헬륨이 모자랄 때 누가 헬륨을 받는가

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최종 업데이트: 2026년 11월 2일 · 읽는 시간 25분

조 사클레벤은 두어 달에 한 번씩 시카고대학교에서 자신이 운영하는 핵자기공명 장비의 자석에 액체 헬륨 약 100리터를 붓는다. 올해 그의 정기 공급업체는 작년 사용량의 절반을 제안했다. 그는 예비 공급처를 찾았지만, 9월에 그 예비 공급처마저 곧 물량이 바닥난다고 알려 왔다. 10월 18일 방송된 인터뷰에서 사클레벤은 헬륨이 더 들어오지 않으면 “어느 장비를 희생시킬지” 정해야 할 것이라고 말했다.

카타르의 헬륨은 3월에 끊겼다. 이란과의 전쟁으로 라스라판의 가스 단지가 멈춘 때였다. 서류상으로는 미국이 메우는 데 힘을 보탤 수 있는 공백이다. 미국은 세계 최대의 헬륨 생산국으로 꼽히고, 10월 18일까지 미국의 헬륨 수출은 전쟁이 시작된 이후 70% 늘었다고 보도되었다. 더 많은 미국산 헬륨이 해외로 나가고 있다. 그런데 왜 시카고의 연구실은 충분한 헬륨을 구하지 못하는가?

땅속의 헬륨과 문 앞에 도착하는 헬륨 사이에는 마디마다 좁은 사슬이 놓여 있기 때문이다. 대부분 헬륨을 부산물로 만드는 가스 처리 시설, 손에 꼽을 만한 수의 액화 설비, 화물을 몇 주밖에 지키지 못하는 단열 컨테이너의 작은 선단, 몇 안 되는 도로와 항로, 그리고 생산량을 수년 앞서 팔아 두는 계약이 그 사슬이다. 한 마디가 끊어지면 그 계약을 쥔 회사들이 손실이 어디로 떨어질지 정한다. 사클레벤의 연구실은 정기 고객이다. 그리고 절반을 받았다.

부산물의 부산물

헬륨을 만드는 사람은 없다. 헬륨은 우라늄과 토륨이 붕괴하면서 수십억 년에 걸쳐 땅속에서 생겨나 천연가스 주머니에 모이고, 일단 풀려나면 위로 올라가 우주로 빠져나간다. 거의 전부는 천연가스에 마침 헬륨이 충분히 섞여 있고 누군가 그것을 뽑아낼 시설을 지어 둔 곳에서 회수된다. 다만 이제는 헬륨만을 노리고 시추하는 탐사 회사도 몇 곳 생겼다.

카타르는 그 극단적인 사례다. 노스필드 가스전의 가스에 든 헬륨은 약 0.04%로 미량에 불과하지만, 가스전이 워낙 거대해서 카타르의 확인된 헬륨 자원은 약 101억 세제곱미터에 이른다. 2025년 전 세계 생산량의 대략 50년 치다. 카타르는 암반 속 헬륨이 모자라지 않는다.

문제는 카타르의 헬륨이 어디서 나오느냐다. 헬륨은 LNG 트레인, 곧 천연가스를 수출용 액체로 바꾸는 거대한 냉동 설비로 들어가는 가스에서 분리된다. 두 분야 모두에서 투자자들에게 자문하는 AKAP 에너지의 아니시 카파디아는 “LNG 생산이 멈추면 헬륨도 생산되지 않는다”고 말한다. 따라서 카타르의 헬륨 생산은 카타르 LNG 생산의 부수 효과이고, 그 LNG 생산은 다시 유조선이 걸프만을 드나들 수 있느냐에 따른 부수 효과다. 부산물의 부산물이다.

2025년 세계는 약 1억 9,000만 세제곱미터의 헬륨을 생산했다. 그중 미국이 8,100만, 카타르가 6,300만을 차지했으니 두 나라가 공급의 약 4분의 3을 만든 셈이다. 그해 세계 소비에서 반도체 제조는 약 18%, MRI는 약 14%를 차지했다. 반도체 공장은 식각 공정 중에 실리콘 웨이퍼 뒷면으로 헬륨을 불어 넣어 열을 빠르고 고르게 빼낸다. 일부 대용량 하드디스크는 헬륨을 안에 넣고 밀봉한다. 그리고 약 −256°C 아래, 절대영도보다 17도가량 높은 온도에서는 헬륨을 대신할 것이 전혀 없다. 병원 스캐너와 사클레벤의 연구실에 있는 초전도 자석이 머물러야 하는 영역이 바로 그곳이다.

주기율표에서 헬륨의 이웃인 네온은 전혀 다른 체계로 돌아간다. 네온은 공기의 0.0018%를 차지하며, 대부분 제철소에 딸린 초대형 공기분리 설비에서만 회수된 뒤 소수의 시설에서 별도 공정으로 정제된다. 2018년의 불완전한 집계로는 그런 시설이 20곳도 되지 않았다. 세계 네온의 대부분은 칩에 패턴을 새기는 레이저에 들어간다.

라스라판에서 멈춘 것

전쟁은 2월 28일에 시작되었다. 3월 2일 카타르에너지는 라스라판의 LNG 및 관련 생산을 중단했고, 3월 4일에는 불가항력을 선언했다. 이행할 수 없는 공급 의무에서 면책을 구하는 계약 조항을 발동한 것이다.

라스라판의 헬륨 시설 세 곳은 모두 카타르에너지가 과반 지분을 가지고 있으며, 연간 약 6,800만 세제곱미터의 헬륨을 생산해 린데, 에어리퀴드, 메서, 이와타니를 비롯한 여러 가스 회사에 계약으로 판매했다. 2025년 카타르는 세계 헬륨 수출의 34% 이상을 공급했고, 라스라판은 반도체 공장에서 쓸 수 있도록 인증받은 헬륨을 내는, 세계에서도 몇 안 되는 시설 가운데 하나다. 반도체 공장은 새 공급처의 가스를 믿음만으로 받지 않는다.

