자동차 산업에서 반도체 부족이 지속되면서 전문가의 처방과 통찰이 제시되고 있다. 최근 발표된 딜로이트(Deloitte) 연구 보고서는 자동차 산업의 반도체 공급망에 대한 가시성 부족을 지적했다. 딜로이트는 일부 자동차 제조업체가 훨씬 더 상류에 있는 공급업체와 직접 계약 관계를 구축해야 한다고 강조한다. 

정리 | 윤범진 기자_bjyun@autoelectronics.co.kr
원문 | ‘Reimaging the Auto Manufacturing Supply Network’, 
저자 | 데반얀 더트(Debanjan Dutt) 수석 컨설턴트 외, Deloitte





토요타는 반도체 부족 사태에 가장 잘 대처한 자동차 제조사로 첫 손에 꼽는다. 한 가지 이유는 칩 비축량을 설정해 놓았기 때문이다. 이러한 비축 철학은 엘리트 IT 분석 기업들이 수년간 권고했던 적시 생산방식(Just-In-Time, JIT)과 비교된다. 토요타는 반도체 공급망을 유지하기 위해 르네사스 나카 공장에 인력을 파견하기도 했다. 

자동차 산업에서 반도체 부족이 지속되면서 전문가의 처방과 통찰이 제시되고 있다. 최근 발표된 딜로이트(Deloitte) 연구 보고서는 자동차 산업에서 복잡한 공급망의 가시성 부족이 결국 반도체 위기를 불렀다고 지적한다. 저자들은 “가치 사슬(value chain)의 가시성 부족으로 OEM들이 2020년 봄에 생산시설을 폐쇄하기로 한 것과 관련해 잠재적 위험을 파악할 수 없었다”라고 지적했다. 

딜로이트는 일부 자동차 제조업체가 공급 약속을 지키기 위해 티어 1 공급업체와 협력하기 위한 위기 대응팀을 구성해야 한다고 조언했다. 또 OEM이 웨이퍼 및 칩 공급업체와 직접 거래계약을 체결하고 연 2회, 최대 24개월간 생산량 예측치를 공유해야 한다고 권고했다. 웨이퍼 뱅크와 심지어 테스트 중인 6층 웨이퍼 패키징 기술의 일종인 “프록시 패널(proxy panels)”까지 설정하는 이례적인 아이디어를 제시?하는가 하면, 서드파티 데이터 및 분석 플랫폼에 투자해 공급망의 다양한 계층에 대한 가시성을 구축하도록 권고했다.  



최근 발표된 딜로이트(Deloitte) 연구 보고서는 자동차 산업의 반도체 공급망에 대한 가시성 부족을 지적했다.



다가오는 위기를 피할 수 없다

딜로이트는 이번 위기의 중심에는 OEM이 2020년 봄 자동차 생산공장을 폐쇄하기로 한 결정과 관련해 잠재적 위험을 인식할 수 없도록 한 가치사슬의 가시성 부족을 지적했다.
 
그동안 이해관계자 간 신뢰와 의사소통 부족, 부정확한 수량 예측에 의존, 구식 데이터관리 시스템 등 여러 가지 이유로 자동차 산업은 전체 자동차 공급망을 관통하는 가시선(Line of Sight, LOS)을 정하기 매우 힘들었다. 그 결과 알려지지 않은 많은 잠재적 위협요인이 피할 수 없을 때까지 그대로 묻혀 있었다. 예를 들어, 2012년 독일의 한 화학공장에서 폭발사고가 발생하자 곧바로 차량 연료 및 브레이크 라인을 포함한 광범위한 제품을 제조하는 데 사용되는 나일론 수지를 생산하는 핵심부품 부족 사태가 벌어졌다. 당시 두 회사가 전 세계 나일론 수지 공급의 절반을 차지하고 있었는데, 이 사태로 인해 차량 생산량을 유지하려는 OEM들이 심각한 타격을 받았다. 다른 예는 2011년 일본을 강타한 동일본대지진과 쓰나미의 여파다. 일부 자동차 제조업체들이 페인트 제품에 사용되는 특수 안료를 구하지 못하는 상황에 직면했다. 바로 특수 안료를 제조하는 세계 유일의 공장이 재해로 심하게 훼손된 후쿠시마 원전 근처에 있었기 때문이다. 

