로 지정하고, 온라인으로 면세품을 구입할 수 있게 하며 쇼핑 한도 역시 크게 늘리는 등 정책적인 지원을 아끼지 않았다.

그러나 중국의 면세점의 글로벌 협상력을 위해서는 시간이 더 필요할 것

하지만 앞서 언급한 것처럼 면세산업에서 가장 중요한 포인트는 글로벌 브랜드와의 협상력과 상품 소싱 능력이다. 글로벌 브랜드 회사들은 자사의 브랜드 가치를 훼손하지 않기 위해 채널 관리를 한다. 특히 다른 유통 채널 대비해서 가격이 낮은 면세 채널의 경우 공급량을 조절한다. 중국 면세점의 매출이 크게 증가하여 규모의 경제가 발현된다고 생각할 수는 있지만있지만, 결국 이는 코로나19 기간동안 해외 여행이 불가능하여 만들어진 현상이지 근본적으로 협상력이 강화된 것은 아니다. 또한 하이난 면세점은 가품 이슈에서 자유롭지 못하다보니 글로벌 브랜드들 입장에서는 완전히 믿을 수 있는 파트너가 되기 어렵다. 이에 글로벌 브랜드를 유치하는데까지는 시간이 더 필요하다.