그리고 공습이 이어졌다. 공습이 닥쳤을 때 헬륨 시설 세 곳 중 하나는 이미 배관 수리로 가동을 멈춘 상태였다. 카타르에너지의 최고경영자 사드 알카비는 3월 19일, 3월 18일과 19일의 공격으로 카타르 헬륨 수출 능력의 14%와 LNG 생산 능력의 17%가 마비되었다고 밝혔다. 그는 단지를 완전히 복구하는 데 적어도 3년이 걸릴 것이라고 덧붙였다.

손실을 나타내는 숫자는 두 개이고, 둘은 서로 다른 것을 잰다. 4월 7일 러시아 총리 미하일 미슈스틴은 세계 헬륨 공급이 “거의 3분의 1” 줄었다고 말했다. 1억 9,000만 가운데 카타르의 6,300만 세제곱미터가 사실상 0이 된 것과 맞아떨어지는 수치다. 가장 깊을 때의 구멍 크기가 그것이다. 3월 25일에 나온 카파디아의 전망은 2026년 한 해 전체로 세계 공급의 약 11%가 사라질 수 있다는 것이었다. 순간이 아니라 한 해를 두고 낸 수치다.

카타르의 헬륨은 LNG 트레인에서 나오므로, 가을의 LNG 수치를 보면 헬륨의 원료 공급이 여전히 얼마나 심하게 흔들리고 있었는지 알 수 있다. 카타르의 9월 LNG 수출은 전쟁 전 평균의 4분의 1에도 못 미쳤고, 10월은 그보다도 낮은 흐름이었으며, 10월 27일 이탈리아 전력회사 에디슨은 자사 LNG 화물에 대한 카타르에너지의 불가항력이 이제 12월 말까지 이어진다고 밝혔다. 10월 29일 린데의 최고경영자 산지브 람바는 투자자들에게 카타르가 예전 생산량의 약 4분의 3까지 회복할 것으로 본다고 말했다.

누가 타격을 느꼈는지는 어디서 사 왔느냐에 달려 있었다. 한국은 2025년 헬륨의 약 3분의 2를 카타르에서 들여왔고, 전쟁 때문에 헬륨을 감시 대상인 반도체 공급망 소재 14종 목록에 올렸다. 일본은 2025년 약 60%를 미국에서, 37%를 카타르에서 샀으며, 일본 액체 헬륨의 약 70%는 병원 MRI 스캐너를 차갑게 유지하는 데 쓰인다. 4월 일본 경제산업성은 재고로 5월 초까지 버틸 수 있고, 그 뒤에는 미국산 공급으로 잃어버린 중동 물량을 메울 수 있다고 밝혔다. 5월에 기록된 수입은 거의 전부 미국산이었고 카타르산은 없었다. 공급망 데이터 기업 Z2데이터를 이끄는 모하마드 아마드는 3월에, 바로 그 이유로 일본이 한국이나 대만보다 덜 취약하며 반도체 기업들이 팬데믹 이후 재고를 늘리고 재활용을 개선해 왔다고 말했다.

배송이 곧 상품이다

한 묶음의 헬륨을 따라가 보자. 라스라판의 첫 번째 헬륨 시설에서는 가스 흐름에서 나온 조헬륨을 정제하고 액화하며, 그 액체가 린데·에어리퀴드와 맺은 판매 계약에 따라 한 해 500개가 넘는 컨테이너를 채운다. 거기서부터 헬륨은 도로와 바다로 이동해 유통업체의 저장 기지에 닿고, 옮겨 담기거나 사용자에게 배달된 다음, 빈 컨테이너가 다시 채워지러 돌아와야 한다. 각 구간은 앞 구간에 달려 있다.

40일짜리 상자

표준 액체 헬륨 탱크는 40피트 ISO 프레임 안에 4만 1,000리터 이상을 담기 때문에 다른 컨테이너와 똑같이 트럭이나 컨테이너선에 실을 수 있다. 속을 보면 아주 비싼 보온병이다. 완벽한 단열은 없다. 열이 스며들고 액체가 데워지면 압력이 올라가고, 탱크를 안전하게 지키려고 안전밸브가 헬륨을 내보낸다. 내보낼 때마다 상품을 잃는 셈이고, 그래서 운송 중인 컨테이너는 액체를 대략 35~48일 동안만 지킨다. 3월에는 개당 약 100만 달러짜리인 이런 컨테이너 약 200개가 중동에 발이 묶였다. 한때 가스 회사 BOC의 세계 헬륨 사업을 이끌었던 헬륨 컨설턴트 필 콘블루스는 전 세계 수량을 “2,000개 남짓”으로 꼽았고, 그중 다수가 가득 차거나 빈 채로 카타르에 있거나 그곳으로 향하는 배 위에 있다고 했다. 2023년 그가 꼽은 기성 제조업체는 가드너 크라이오제닉스와 린데 엔지니어링 두 곳이었고, 둘 다 납기를 18개월 넘게 잡고 있었다.