이런 대형 사건은 OEM이 네트워크를 전 세계적으로 통합하고자 할 때 다단계 공급망 가시성 확보의 필요성을 강하게 제기한다. 대개 자동차 OEM의 가시성은 주로 기존 계약의무에 따라 1차 공급업체로 제한돼 있다. 후속 공급업체로 어떤 업체가 있는지, 그들이 어떤 부품을 제공하는지, 그들의 운영 변수가 전체 공급망에 어떤 영향을 미칠 수 있는지에 대한 정보가 거의 공유되고 있지 않다. 

가시성 부족은 하위 협력업체의 공급 수준에 존재하는 구조적 병목현상을 발견하기에 불충분하다. 예를 들어, 세계 반도체 공급망은 통합되고 비용 효율적이지만, 깨지기 쉬운 ‘다이아몬드형’ 구조에 의해 관리된다(그림 1). 상대적으로 많은 수의 1차 부품 통합업체는 소수의 글로벌 반도체 공급업체에 의존하며, 반도체 공급업체는 제조 현장에서 긴 리드 타임(12~26주)이 소요되는 소수의 3차 웨이퍼 제조업체에 의존한다. 



그림 1 | 자동차 부문에 영향을 미치는 “다이아몬드형” 공급망

딜로이트에 따르면, 대부분 OEM은 그들의 협력업체와 실시간으로 정보를 교환할 수 있는 시스템이나 프로세스를 도입하지 않고 있다. 따라서, 심지어 고객 수요의 아주 작은 변화에도 하위 협력업체 수준에서 생산 계획량의 큰 변동이 발생할 수밖에 없다. 딜로이트는 이것이 일반적으로 공급망의 각 단계에서 이해관계자 간 의사소통 지연으로 수요 정보가 계속 왜곡되는 “채찍효과(Bullwhip effect)”를 낳는다고 지적했다. 




그림 2 | 채찍효과


OEM, 어떻게 위기 극복하나

코로나19 대유행은 전 세계적으로 자동차 산업에 심각한 영향을 미쳤다. 자동차 제조업체들은 협력업체 주문량을 대폭 줄였다. 몇 달 후 OEM은 생산을 재개했고 2020년 하반기 매출이 반등하고 소비자 수요가 상승하면서 높은 성장세를 보였다. 이 수요 반등은 업계를 놀라게 했고 반도체 수요를 회복시켰다. 하지만 1, 2차 공급업체 수준에서 전자 모듈 생산을 재개하는 데에는 1~2개월의 노크온 효과가 있다. 게다가 미중 무역 악화, 텍사스주의 기록적인 한파, 일본 르네사스 반도체 공장 화재 등 외부적인 요인이 상황을 크게 악화시켰다. 게다가 고도로 전문화되고 자본 집약적인 산업에서 반도체 제조 전문지식을 보유한 제한된 수의 업체들이 공급을 제한할 가능성이 높은 상황이다. 반도체 공급 재개가 말처럼 쉽지 않다는 것이다.

IHS Markit 보고서에 따르면, 코로나19로 인해 2021년 1/4 분기 글로벌 자동차 생산 차질은 총 130만 대에 이른다. 딜로이트는 제조업체들이 전통적인 여름 휴무 기간 단축과 같은 전략을 구사할 것으로 보여 일부 물량 회복은 올 말부터 가능할 것으로 전망했다. 중국, 북미, 유럽의 단위 수량 손실은 비슷한 수준이며, 지역별로는 2021년 첫 3개월간 각각 약 35만 대의 차량이 감소했다. 2/4 분기 수량 손실은 다소 줄어들 것으로 예상되지만, 전 세계적으로 100만 대는 여전히 상당한 규모이다. 

딜로이트는 공유 IT 기능을 통한 OEM과 협력업체 간의 지속적인 정보 교환이 계속되는 위기를 관리하는 데 매우 중요하다고 강조했다. 현재 OEM은 반도체 공급망의 2차, 3차 공급업체와 직접 협력해 필요한 수량을 확보하는 동시에 향후 신규 업무 규칙을 정의하고 있다. 반도체 위기의 영향은 각 단계에 내재된 긴 리드 타임과 공급 제약 등을 고려할 때 적어도 올해 말까지 이어질 전망이다. 신용을 지키기 위해, 모든 OEM은 생산을 더 많은 수요가 있는 제품으로 전환하고, 일부 모듈의 설계를 바꾸거나 대체 반도체 공급원을 확보하는 등 근·장기 피해를 최소화하기 위한 다양한 전략을 채택해 대응 중이다. 



