원익머트리얼즈- 반도체 증설에 따른 특수가스 소재 대표 수혜주 파해치기.

■반도체, 디스플레이 공정용 고순도 특수가스를 제조 판매하는 국내 대표 업체로 반도체향 판매비중이 90%이며 반도체 판매 중 삼성전자 비중이 80%, sk하이닉스 10%이며 기타 10%는 디스플레이가 차지하다.

■글로벌 반도체 업체들의 공격적 증설 투자 및 DRAM 미세화, NAND 고단화/더블 스택, EUV(극자외선) 노광 기술 등 신기술 채택으로 특수가스 수요는 최소 3년 이상 연평균 두 자리대 이상 성장률을 기록할 전망, 10년간 삼성전자 반도체 부문 매출액 연평균 성장률(CAGRDMS 9.8%를 기록하였습니다. 동기간 원익머트리얼즈의 연평균 매출 성장률은 13.2%를 기록하여 반도체 부문 매출 성장률을 상회하였습니다. 

■특수가스 가격은 지난해부터 반도체 수요 증가 및 글로벌 공급망 차질 이슈로 강세 기조가 지속되고 있는 가운데 올해 들어 러시아의 우크라이나 침공에 따른 공급 감소 전망에 급등 국면, 주요 제품으로 식각 공정에 쓰이는 제논가스는 러시아와 우크라이나 수입비중 이 35%이며 2021년 평균 수입 가격이 톤당 293만 불에서 올해 들어 535만 불로 83% 급등하여 이익 기여도가 증가할 전망입니다. 

 

원익머트리얼즈 로고와 관련 제품 이미지 출처: 원익머트리얼즈

1. 기업개요 

1) 반도체, 디스플레이 고순도 특수가스에 특화된 국내 주요 소재 기업

2006년 12월 주식회사 원익 IPS의 특수가스 사업부문을 물적 분할하여 설립되었으며 충북 청주시 오창에서 반도체 및 디스플레이(LCD, LED, AMO LED 등) 용 특수가스 및 일반 산업가스의 제조 판매 및 충전사업을 영위하고 있습니다. 2000년대 초반까지 국내 특수가스시장은 Linde, Air Liquide, Air Products 등 해외 다국적 기업들이 독점적으로 공급하여 국산화가 전무한 상황이었으나 2003년 5N5(99.9995%) 고순도 NH3 정제기술을 개발하고 PH3혼합가스를 비롯한 수종의 반도체 공정용 특수가스를 개발해 삼성전자 및 sk하이닉스 등 국내 업체에 공급을 하면서 그간 수입에 전량 의존하던 특수가스 제품 국산화를 주도하였습니다. 

 

2) 소량 다품종 주문 생산방식으로 산업용 특수가스 100여 종 공급

반도체 및 디스플레이, 기타 산업용 특수가스를 소량 다품종 주문 생산으로 약 100여 종을 생산 판매하고 있으며 주요 9개 품목의 매출 비중이 전체의 75%를 차지하고 나머지 기타 가스 매출이 25%를 차지하고 있습니다. 주요 제품으로는 반도체 세정에 사용되는 F2 Mix, 박막 증착공정에 사용되는 N20(이산화질소), NH3(암모니아), 반도체 식각 공정(Etching, 반도체 회로 패턴 형성을 위한 필요 없는 부분을 선택적으로 제거하는 공정) 공정에 주로 투입되는 C4 F8 및 XE(제논가스) EMD 5개의 제품이 있으며 2021년 기준 제품 매출 비중은 전체의 60%를 차지하고 있으며 매년 꾸준한 증가세를 보이고 있습니다. 상품군으로 웨이퍼 세정에 쓰이는 CO2(이산화탄소), 반도체 미세공정에서 실리콘 증착용으로 사용되는 SIH6(다 슬란) 및 GeH4 Mix(사수 소화 게르마늄), 반도체 질화막 식각 공정에 사용되는 CH2F2(디 플루오로 메탄) 등 4개 주요 상품을 판매하고 있습니다. 

 

3) 산업별 매출 비중은 반도체가 90% 차지, 삼성전자가 최대 매출처

산업별 무출 비중은 반도체가 90%를 차지하고 나머지 10%가 디스플레이로 반도체에 특화되어 있으며 주요 수요처는 전체 반도체용 특수가스 매출의 80%를 삼성전자가 차지하고 나머지 10% 미만을 sk하이닉스 등 이차 지하고 있습니다. 