상자만큼 길도 중요하다. 2017년 6월 사우디아라비아가 카타르와의 국경을 닫자 카타르산 헬륨의 육로가 끊겼고, 당시 카타르의 두 헬륨 시설은 운송 컨테이너와 저장 탱크가 모두 가득 차자 가동을 멈췄다. 콘블루스는 그때 “헬륨은 이번 봉쇄로 가장 큰 영향을 받는 단일 원자재”라고 말했다. 카타르가 세계적 규모로 생산하는 것 가운데 완전히 차단된 것은 아마 헬륨뿐이었기 때문이다. 올해는 호르무즈 해협이 정상 통항에 막혀 있어, 컨테이너를 배에 실으려면 트럭으로 사우디아라비아를 가로질러 홍해의 제다까지 가거나 오만의 살랄라까지 내려가야 했다. 콘블루스는 3월에, 발이 묶인 상자들을 제자리로 돌려놓는 일이 십중팔구 “이번 부족 사태에서 가장 힘든 부분”이 될 것이라고 말했다. 경로를 바꾸려면 트럭과 시간, 그리고 업계에 남는 여유가 없는 상자가 필요하며, 10월 말 람바는 그런 우회 운송을 이어 갈 만큼 탱크가 충분하지 않다고 말했다.

사슬의 맨 끝에서 길이 갈린다. 사클레벤의 자석 같은 재래식 자석은 액체를 배달받아야 한다. 용접, 누출 검사, 그리고 많은 실험실 작업은 헬륨을 기체로 쓴다.

그렇다고 모든 헬륨 충격이 운송 문제라는 뜻은 아니다. 충격마다 저마다의 조합이 있었다. 2017년은 운송로와 컨테이너의 문제였다. 생산에는 이상이 없었고, 그저 갈 곳이 없었다. 2022년에는 생산이 무너졌다. 미국 정부의 조헬륨 농축 설비가 1월부터 6월까지 멈춰 세계 생산 능력의 10% 이상이 빠졌고, 러시아의 새 아무르 단지는 2021년 10월 화재에 이어 2022년 1월 폭발과 화재를 겪었다. 2026년은 둘이 겹쳤다. 생산이 멈추고, 운송로가 닫히고, 컨테이너는 엉뚱한 곳에 발이 묶였다. 헬륨 충격에서 실제로 발목을 잡는 것은 그 순간 대체할 수단이 가장 적은 마디다.

변하지 않는 것은 모든 단계에 손이 몇 개뿐이고 빠른 대안이 없다는 점이다. 라스라판은 반도체 공장 인증을 받은 몇 안 되는 공급원 가운데 하나다. 반도체 기업이 쓰는 희귀 가스의 경우 새 공급업체의 순도를 인증하는 데 몇 달, 길게는 1년 넘게 걸릴 수 있다. 텍사스에 있는 에어프로덕츠와 린데의 지하 저장 동굴 속 헬륨은 액체로 수출되기 전에 캔자스에 있는 두 회사의 정제·액화 시설을 거쳐야 한다. 그리고 미국의 생산은 부족한 정제 능력과 오래 걸리는 인허가에 발이 묶여 있다.

누가 50%를 받는가

결정은 위에서 아래로 흘러내린다. 카타르에너지는 헬륨을 사 가는 회사들과의 계약에 불가항력을 적용해 공급 의무에서 면책을 구했고, 그 회사들은 다시 자사 고객 각각이 얼마를 받을지 정한다. 공급망 리스크 기업 엑시거는 3월에 “핵심적인 배분 결정은 산업용 가스 기업 층위에 있다”고 쓰면서 린데, 에어리퀴드, 에어프로덕츠, 메서, 이와타니를 지목했다. 배분 자체는 단순한 산수다. 공급업체가 각 고객에게 예전 구매량의 일정 비율을 제안하는 것이고, 시카고의 연구실이 작년 물량의 50%를 제안받은 것도 그렇게 해서였다.

3월에 콘블루스는 줄이 어떻게 설지 대략 그려 보였다. MRI와 항공우주는 필요한 만큼 모두 받고, 반도체 기업은 높은 비율을 받으며, 용접과 파티 풍선은 “훨씬 가파른 삭감”을 겪고, “계약이 없는 고객은 공급을 받지 못할 것”이라는 그림이었다. 지난번 부족 사태가 선례를 보여 준다. 2022년에는 그 메이저 다섯 곳 가운데 에어프로덕츠를 뺀 네 곳이 불가항력을 선언하고 고객들에게 할당제를 적용했으며, 그는 이 업계를 과점이라고 불렀다. 고객들은 공급업체에 따라 과거 물량의 45~65%를 받고 있었다. 네브래스카대학교도 자기 울타리 안에서 같은 종류의 결정을 내렸다. 헬륨을 의료용으로 남겨 두고, 홈경기에서 팀이 첫 득점을 올리면 미식축구 팬들이 날리던 풍선을 없앤 것이다. 2007년에도 줄은 똑같이 섰다. 지금은 린데의 일부인 BOC가 할당량을 매기면서도 MRI 시설에는 다른 거래처보다 덜 깎았다.

올해 실제로 관찰된 사례들은 그 전망보다 덜 깔끔하다. 시카고의 연구실은 공급업체가 있었는데도 절반으로 깎였고, 예비 공급처도 바닥을 보였다. 미네소타의 반도체 기업 폴라 세미컨덕터는 공장 장비의 40~50%가 어떤 식으로든 헬륨을 쓰는 곳으로, 바로 위험을 분산하려고 세 공급업체에서 사들이는데, 그중 한 곳이 이 회사에 할당제를 적용했다. 6월에 해상보험업계 단체 IUMI는 일부 아시아 반도체 기업이 평소 물량의 절반가량만 받고 있다는 보도를 인용했다. 계약이 있다고 전량 공급이 보장되지는 않았다. 구매자가 얼마나 노출되었는지는 공급업체가 그 용도를 어디쯤에 두는지, 달리 기댈 공급원이 무엇인지, 그리고 손에 얼마나 쥐고 있었는지에 달려 있었다.