그림 3 | 반도체 부족이 세계 승용차 생산에 미친 영향(2021년 Q1과 Q2 비교, 단위 1,000대)



그림 4 | 자동차 부문의 반도체 수요 공급 격차 


딜로이트는 OEM이 위기에 대처하기 위해 실행하는 다양한 전략을 더 깊이 이해하기 위해 주요 이해관계자와 경영진 인터뷰를 진행했다.

이에 따르면, 업계는 ▶위기 대응팀을 조직해 1차 파트너와 공급 계획량을 확보하고 생산 계획을 조정하기 위해 긴밀히 협력 ▶ 국소적 이벤트가 아닌 전체적인 붕괴 시나리오 대응을 위해 더 광범위한 관점에서 사고 ▶수익성을 극대화하기 위해 각 시장에서 차량 모델 및 기능 조합 생산 조정 ▶공급업체와 협력해 부품의 출처와 이들이 앞으로 얼마나 많은 위험을 초래할지 파악 ▶웨이퍼 및 칩 공급업체와 직접적인 계약 체결 ▶계획수립 정보의 질을 개선하고 생산량을 조기 할당하기 위해 1년에 두 차례 모든 티어 1과 18~24개월 예상치 공유 ▶우선 공급 고려 대상 지위를 얻기 위한 로비 활동 ▶반도체 부족 해소 위해 대만에 로비 ▶사전 제작된 웨이퍼 뱅크 및 프록시 패널 사용과 같은 다른 옵션 탐색으로 필요한 수량 생산 리드 타임 단축 ▶NFC 애플리케이션 활용 ▶일부 생산량 제한 완화를 위한 ‘번인(burn-in)’ 테스트 공정 지원으로 서드파티 활용 가능성 타진 등의 대책을 실행했다. 

특히, 딜로이트는 가장 큰 글로벌 OEM 업체 중 한 곳이 중요한 다단계 공급업체들과 2~6개월 치 칩을 대신 비축하도록 하는 계약 의무를 설정함으로써 최악의 위기를 피할 수 있었다는 점에 유의해야 한다고 말했다. 이는 오랫동안 지켜온 JIT 제조 패러다임과는 배치되는 것처럼 보이지만, 초기 공급중단으로부터 OEM을 보호하는 데 성공했다. 미국 정부도 향후 탄력성 개선을 위한 정책 권고와 투자를 파악하기 위해 반도체의 현 상태 공급망을 적극적으로 검토하고 있다. 딜로이트는 실현 가능한 검토 결과 중 하나는, 반도체 공급업체가 지정학적 장벽을 제거하는 동시에 중요한 구성품 수급에 있어 유연성을 확보할 수 있도록 생산거점을 수요가 많은 지역에 부합하도록 전환을 장려하는 것이라고 말했다. 


중요 비즈니스 역량  

딜로이트는 자동차 업계 경영진이 향후 비슷한 위기를 극복하기 위해 공급 위험을 모니터링하고 공급 위기를 사전에 알아내는 공급업체 위험관리 조직을 설치·운영해야 한다고 했다. 

업계를 선도하는 OEM들은 구매 및 공급망 기능 내에 5~10개의 전담 글로벌 공급업체 위험관리 자원을 중앙 집중화했다. 초점은 재무 및 지정학적 위험에 대한 더 높은 가시성을 공급업체 성과지표와 결합해 더 나은 조달 결정을 가능하게 하는 것이다. 일부 업체는 공급업체 및 지정학적 이벤트를 식별해 공급망을 즉시 중단할 수 있는 연중무휴 이벤트 모니터링 기능을 갖추고 있다. 

딜로이트는 인공지능(AI)과 기계학습(ML) 등의 도움을 받아 산업, 상품, 공급업체 별 위험을 최대한 빨리 파악할 수 있는 역량이 계속 향상돼야 한다며, 여전히 실시간으로 공급업체 위험을 효과적으로 파악하는 데는 아직 갈 길이 멀다고 했다. 이는 대부분 OEM이 공급중단 정보를 1차 공급업체에 의존하고 있기 때문이다. 

OEM은 병목 공급업체 파악을 위한 다단계 가시성을 확보해야만 한다. 다단계 공급망 매핑은 통합 네트워크 내의 각 공급업체 노드의 성능에 영향을 미치는 운영 매개변수를 이해하는 데 중요하다. 