특수가스사업 초기인 2000년대 초부터 삼성전자 및 sk하이닉스 등과 수년간 거래관계를 통해 품질 기술력과 제품 안전성을 인정받아 왔으며 소량 다품종 주문생산방식으로 인해 다국적 수이 업체들에 비해 지리적 이점과 가격경쟁력을 활용하여 국산화 비중을 확대해 나가고 있습니다. 

 

 

4) 사업영역

신공정 개발 시 필수 고려되며,

공정 수율과 직격 되는 핵심 재료 반도체 , LCD, OLED 등 다양한 분야 적용

원익머트리얼즈 사업영역 설명 이미지  출처 원익머트이얼즈,한국IR협회

5) 주요 생산 품목

제품	생산(판매) 개시일	용도 및 특징
NH3(암모니아)	2004년 1월	◈ 반도체, LCD 및 결정계 태양전지 공정에서 SiH4와 결합하여 Si3N4의 절연막 증착
CO2(이산화탄소)	2014년 2월	◈반도체 제조공정 중 Device 미세화에 따른 공정개선 목적으로 Wafer Cleaning에 사용  ◈Photo Immersion 공정에 사용되는 가스
N2O(이산화질소)	2003년 3월	◈반도체, LCD 공정에서 SiH4와 결합해 Sio2의 산화막을 증착시키는 데 사용
GeH4(사수소화게르마늄)	2004년 2월	◈반도체, LCD 및 박막형 태양전지의 실리콘게르마늄막 형성용 가스
Si2H6(디실란)	2006년 4월	◈반도체 제조공정 중 Diffusion(확산) 및 CVD 공정에 사용되는 가스  ◈Device의 미세화로 인해 기존 SiH4로 구현 불가능한 공정에 실리콘 증착으로 사용
Xe(제논)	2018년 7월	반도체 제조공정 중 식각(Etching) 공정에서 높은 선택비로 식각하기 위해 사용
F2 Mix	2009년 11월	◈반도체 증착장비 세정(Cleaning)에 사용되는 가스  ◈Device 미세화에 따라 기존 Wet Cleaning에서 F2 Mix Dry Cleaning 공정 채택률 증가
C4F8	2005년 1월	◈반도체 및 Display 제조공정 중 산화막 식각(Etching) 공정에 사용되는 가스
CH2F2(디플루오로메탄	2005년 1월	◈반도체 및 Display 제조공정 중 질화막 식각(Etching) 공정에 사용되는 가스

 

2. 산업 현황

1) 2000년대 이후 특수가스 국산화로 수입대체

국내 특수가스 산업은 1975년 삼성전자 반도체의 설립 이후 2000년대 초반까지만 해도 국산화가 전혀 이루어지지 않은 상황에서 Air Products, Praxair(현 Linde Plc) Air Liquid 등 글로벌 다국적 업체들을 통한 수입에 전량 의존했습니다. 이후 동사를 비롯해 OCI머티리얼즈(현 sk머트리얼즈), 후성 등 국내 업체들이 일부 제품에 대해 국산화에 성공하면서 기술력과 생산능력을 확충하여 점차 수입을 대체하고 있습니다. 국내에 진출 한 외국업체들의 시장 점유율은 국내업체들이 시장에 진입하기 시작한 2004년 80%에서 2007년 70%대로 하락하였습니다. 현제는 일부 제품에 대해 대부분 수입을 대체하거나 50% 이내로 수입산 점유율이 하락한 것으로 추정됩니다. 

 

반도체 및 LCD 공정 산화막 증착에 쓰이는 N20(이산화질소)를 2003년 국산화한데 이어 2004년에는 NH3(암모니아) 2005년 에슨 반도체/디스플레이 제조공정 중 식각(Etching) 공정에 쓰이는 C4 F8 가스를 국산화하였으며 2018년에는 전량 수입에 의존하던 제논가스도 국산화에 성공하였습니다. 

 

2) 반도체용 특수가스 수요 증가 배경

1. 웨이퍼 대형화
2. D램 미세화
3. 3D 낸드 고단화

국내 특수가스 시장은 삼성전자에 이어 sk하이닉스가 메모리 반도체 설비를 확충하면서 반도체의 주요 공정 중에서 증착, 세정, 노광, 식각(에칭) 등에 사용량이 확대되고 있습니다. 