가장 큰 구매자들은 그에 맞게 대비했다. TSMC는 4월에 안전 재고를 보유하고 여러 지역의 복수 공급업체에서 헬륨을 사들이고 있다며, 단기적으로 운영에 영향이 없을 것으로 본다고 밝혔다. 평소 반도체용 헬륨을 2주 치가량 보유하던 한국의 반도체 공장들은 2022년 이후 이를 1~3개월 치로 늘렸다. 지멘스 헬시니어스의 북미 MR 사업을 이끄는 케이티 그랜트는 3월에 회사가 여러 공급업체 및 저장 체계와 협력하고 있다고 말했다. 미국 병원들을 대신해 물품을 구매하는 프리미어의 카일 매키넌은 같은 달 미국 병원들 사이에서 “공급 중단의 조짐은 보이지 않는다”고 말했다. 이들은 공급업체가 여럿이고, 꺼내 쓸 재고가 있으며, 줄에서 앞자리를 차지한 대형 구매자다. 정기 공급업체 하나와 예비 공급처 하나뿐인 대학 연구실에는 그런 이점이 하나도 없다. 같은 부족 사태가 병원 네트워크에서는 감당할 만해 보이고 자석으로 가득한 연구실에서는 존폐가 걸린 문제로 보이는 이유가 그것이다.

가격은 특정한 경로를 따라 움직였다. 평소 현물 거래는 헬륨 시장의 약 2%에 불과한데, 현물 가격은 3월까지 전쟁 전 수준의 두 배로, 10월까지 세 배로 뛰었다. 3월에 콘블루스는 계약 가격이 “크게 오를 수 있다”고 경고했다. 헬륨 충전 드라이브를 만드는 시게이트와 웨스턴디지털은 이미 2026년 생산분을 모두 배정해 두고 가격을 올렸으며, 미국 유통업체 에어가스는 헬륨에 대해 불가항력을 선언한 것으로 전해졌다.

가스 회사들에게 헬륨은 장기 계약으로 굴러가는 작은 사업이다. 에어리퀴드 매출에서 헬륨은 몇 퍼센트에 불과하고, 헬륨 매출의 80%는 전자 업체와 맺은 장기 계약이다. 람바는 투자자들에게 린데가 공급 차질 기간에 새 고객들과 장기 계약을 맺었다고 말했다. 부족 사태에서 여전히 공급할 수 있는 업체는 여러 해 동안 갈 고객을 얻는다.

조각들을 맞춰 보면 권력의 지도는 꽤 선명하다. 카타르에너지가 공급원을 쥐고 있다. 산업용 가스 메이저들은 가공, 계약, 유통, 그리고 줄의 순서를 쥐고 있다. 그들조차 그 한계를 인정한다. 에어프로덕츠의 최고경영자 에두아르두 메네지스는 3월에 “우리는 공급원을 통제하지 못한다”고 말했다.

국가가 할 수 있는 일

정부도 밸브에 손을 얹고 있다. 그것도 한 군데가 아니다.

첫째는 수출 허가다. 카타르를 대신할 공급원으로 가장 먼저 떠오르는 것은 러시아지만(카파디아는 “카타르를 대체할 수 있는 상당한 규모의 현실적인 공급원은 러시아뿐”이라고 말한다), EU는 러시아산 헬륨 수입을 금지하고 있고, 여기에 모스크바가 자체 제동을 걸었다. 정부령 제404호는 2026년 4월 14일부터 2027년 말까지 유라시아경제연합 밖으로 헬륨을 수출하려면 총리나 부총리의 승인을 받도록 했다. 공식 명분은 국내 공급 확보다. 러시아는 2025년 약 1,800만 세제곱미터를 생산했다. 러시아 업계지의 추정으로는 국내 사용량이 400만을 조금 넘으며, NEFT 리서치의 분석가들은 이 규정을 “매우 모호하다”고 평했다.

중국은 7월 10일 헬륨에 대한 “일시적 수출 금지”로 움직였다. 종료 시점은 없었고, 이후 조정은 따로 발표하겠다는 문구만 붙었다. 중국 상무부가 내세운 이유는 국내 공급이었고, 나티시스의 수석 이코노미스트 게리 응은 이를 다른 누군가를 압박하려는 것이 아니라 중국 산업을 보호하려는 조치로 읽었다. 역설은 중국이 헬륨 대부분을 수입한다는 점이다. 사용량의 84~87%를 수입하고, 그 가운데 약 98%가 카타르와 러시아에서 온다. 중국은 소량을 수출하기도 했는데, 그중 일부는 아마 중국을 거쳐 가던 러시아산 헬륨이었을 것이고, 금지 조치는 나머지와 함께 그 거래도 막았다.

둘째는 소유다. 미국은 1960년 연방 헬륨 비축 제도를 만들어 애머릴로 인근 부시 돔 지하에 조헬륨을 저장했다. 1996년 법은 그 사실상 전부를 매각하라고 명령했고, 2010년 국가연구위원회는 이 매각이 “헬륨의 핵심 사용자들에게 악영향을 끼쳤다”고 결론지었다. 2024년 전체 시스템이 낙찰된 입찰 두 건, 합계 약 4억 2,300만 달러에 메서로 넘어갔고, 하원 감독위원회는 2025년 3월 이 매각에 대해 질의했다. 매각이 바꾼 것은 완충 재고를 누가 소유하고 거기에 어떤 공적 의무가 따르느냐다. 업계의 집중을 만든 것은 매각이 아니었다. 같은 2010년 보고서가 이미 “공급망의 상당 부분을 소수 기업이 지배하고 있다”고 적었다. 그리고 그 뒤로 민간 저장고가 실질적인 용량을 보탰다. 텍사스주 보몬트에 있는 린데의 저장 동굴도 그중 하나로, 약 8,500만 세제곱미터(미국 업계가 쓰는 단위로 30억 세제곱피트 이상)를 담을 수 있다. 메네지스는 연방 판매자가 사라지자 시장이 “훨씬 더 변덕스러워졌다”고 말한다. 미국 정부는 이제 자체 헬륨 비축분을 하나도 갖고 있지 않다.