딜로이트는 경영진 인터뷰에서 이런 매핑 작업(mapping exercise)과 관련 OEM 간 큰 차이가 있음을 확인했다. 예를 들어, 어떤 OEM은 가시성 비율이 10~20%에 불과하다고 응답했지만 성과가 높은 OEM은 70% 이상 가시성을 티어 2 공급업체 수준까지 달성했다고 답했다. 이 문제의 핵심은 모든 수준에서 종단 간 매핑을 자동화하기 어렵다는 OEM들의 인식에 있다. 가장 효과적인 접근 방식은 중요한 가치 흐름의 우선순위를 정하고 적절한 상세수준에 대한 개별 다단계 공급업체 연관성을 조사하는 것이다. 딜로이트는 OEM이 하위 단계 관계를 성공적으로 매핑할 수 있다면, 위험도가 높은 중요 상품을 확인하고 영향을 받는 이해관계자들을 적극적으로 참여시켜 전체 위험 프로파일을 관리하는 동시에 위기관리 비용을 절감할 수 있다고 말했다.

딜로이트는 모든 공급망이 특정 ‘드럼 비트’에 따라 작동해야 한다고 했다. 예를 들어, 반도체 산업은 지난 50년 동안 호황과 불황을 반복하는 악명 높은 사이클 산업이었다. 근본 원인은 긴 제조 리드 타임과 자본 및 장비 집약적 산업 특성 때문이다. 한편, 반도체 제조업체들은 일반적으로 신규 주문을 처리하는 데 최소 3~6개월이 소요된다. 생산 변경에 따른 조정은 일반적으로 월별 판매생산계획(S&OP) 과정에서 이뤄진다. 반면, 반도체 제조업체가 생산 능력을 높이고자 할 때 추가 기계 구입 및 설치가데 모두 순조롭게 진행되면 4~6개월이 걸릴 수 있다. 첨단 장비의 경우는 이 기간이 12~18개월까지 늘어날 수 있다. 

딜로이트에 따르면, 일부 OEM은 티어 1과 협력해 사례별로 이런 내재된 사이클을 이해하기 위한 전용 프로그램을 보유하고 있다. 일부 OEM은 협력업체와 장단기 예측을 공유해 역량을 모델링하고 제약 조건을 조기에 확인할 수 있도록 지원한다. 딜로이트는 이들이 특정 품목 세트에 대한 전체 공급망이 채찍효과를 줄이기 위한 시도로 동일한 동기화된 수요 신호를 차단하기 위해 노력하고 있다는 점이 중요하다고 강조했다. 그 대가로 사이클 시간(cycle times), 교대 시간(shifts), 역량 및 리드 타임과 같은 중요한 운영 메트릭의 가시성을 확보할 수 있는 것이며, 그 목적은 OEM의 모든 수요 변동성을 안정화하고 일일 및 주간 공급 요구를 더 잘 관리하는 것이다. 

일부에서는 IT 기술을 도입해 공급업체와 양방향 정보 교환을 지원하고 있다. 그러나 공급 제약에 대한 실시간 가시성과 지속적인 정보 교환을 달성하는 데는 한계가 있다. 딜로이트는 자동차 부문이 더 강력한 통신 라인을 구축하기 위한 CPFR(Collaborative Planning Forecasting & Replenishment, 협력적 예측 보충 시스템) 프로그램 도입에 있어 소매, 항공우주 및 소비가전과 같은 타 산업으로부터 교훈을 얻을 수 있을 것이라고 조언했다.

부정적 영향 완화를 위한 위기 대응 관리도 중요하다. 공급 위기의 경우, OEM은 교차기능팀(Cross Functional Teams, CFT)을 배치해 잠재적인 영향을 파악하고 완화 단계를 계획한다. CFT에는 계획, 엔지니어링, 구매, 법률, 공급업체 위험 관리 및 공급망 관리와 같은 다양한 기능의 전문가가 있다. 일부 OEM은 협력업체 위험 관리 기능이 주 업무인 CFT가 회사의 위기 대응을 관리하는 ‘워룸’을 만들기도 했다. CFT는 협력업체를 자주 방문해 바닥부터 문제를 확인한다. 또한 팀은 재정 유동성과 제조 전문지식을 제공해 협력업체 운영을 강화할 수 있다. 이와 관련 딜로이트가 인터뷰한 OEM 중 한 곳은 2011년 일본에서 발생한 후쿠시마 지진과 쓰나미 이후 500종의 우선 품목을 확인했다. 이 재해로 OEM을 대신해 2~6개월의 재고 비축 계약을 포함한 공급망의 모든 수준에서 포괄적인 비즈니스 연속성 계획이 수립됐다. 