반도체 공정에서 생산비 절감 등 효율성을 극대화하기 위해 웨이퍼의 사이즈가 대형화되고 있으며, DFAM 선단 공정의 나노 단위 진행되고 3D NAND Flash의 100~200단 고단화 적측 경쟁 및 Double Stacking(칩의 집적도 향상을 위한 2단으로 쌓아 붙이는 공법)등 첨단기술이 채택되면서 특수가스 소비량이 지속적으로 증가하고 있습니다. 

 

반도체 공정에 사용되는 가스는 기존 미세화가 진행되기 전에는 액체 상태의 케미컬을 이용하는 습식 방식이 사용되기도 했는데 최근에는 회로선폭이 3~5 나노미터까지 미세화되면서 습식방식으로 액체가 회로 선폭에 깊게 침투하지 못해 건실(Dry) 방식인 특수가스 소비량이 증가할 수밖에 없는 상황입니다. 

 

반도체 첨담기술변화와 nand고단화, Double Stading  그래프 이미지   출처: 원익머트이얼즈

 

3) 특수가스 시장은 다품종 소량 주문생산체제로 시장 진입장벽이 높고 품질 신뢰도와 기술력이 중요

반도체 및 디스플레이 등 전자산업용 가스는 질 수/산소/아르곤/수소/헬륨 등 벌크 가스와 100여 종의 특수가스로 구분됩니다. 벌크 가스는 소품종 대량생산 체재로 반도체 및 디스플레이 공장에서 직접 On-site 생산공정으로 파이프라인을 연결된 직접 공급하거나 대형 탱크로리 등 저장고를 이용하는 반면 특수가스시장은 다품종 소량 주문생산 체재로 특정업체의 주문에 따라 소수 업체에서 공급하기 때문에 산업 내 경쟁 강고는 타산업에 비해 현저히 낮은 편입니다. 

 

국내에 진출한 세계 3대 가스업체(Linde, Air Liquide, Air Products) 및 sk머티리얼즈 등 국내 대형 가스업체들은 3~4종의 특수가스에 특화해 On-site로 대량생산 체제를 갖추고 있는 반면 원익머트리얼즈의 경우에는 100여 종의 제품군을 갖추고 고객의 주문에 즉시 대응하고 있기 때문에 경쟁업체들과의 직접 경쟁을 통한 시장 침식 가능성은 낮은 편입니다. 

 

또한 특수가스시장은 고비용의 설비투자가 필요하며 최첨단 반도체 및 디스플레이 공정의 수율 유지를 위해서 소재 단가보다는 업체의 신뢰도와 고도의 품질 수준 유지 여부가 더욱 중요하므로 신규업체의 시장 진입도 쉽지 않습니다. 

 

 

4) 글로벌 반도체 설비투자 규모 23.7% 성장 전망하다. 

삼성전자 향후 매출 규모가 2006년 회사 설립 이후 15년간 약 20%의 연평균 성장률 및 30% 수준의 매출 총이익률을 기록하고 있다는 점은 기술경쟁력과 품질 신뢰도, 원가경쟁력 수준을 방증합니다. 

시장조사기관인 IC lnsights의 3월 전망에 따르면 올해에도 글로벌 반도체 설비투자(CAPEX) 규모는 1,904억 달러로 2019년 이후 3년 연속 역대 최대치 기록을 경신할 전망입니다. 

 

이는 2020년 1,131억 달러에서 21년 1,539억 달러로 36% 성장한데 이어 2022년에도 23.7% 성장하는 수치입니다. 

업체별로 보면 대만 TSMC가 420억 달러로 전년대배 40%, 인텔은 270억 달러로 전년대비 44% 대폭 설비 투자를 늘리고 삼성전자의 경우 400억 달러로 전년대비 5% 증가하는 수준이나 전년에 이어 연간 40~50조 원대의 역대급 설비투자가 지속될 전망입니다. 

 

5) 글로벌 파운드리 시장은 22년 1,321억 달러로 20% 성장 전망하다. 

IC lnsights 최근 발표자료에 따르면 올해도 글로벌 파운드리(위탁생산) 시장이 반도체 수요 확대에 따른 수급 불균형으로 시장규모가 1,321억 달로 로 전년에 비해 20% 선당 할 것으로 전망됩니다. 