셋째는 지정과 돈이며, 10월에 둘 다 나왔다. 10월 23일 에너지부는 헬륨을 핵심 물질로 지정했고, 이 지정은 나흘 뒤 연방 관보에 실렸다. 헬륨은 2022년 별도의 연방 핵심 광물 목록에서 빠졌으므로, 이번 지정은 다른 부처가 일종의 번복을 한 셈이다. 일본 경제산업성은 이와타니의 헬륨 비축분을 보조금 대상으로 인정했고, 반도체 공급 안정 프로그램에서 헬륨과 희귀 가스를 중요 물자로 올려 두었다. 그것은 보조금을 받는 상업 재고이지 정부 비축분이 아니다. EU는 헬륨을 핵심 원자재로 지정했지만 전략 원자재에는 넣지 않았다.

이렇게 국가는 국경 너머 멀리까지 손을 뻗는다. 누가 팔 수 있는지, 누가 암반을 소유하는지, 누가 보조금을 받는지, 무엇이 핵심으로 꼽히는지를 국가가 정한다. 그래도 어느 연구실이 다음 컨테이너를 받을지는 여전히 산업용 가스 공급업체들이 고객 하나하나를 두고 정한다.

실제로 대체되는 것

대체재나 더 적게 쓰는 설계가 있는 곳에서는 헬륨 사용자들이 이미 그쪽을 택했다. 2018년부터 2023년까지의 부족 사태들은 일부 반도체 제조와 광섬유 공정에 수소를 들여놓았고, MRI 자석과 광섬유를 만드는 공장에 재활용을 도입하게 했으며, S&P의 분석가들은 그 수요가 영영 사라진 것으로 본다. 삼성은 일부 라인에서 헬륨 재사용 시스템을 운영하며 이를 확대하고 있다. 필립스는 자사의 블루실 자석이 평균적인 재래식 스캐너의 약 1,700리터에 비해 7리터의 액체 헬륨만 담는다며, 설치 대수가 약 2,500대라고 밝힌다. 1월 미국에서 승인을 받은 지멘스 헬시니어스의 마그네톰 플로는 0.7리터가 필요하고, 회사 말로는 다시 채울 필요가 없다. GE헬스케어는 “헬륨 프리” 자석을 판매하는데, 회사 자체의 정의로는 헬륨이 안에 영구 밀봉되어 있다는 뜻이다. 그러니 헬륨 프리 MRI에는 헬륨이 들어 있다.

웨이퍼 냉각은 어려운 경우다. 상명대학교에서 반도체 소자를 연구하는 이종환은 오늘날의 반도체 제조 공정에서 웨이퍼 냉각용 헬륨을 대신할 현실적인 대안이 없다고 말한다. 약 −256°C 아래에서는 물리학이 문제를 매듭짓는다. 다만 질소로 냉각하는, 더 높은 온도에서 작동하는 초전도체가 개발되고 있다. 작은 연구실에는 해결책에 들 돈이 없을 수도 있다. 2007년 부족 사태 당시 액체 헬륨을 다시 채울 필요가 없는 건식 크라이오스탯은 한 대에 최대 5만 달러였다.

새 공급은 오고 있다. 다만 느리다. 2025년 미국에서는 새 헬륨 사업장 여섯 곳이 가동을 시작했다. 남아프리카공화국에 있는 레너젠의 버지니아 프로젝트는 10월 26일 액체 헬륨의 안정적 생산을 발표했지만 첫 출하는 아직이다. 펄사 헬륨은 미네소타의 토파즈 프로젝트에서 2027년 말까지 첫 헬륨을 내는 것을 목표로 한다. 카타르의 네 번째 헬륨 시설은 2028년에 가동될 것으로 예상되어 왔다. 대체, 재활용, 새 공급원을 두루 살핀 버밍엄대학교의 개빈 하퍼는 “어느 것도 빠른 해결책은 아니다”라고 짚는다.

공기에서 얻는 가스들의 경우, 물리 법칙이 허락할 때 사용자들은 더 멀리 나아갔다. 스페이스X는 스타링크 추력기의 추진제를 크립톤에서 아르곤으로 바꿨다. 일론 머스크의 말대로 “크립톤은 너무 희귀하기” 때문이다. 레이저를 네온으로 돌리는 반도체 기업들은 필요한 네온의 양을 줄였다.

반도체 기업들은 어떻게 네온 의존을 줄였나

세계 네온의 약 4분의 3은 칩 패턴을 새기는 엑시머 레이저에 들어가며, 헬륨은 그 자리를 대신할 수 없다. 2015년 5월 네온 공급이 갑자기 빠듯해지자 가격은 과거 수준의 최대 20배까지 올랐고, 일본은 8월 말이면 바닥날 것으로 내다봤다. 레이저 제조업체 사이머는 한 기종의 네온 사용량을 약 절반, 다른 기종은 30% 줄이는 것으로 대응했고, 2세대 제품은 최대 75%까지 줄일 것으로 예상되었다. 반도체 기업과 가스 공급업체들은 각자 3~12개월 치 재고를 쌓고 러시아와 우크라이나 의존도를 낮췄다. 그래서 2022년 침공이 마리우폴의 인가스와 오데사의 크리오인, 곧 세계 반도체용 네온의 대략 절반을 만들던 우크라이나의 두 대형 정제업체를 덮쳤을 때, 업계는 그해 3월 완충 재고가 있다고 밝히며 당장의 차질은 없을 것으로 내다봤다. 2026년 9월 기가포톤은 레이저 네온의 절반을 재사용한다는 재활용 시스템을 발표했다.

웨이퍼 냉각에는 사이머의 해법에 견줄 만한 것이 아직 없었고, 이미 설치된 재래식 자석 상당수는 여전히 액체를 보충해 줘야 한다.