딜로이트의 연구에 따르면, 공급망의 각 단계에서 부품의 총비용을 이해하는 것도 중요하다. 반도체 공급망 관점에서 전자업체들이 특수 칩을 포함한 고가 부품에 대한 사양 수립과 조달, 가격 협상 등을 수행하는 것이 표준 절차이기 때문이다. 이것은 계약 제조업체가 더 저렴한 상용 칩을 구매할 수 있게 한다. 이런 거래의 제한된 가시성은 반도체 신뢰성 문제와 관련된 보증 비용을 증가시킬 수 있다. 가시성을 높이려는 노력은 OEM이 성능 요구사항을 설계해 비용을 관리할 목적으로 칩 공급업체와 직접 협력할 수 있어 최종 반도체의 품질과 신뢰성을 개선한다. 
결과적으로, 딜로이트는 대부분 OEM이 자체 조직 내에 강력한 역량과 지식을 보유하고 있음을 확인했다. 하지만 이들은 기존 계약 의무, 공조 미흡, 제한된 기술 투자 및 기존의 작업 방식에 의해 방해받는 경우가 많아, 내재된 공급망 위험을 간과하는 경향이 있었다.  


공급망의 “탄력화” 

비용 효율적이고 탄력적인 공급망 구축은 기술 발전, 비즈니스 준비 상태, OEM의 전반적인 정보 관리 및 신속한 대응 능력 향상을 통해 가속화할 수 있는 전략적 필수 요소다. 협업에 대해, OEM은 협력업체의 위치 및 협력업체와 연결해 정보를 수집하고 습득한 지식을 활용해 관련 위험을 측정하는 방법을 평가해야 한다. 딜로이트는 OEM과 협력업체 간 이런 종단 간 협업 및 실시간 정보 공유는 세 가지 요소를 대상으로 함으로써 가능하다고 했다(그림 5).



그림 5 | 종단 간 협업의 성공요소


이 세 가지 요소를 뒷받침하는 기능 구축은 공급망의 상황 변화에 따른 OEM의 대응력과 필요 투자 의지에 달려 있다. 딜로이트는 도전과제의 특성을 고려할 때, OEM이 공급 기반에 관여하는 방식에 근본적인 변화를 가져오는 데는 몇 년이 걸릴 수 있지만, 현재 위기는 미래 지향적인 OEM이 장기적인 공급망 문제를 최종적으로 해결하고 탄력성에 대한 로드맵을 수립하는데 촉매제 역할을 할 수 있다고 말했다(그림 6).



그림 6 | 탄력성에 대한 로드맵


반도체 부족은 전 세계 자동차 산업에 막대한 피해를 주었으며, 조속히 해결책을 찾지 않으면 회복의 여정이 상당히 길어질 수 있다. 이것은 훨씬 더 상류에 있는 공급업체와 직접 계약 관계를 구축해야 할 필요성을 재부각시켰다. 또, 종종 부정확하고 오래된 정보의 혼란한 패치워크보다 더 낫고 더 시의적절한 데이터에 대한 필요성을 재확인시켰다. 부품 생산을 다시 시작하는 데 필요한 긴 리드 타임의 ‘드럼비트’에 맞추는 것도 향후 차량 조립공장 폐쇄의 영향을 평가하는데 큰 요소가 되고 있다. 현재 위기는 자동차 제조업체가 전체 공급 기반에 대한 가시성을 높이기 위해 연관 규칙을 재작성할 수 있는 특별한 기회를 제공한다. 또 JIT 제조와 같은 오랜 기간 유지해 온 생산방식에서 벗어나, 잠재적인 재앙에 대비한 완충수단으로서 전략적 부품 및 원자재의 재고를 더 많이 가져가는 것을 선호하게 할 수 있다. 

딜로이트는 이해관계자 간 신뢰를 바탕으로 더욱 협력적인 가치사슬을 구축하기 위한 노력이 앞으로 OEM과 협력업체에게 매우 중요하다고 조언했다.  [AEM]
 

AEM_Automotive Electronics Magazine