반도체 파운드리 시장이 지난 2019년 3분기 이후 매분기 최대 매출을 기록하면서 성장세가 지속되고 있는 이유는 코로나 19 기저효과로 인해 모바일/pc 등 IT제품뿐만이 아니라 가전, 자동차 등 소비재 판매가 증가하면서 반도체 수요가 큰 폭으로 증가하고 있기 때문입니다. 

 

IC lnsights는 파운드리 시장이 반도체 수급 불균형으로 인해 올해 이후 향후 5년간 지속적으로 성장할 것으로 전망하고 있습니다. 

 

6) 삼성전자 반도체 설비투자 지속 및 최첨단 신기술 채택으로 특수가스 수요 견인 전망

글로벌 메모리 반도체 최대 업체인 삼성전자의 매출액은 지난 2019년 글로벌 무역 갈등에 따른 불확실성으로 고객사의 재고 증가 및 보수적 구매정책 등으로 가격(P)과 수요(Q)가 동반 위축되면서 불황기를 경험했으나 2020년부터 코로나 이후 메모리 및 비 메모리 사업 동반 호조 영향으로 3년 연속 매출이 증가해 2022년 역대 최대치인 314조 원으로 12.1% 증가할 것으로 전망되고 있습니다. (FnGuide 컨센서스 기준). 삼성전자의 외형 증가를 주도하고 있는 사업부는 반도체로 2021년 반도체 매출액은 94.2조 원으로 전년대비 29.3% 성장하면서 전체 매출 증가를 견인하였습니다. 

 

2021년 하반기 (8월)부터 세계 최대 규모의 P2(평택 2 공장)이 본격 가동했으며 해외 유일 반도체 생산기지인 중국 시안 2 공장도 2단계 증설을 마무리하고 1 공장 (웨이퍼 기준 월 12만 장 Capa)에 이어 2 공장에서 웨이퍼 기준 월 13만 장 생산설비를 가동하면서 생산능력이 월 25만 장으로 두배 이시아 확대되었습니다. 

 

삼성전자 P2 완전 가동에 이어 올해 3월 말부터는 평택 3 공장(P3) 인프라 장비를 반입하고 하반기에 완공을 목표로 투자를 진행 중입니다. P3는 현제 단일 규모 세계 최대 인 P2공장보다 규모가 1.5배 크며 메모리와 파운드리 라인이 동시 가동되는 복합 생산기지가 될 전망입니다. 

 

삼성전자는 2025년까지 평택에 P4~P6등 추가로 3개 반도체 공장을 건설하고 지난해 11월 말 미국 텍사스 테일 러시에 20조 원 규모 반도체 파운드리 투자를 확정하고 올해 상반기내 건설에 착공, 2024년부터 제품을 생산할 계획입니다. 최근 신규로 가동한 평택과 시안 공장에서는 176단의 최첨단 V낸드 라인에 업계 최초로 두 번에 나눠 쌓는 더블 스택 공정을 도입했으며 DRAM 양산에 극자 외 외선 (EUV) 노광 기술을 적용한 초미세 DRAM이 양산될 전망입니다. 

 

최근 이와 같은 반도체 공정 변화는 국내 특수가스 수요 증가를 견인한 전망이라고 합니다. 

 

7) 지난 10개년 매출 CAGR비교: 삼성전자 반도체 부문 9.8%, 원익 머트리얼즈 13.2%

삼성전자의 반도체 부문 매출액은 특수가스 업체의 매출 성장 여부에 가장 중용한 요인입니다. 

지난 10년간 (2011~2021)의 삼성전자와 반도체용 고순도 특수가스업체인 원익머트리얼즈의 매출을 분석 비교해보면 10년간 삼성 잔 반도체 부문 매출액 연평균 성장률(CAGR)이 9.8%를 기곡 하였고 같은 기간 원익머트리얼즈의 연평균 매출 성장률은 13.2%를 기록 허여 삼성 잔 자의 반도체 부문 외형 성장에 따른 낙수 효과로 특수가스 소재업체인 원인 머트리얼즈는 더욱 높은 성장세를 시현하였습니다. 

 

향후 3년간 삼성전자 반도체 부문 매출액은 2021년 94조 원에서 2024년 130조 원으로 3개년 연평균 매출 성장률(CAGR)이 11.5%를 기록할 전망이며 지난 10년간의 추세를 감안해 보면 향후 3년간 원익머트리얼즈의 매출 성장률은 이 수치보다 높은 것으로 추정할 수 있습니다. 