10월 18일 인터뷰가 방송되었을 때 사클레벤이 처한 상황이 그랬다. 정기 공급업체는 여전히 절반을 제안하고 있었고, 예비 공급처는 이미 바닥이 나 간다고 알려 온 뒤였으며, 그는 전쟁이 이어지는 동안 필요한 헬륨을 구할 수 있으리라는 희망이 들지 않는다고 말했다. 그의 자석이 어떻게 될지는 시설과 상자와 계약을 거쳐 배송이 도착하느냐에 달려 있고, 그 어디에도 그의 연구실의 자리는 없다.

⁂

비축이 약속할 수 없는 것

지금까지 저장은 이미 알려진 양처럼 보였다. 연방 비축분은 매각되었고, 민간 저장 동굴이 지어졌고, 일본의 재고에는 보조금이 붙었다. 그러나 비축은 사실 세 개의 숫자이고, 헤드라인은 대개 그중 하나만 전한다. 부시 돔에는 역사적으로 최대 약 12억 5,000만 세제곱미터의 헬륨이 들어 있었다. 그것은 용량이다. 매각 전 정부는 인계 시점에 연방 소유 헬륨이 1억 1,000만 세제곱미터를 조금 넘게 남아 있을 것으로 추산했다. 그것은 재고다. 그리고 그 배관은 보통 하루 5만 6,000세제곱미터가 넘는 조헬륨을 정제업체들에 보냈다. 최대한 밀어낼 수 있었던 양이 아니라 평소에 흘러간 양이다. 그것은 공급 속도다. 용량은 재고가 아니고, 재고는 공급 속도가 아니다. 그리고 세 숫자 모두의 뒤에는 어떤 헤드라인도 답하지 않는 네 번째 질문이 놓여 있다. 거기 있는 것을 꺼내 쓸 권리는 누구에게 있는가?

용량, 재고, 우선순위

암반부터 보자. 부시 돔은 암염 동굴이 아니다. 옛 가스전에 있는 백운암층으로, 깊이는 약 900미터, 공극률은 대략 10%이며, 헬륨은 암석의 빈틈에 들어 있다. 1973년까지 정부는 이곳에 약 10억 세제곱미터를 넣었다. 당시 미국이 한 해에 쓰던 약 1,800만 세제곱미터의 몇 배나 되는 양이었고, 정부는 그 뒤 구매를 멈췄다. 반면 보몬트에 있는 린데의 더 새로운 저장고는 동굴이다. 액체 헬륨은 고정식 탱크에 둘 수 있지만 그것을 나르는 상자는 몇 주밖에 버티지 못하므로, 크고 오래가는 완충 재고는 지하에 기체로 보관한다. 헬륨 비축은 물리적으로 가능하며, 반도체 기업들이 2014년 이후 쌓은 네온 재고는 네온도 그렇다는 것을 보여 준다. 다른 것은 형태이고, 따라서 가스가 다시 나오는 속도다.

그 속도가 세 번째 숫자이며, 위기가 시험하는 것도 바로 그것이다. 부시 돔의 680킬로미터 배관은 텍사스, 오클라호마, 캔자스의 민간 정제업체들에 조헬륨을 실어 날랐다. 조헬륨은 누군가 쓸 수 있으려면 먼저 정제되어야 하고, 액체 헬륨으로 냉각하는 자석에 들어갈 헬륨은 액화까지 거쳐야 한다. 재고로 따지면 연방 헬륨 추정치 1억 1,000만 세제곱미터는 라스라판 생산량의 1년 반 치가 넘었다. 그러나 저장고는 배관과 정제기와 액화기를 거쳐야 줄어들고, 배관 수치는 조헬륨의 평소 공급량이지 시스템이 완제품 헬륨으로 내놓을 수 있는 최대치가 아니다. 재고가 아무리 커도 그것이 공급이 되는 속도는 배관 끝의 정제업체들이 정한다.

네 번째 질문은 법적인 것이다. 연방 소유 시절에는 접근 권리가 명문화되어 있었다. 연방 기관과 그 계약업체들이 헬륨을 사들이던 정부의 현물 프로그램에서 정제 헬륨을 산 구매자들은 “헬륨 부족 시 우선적 대우를 받을 권리가 있었다.” 지금 이 시스템은 메서의 소유이고, 민간 소유 저장고에 대한 접근은 소유주의 계약이 정할 문제다. 메서도 린데도 자사 저장고의 접근 조건을 공개하지 않았다. 매각이 가져온 가장 뚜렷한 변화가 그것이다. 2010년 국가연구위원회는 매각이 계속되면 미국이 10~15년 안에 헬륨 순수입국이 될 것이라고도 내다봤다. 미국은 여전히 순수출국이다.

해외로 눈을 돌리면, 2010년 러시아는 오렌부르크 공장 인근의 암염 돔에 헬륨을 저장하고 있다고 보도되었는데, 그 양은 바깥의 누구도 알지 못했다. 일본은 이와타니가 운영하는, 보조금을 받는 상업 재고를 택했다. 중국의 저장 연구자 저우자오헝과 동료들은 2024년 중국 헬륨 수요의 5~10년 치를 감당할 만큼 큰 암염 동굴 전략 비축고를 제안하면서, 당시 중국에는 가동 중인 암염 동굴 헬륨 저장고가 없다고 지적했다.

가장 대담한 구상은 더 오래되었다. 2012년 윌리엄 너틀, 리처드 클라크, 바르테크 글로바츠키는 국제에너지기구를 본뜬 국제헬륨기구를 만들어 회원국이 비축분을 보유하자고 제안했다. 이 비교는 정곡을 찌른다. 석유에는 누가 언제 꺼내 쓰는지에 관한 규칙을 갖춘 비상 비축 체계가 있고, 헬륨에는 시장이 있다.

만들어지기 전에 팔린다

카타르의 헬륨이 존재하기도 전에 누가 그것을 소유하는지 보자. 라스라판의 두 번째 시설인 헬륨 2는 LNG 트레인 여섯 개에서 조헬륨을 받는다. 추출·정제·액화 설비는 에어리퀴드가 지었다. 생산량은 2032년까지 이어지는 계약에 따라 50%가 에어리퀴드, 30%가 린데, 20%가 일본의 이와타니에 팔린다. 그 20%로 일본은 카타르 헬륨에 직접적인 지분을 갖게 되는데, 그것을 쥔 쪽은 국가가 아니라 기업이다.

공급이 멈추면 무엇이 살아남는지는 계약이 보여 준다. 카타르에너지는 3월 4일 해당 계약들에 불가항력을 적용했고, 그 뒤로 계속 유지하며 공급 의무에서 면책을 구하고 있다. 그러면 인수 기업들이 자신들의 부족분을 고객들 사이에 어떻게 나눌지 정한다. 시카고의 한 연구실이 걸프만의 전쟁 때문에 절반 배급을 받게 되는 경로가 그것이다.

다른 시설들은 다르게 짜였다. 헬륨 1은 린데와 에어리퀴드에 판다. 헬륨 3은 시공사 지요다 알마나가 에어프로덕츠가 공급한 라이선스 장비 패키지를 중심으로 지었고, 장기 인수 계약은 에어프로덕츠가 따냈다. 종합하면, 국가는 공급원을 소유하지만 LNG 트레인이 돌아가야 하고, 서구의 라이선스 공정 장비, 메이저들의 컨테이너와 유통망, 그리고 열린 도로나 항로가 필요하다. 메이저들은 카타르의 물량이 필요하다. 적어도 에어리퀴드에게 헬륨은 계약 비중이 큰 작은 사업 부문인데도 그렇다. 국가는 분자를 쥐고 기업은 시장으로 가는 길을 쥔 상호 의존이다.

러시아는 그 길이 없는 수출국이 무엇에 부딪히는지 보여 준다. 아무르 단지는 각각 연간 약 2,100만 세제곱미터 규모의 헬륨 시설 세 곳으로 설계되었는데, 이를 떠받치는 가스 처리 공장의 화재와 폭발로 첫 시설이 늦어졌다. 2023년 콘블루스는 한 가지 시나리오를 따져 보았다. 컨테이너 하나가 한 해에 네다섯 번 왕복한다면 아무르의 처음 두 시설에는 300~375개가 필요하고, 가스프롬의 새 고객들이 그만큼을 확보하려면 몇 년이 걸릴 수 있다는 것이었다. 서방 해운사들은 러시아 항구 기항을 멈췄고, 러시아 헬륨의 주요 수출항인 블라디보스토크의 선박은 줄어들었다. 이 사업에서 가스프롬의 서방 파트너였던 린데는 2022년 5월 제재에 따라 아무르 관련 계약을 중단했다. 2025년 러시아의 생산량은 러시아 업계지가 꼽는 5,500만~6,000만 세제곱미터의 생산 능력에 한참 못 미쳤고, 실제로 판 물량 일부는 베이징의 금지 조치 전까지 중국을 거친 재수출로 세계에 흘러 나갔다. 지오폴리테크스의 분석가들은 블록이 형성되고 있다고 본다. 북미 헬륨은 미국과 그 협력국에 공급되고, 러시아 헬륨은 중국과 유라시아 쪽으로 끌려간다는 것이다.

네온의 의존은 출발점이 달랐다. 시장에서 우크라이나가 차지한 자리는 소련 산업의 유산이었다. 소련 제철소를 위해 지은 산소 공장에는 하나같이 네온, 크립톤, 제논을 회수하는 탑이 딸려 있었다. 그래서 서방 반도체에 들어간 네온의 상당 부분은 러시아 제철소에 딸린 산소 공장의 부산물로 시작해 우크라이나에서 정제되었다. 소련의 계획가들은 소련 철강을 위해 그 의존 관계를 만들었고, 반도체 산업은 그것을 물려받았다. 2022년 러시아의 대응은 선택이었다. 러시아는 그해 말까지 비활성 기체 수출을 제한했고, 한 차관은 그 목적이 “지금 끊어진 사슬을 재편하고 새 사슬을 구축하는 것”이라고 말했다. 데니스 만투로프 산업통상부 장관은 연간 네온 7만 세제곱미터라는 목표를 내걸고, 이로써 세계 시장에서 러시아의 점유율이 1%에서 10%로 오를 것이라고 말했다. 한편 중국은 2018년 집계에서 네온 정제 시설의 52%를 보유했고, 희귀 가스를 회수하는 새 공기분리 설비 대부분이 아시아에 지어지고 있다.

오데사의 공장

크리오인 엔지니어링은 침공 당일인 2022년 2월 24일 오데사의 네온 공장 가동을 멈췄다. 2023년 3월 우크라이나 보안국 SBU는 오데사의 한 익명 기업이 고순도 비활성 기체와 가공 장비를 전차 레이저 조준경용으로 러시아에 팔았다고 고발했다. 우크라이나 매체 NV는 그 기업을 크리오인으로 지목하고, 크리오인이 한국 기업 제이아이테크가 51%를 보유한 한국 합작사를 공동 설립했다고 보도했다. 키이우의 한 법원은 압류된 크리오인의 지분과 자산을 우크라이나 자산관리청 ARMA로 넘겼고, ARMA는 2025년 9월 이 단지가 추가 투자 없이도 가동을 재개할 수 있다고 밝혔다. 2026년 10월 13일 ARMA는 다시 이 단지를 관리할 사람을 찾고 있었다. 유죄 판결이나 최종 몰수, 가동 재개는 보도된 바 없고, 한국 합작사가 생산을 하고 있다는 징후도 없다. 이 사건이 분명히 보여 주는 것은 네온 사슬에서 희소한 단계인 정제 공장이 전시에 국가 기관의 손으로 넘어가는 모습이다. 수출 금지와는 다른 종류의 국가 통제다.