 

 

8) 삼성전자 반도체 매출과 원익 머트리얼즈의 매출 상관계수는 0.92로 높은 상관성, 삼성전자 반도체 매출의 0.32배 수준으로 증가 지속되다. 

지난 10년간 삼성전자 반도체 부문 매출액과 원일 머트리얼즈의 매출액과의 상관관계를 분서해본 결과 상관계수는 0.92로 매우 높은 양의 상관관계를 기록했으며(1에 가까울수록 높은 상관성), 삼성전자의 반도체 부문 매출이 증가할수록 원익머트리얼즈의 매출액은 0.32배 수준으로 꾸준하게 증가했다는 것을  볼 수 있습니다. 

 

3. 투자 포인트 

2022년 연간 연결기준 매출액은 3,648억 원으로 전년대비 17.4%, 영업이익은 591억 원으로 17.0% 증가할 전망입니다. 

시장 컨센서스에 따르면 삼성전자의 반도체 부문 매출액이 전년 94.2조 원에서 2022년 112조 원으로 18.9% 증가할 것으로 전망하고 있으며 이에 따라 특수가스 판매량이 증가할 전망이며 글로벌 인플레이와 공급망 차질, 최근 러시아의 우크라이나 침공에 따른 공급 차질로 특수가스 가격도 급증 기조를 보이고 있습니다. 

 

삼성전자는 2021년 하바닉부터 세계 최대 규모의 P2(평택 2 공장)를 본격 가동했으며 중국 시안 2 공장도 2단계 증설을 미 무리하고 생산능력이 두배 이상 확대되었습니다. 올해 상반기에는 P3에 장비를 반입하고 하반기에 완공할 계획이며 2025년까지 P4~P6반도체 공장을 추가로 건설할 계획입니다. 최근 신규로 가동한 평택과 시안공장에서는 176단이 최첨단 V낸드 라인에 업계 최초로 두 번에 나눠 쌓는 Doule Stacking 공정을 도입했으며 DRAM 양산에 극자외선(EUV) 노광 기술을 라인에 업계 최초로 두 번에 나눠 싸는 double Stacking 공정을 도입했으며 DRAM 양산에 극자외선(EUV) 노광 기술을 적용한 초미세 DRAM이 양산될 전망입니다. 최근 이와 같은 반도체 공정 변화는 국내 특수가스 수요 증가를 견일할 전망입니다. 

 

2022년 주요 제품 중에서는 반도체 식각 공정에 쓰이는 제논가스와 지난해 말 국산화에 성공한 CH2F2가스를 주목합니다. CH2F2가스는 지나 해까지 전량 해외에 의존해 상품으로만 판매하던 가스로 국산화에 성곡 하면서 2022년부터 제품으로 본격 공급할 전망입니다. 

 

제품으로 공급하게 되면 기존 수입상 품을 전량 대체하면서 수익성이 대폭 호전될 전망입니다. 제논가스는 2018년 7월 천생상을 개시하며 제품 화 되었으며 최근 러시아의 우크라이나 침공으로 공급 차질이 발생해 국제시세가 급들하고 있는 상황입니다. 수입통계 기준 연도별 제논 평균 수입 가격을 보면 2020년 톤당 216만 불에서 2021년 293만 불로 35.6% 급등한데 이어 올해 1월 들어서 535만 불로 지난해 평균 대비 무려 83% 이상 급등하였습니다. 

 

주가는 2022년 예상 실적 대비 PER 8.2배, PER1배로 과거 5개년 평균 대비 30% 저평가 수준입니다. 

설립이래 15개년 연평균 매출 성장률(CAGR) DL 20%에 달하고 동기간 평균 매출 총이익률과 영업이익률이 각각 20%에 달하고 동기간 평균 매출 총이익률과 영업이익률이 각각 31% 및 19%를 기록하는 등 견조한 이익창출력 시현하고 있습니다. 또한 수년간 이어지는 국내외 반도체 증설 투자 랠리에 특수가스 수요가 지속적인 성장세를 보일 전방입니다. 최근 공급망 차징과 맞물려 특수가스 국제 시세 상승 국면이 이어지면서 주가도 Re-rating이 기대됩니다.