과잉이냐 기근이냐

앞으로 몇 년이 과잉을 부를지 기근을 부를지는 가정에 달려 있고, 시장을 아는 사람들은 서로 다른 가정을 세우고 있다.

먼저 기간이다. 3월에 콘블루스는 가동 중단이 6개월을 넘기면 “‘헬륨 부족 5.0’에 들어서게 될 것”이라고 말했다. 업계는 큰 헬륨 대란에 번호를 붙이며, 분석가들은 그달 이미 20년 사이 다섯 번째 사태에 그 이름을 쓰고 있었다. 네 번째는 2022년부터 2024년 초까지 이어졌다. 차질은 이제 6개월을 훌쩍 넘겼고, 에디슨의 통지로 카타르에너지의 LNG 불가항력은 12월 말까지 늘어났다.

다음은 회복이다. 예전 생산량의 약 4분의 3으로 돌아간다는 람바의 전망은 하나의 가정이다. 그는 또 투자자들에게 장기적으로는 헬륨이 공급 과잉이 될 것이며, 린데가 이번 경색 기간에 새 장기 고객들과 계약했다고 말했다. 그의 회사는 카타르 헬륨의 최대 고객 가운데 하나다. 그래서 그는 사정에 밝지만 중립적이지 않다. 나중의 과잉과 지금의 경색은 둘 다 참일 수 있다. 둘을 가르는 것은 생산이 얼마나 빨리 돌아오는지, 상자들이 얼마나 빨리 제자리로 돌아오는지, 그리고 그때 수요가 얼마나 남아 있는지다.

수요가 세 번째 가정이다. 콘블루스는 반도체 제조가 “헤드라인이 말하는 것처럼 수요를 두 배로 늘리지는 않을 것”이라고 본다. S&P의 분석가들은 지난번 부족 사태들에서 수소와 재활용에 빼앗긴 수요가 돌아오지 않을 것으로 보며, 전쟁 전에는 세계 헬륨 생산 능력에서 북미가 차지하는 비중이 2025년 57%에서 2030년 43%로 떨어질 것으로 내다봤다. 그리고 미국의 수출은 그 모든 성장에도 불구하고 바로 그 부족한 정제 능력과 더딘 인허가에 발이 묶인 산업에서 나온다.

새 공급에는 몇 년이 걸린다. 카타르의 네 번째 시설과 아무르의 세 번째 시설은 예측일 뿐이다. 엑시거에 따르면 2025년 12월 연방 토지관리 당국의 승인을 받은 와이오밍의 드라이 파이니 프로젝트는 2028년 여름 전에는 상업 생산을 하지 못하며, 가장 새로운 사업들은 아직 시운전과 목표 설정 단계에 있다. 공기에서 얻는 가스의 경우, 서플라이프레임의 리처드 바넷은 2022년 네온 생산을 다른 곳으로 옮기는 데 9개월에서 2년이 걸릴 것으로 추산했다. 아예 다른 모델을 주장하는 쪽도 있다. 더럼대학교의 지구과학자 존 글루야스가 기술이사로 있는 탐사 기업 핫스퍼 헬륨은 영국 의회에, 탄화수소와 함께가 아니라 질소가 풍부한 저류층에서 발견되는 1차 헬륨은 “탄화수소 생산과 그 부문에 따르는 시장의 힘에서 독립적”일 것이며 비축이 회복력을 높일 것이라고 밝혔다. 이 주장은 카타르 공급의 약점을 정면으로 겨냥한다. LNG가 멈추면 헬륨도 멈춘다는 약점이다.

다음 질문은 헬륨과 네온이 함께 빠듯해지면 어떻게 되느냐다. 콘블루스가 전망한 줄은 헬륨이 어떻게 배급될지 짐작하게 한다. 계약이 없는 고객에게는 아무것도 없고, 풍선과 용접에는 더 가파른 삭감, 반도체 기업에는 높은 할당, MRI와 항공우주에는 전량이 돌아간다. 재고도 반도체 공장의 충격을 덜어 줄 수 있다. 한국의 반도체 공장들은 3월에 1~3개월 치 헬륨을 보유하고 있다고 밝혔고, 2022년 반도체 기업들은 사슬의 두 지점에 몇 달 치 네온을 쥐고 있었다. 이중 경색이 시작될 때 그런 완충 재고가 여전히 남아 있다면, 짧은 경색은 십중팔구 헬륨 줄의 맨 끝에 떨어지고 그동안 반도체 공장들은 재고를 꺼내 쓸 것이다. 길어지면 네온에서 중국이 차지한 위치가 중요해지기 시작한다. 중국은 2018년 집계에서 네온 정제 시설의 가장 큰 몫을 차지했고, 2026년 5월에는 일본이 수입한 네온·크립톤·제논을 합친 물량에서 중량 기준으로 최대 공급원이었다.

그렇게 해서 카타르 헬륨의 최대 고객 가운데 하나는 공급 과잉을 내다보면서도, 투자자들에게는 지금 있는 물량을 옮길 탱크조차 모자란다고 말하고 있다.

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미디어

도쿄의 헬륨 운송 컨테이너 – Wikimedia Commons (사진: Gazouya-japan, CC BY-SA 4.0)

NMR 자석 절개 모형 – Wikimedia Commons (사진: Z22, CC BY-SA 4.0)

텍사스주 애머릴로의 연방 헬륨 비축 시설 – Bureau of Land Management, Wikimedia Commons

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