CIGS 박막 태양전지 기술동향 및 주요 부품소재 시장전망

전기에너지 특허 및 시장정보

 

 

 

 

 

CIGS 박막 태양전지 기술동향 및 주요 부품소재 시장전망

 

 

 

 

CIGS 박막 태양전지 기술동향 및 주요 부품소재 시장전망

CIGS(CuInGaSe2) 태양전지는 종래 고가의 결정질 실리콘 태양전지를 대체하여 태양광발전의 경제성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 저가, 고효율의 태양전지로 주목받아 왔다.

그러나 자국 정부의 막대한 지원에 힘입은 중국 업체들의 대규모 증설과 신규 시장 참입으로 공급과잉이 발발했으며, 이는 실리콘 태양전지 전체 벨류체인에 걸쳐 가격이 하락하는 결과를 야기했다.

그 결과, 2012년을 기점으로 CIGS의 모듈 가격이 c-Si를 앞서는 역전 현상이 발생했으며 향후 공급과잉 현상이 해소되는 시점까지는 가격 역전 현상은 지속할 것으로 판단된다.

CIGS의 대표적 장점인 ‘가격경쟁력’이 사라지면서 일부는 파산 혹은 사업부를 철회하였고, 일부는 인수&합병되는 상황에 이르렀다.

현재 상황만을 놓고 평가한다면 CIGS 시장은 다소 위축될 것으로 예상한다. 그러나 몇 가지 플러스 요인을 염두에 두고 시장을 재평가한다면, 향후에도 평균 20%를 웃도는 성장세를 보일 것으로 전망된다. 성장세를 이끄는 플러스 요인은 타 박막 태양전지와의 비교, 분석을 통해 유추해 볼 수 있다.

첫 번째. CdTe 태양전지의 경우, 독성물질로 분류되는 Cd(카드뮴)으로 인해 일부 국가에서는 설치가 제한되어 있다는 점이다. 이러한 제약은 효율 및 가격이 비슷한 CIGS에게 유리한 기회로 작용할 수 있다는 분석이다.

두 번째. DSSC 및 OPV 상용화의 지연이다. 효율적 측면에서는 CIGS와 비교해 다소 성능이 뒤처지는 것은 사실이나 투명성 및 유연성의 장점으로 인해 니치마켓 (모바일 충전지, Portable Charger 등)의 수요에 대응할 수 있는 제품이다. 그러나 안정성 및 신뢰성의 문제로 상용화가 지연되고 있으며 이는 곧 Flexible CIGS에 기회로 작용할 것이란 분석이다.

또한 현재의 결정질 실리콘 태양전지 공급과잉 현상이 완화되면, CIGS와의 가격 격차를 좁혀 다시금 가격경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 전망된다. 위 분석내용을 바탕으로 2015년 CIGS 박막 태양전지의 생산량은 3GW를 우회할 것으로 전망되며 시장 규모는 32억USD에 이를 것으로 예상한다.

 

 

리튬이차전지 전력저장장치(ESS) 기술이슈 및 시장 분석

ESS 시장에서 리튬이차전지는 얼마나 시장을 차지할 것인가? 2012년도 전 세계 ESS용 리튬이차전지 사용량은 243MWh에 이르러 $414million 규모의 시장을 형성하였다. 사용된 리튬이차전지 중 62MWh는 수용가용 ESS에 적용되었다. 2012년은 일본에서 가정 및 법인용 ESS 보조금 정책이 시행된 첫 해다.

현재 ESS용 리튬이차전지는 보조금을 중심으로 하는 수용가용 시장과 실증 사업을 중심으로 하는 전력망 시장에서 적용되고 있다. 미국을 비롯하여 일본, 유럽 그리고 중국에서의 대규모 전력망의 리튬이차전지가 채용된 ESS 실증 사업이 활발히 전개되고 있는 상황이다.

미국 DOE가 실시하는 실증프로젝트로는 2011년부터 전체 실증사업 건수의 과반수가 리튬이차전지를 채용한 ESS로 이루어지고 있다. 중국의 리튬이차전지 업체들을 중심으로 한 ESS 실증사업도 큰 규모로 전개되고 있다. 한국에서는 제주도의 스마트그리드 실증단지에서 ESS 프로젝트들이 진행됐다. 독일은 올해부터 가정용 ESS 보급사업을 시작한다.

전 세계적으로 에너지 저장 산업은 빠른 속도로 성장하고 있으며 기술적으로 리튬이차전지는 응용시장에서 가장 많이 사용될 솔루션으로 검토가 한창이다.

 

 

UHD TV Makers' Market Strategy Analysis

SNE리서치가 2013년 3월 이후 조사 영역을 태양광 및 에너지 영역에서 Display 영역으로 확장하면서 첫 번째 조사 보고서인 UHD TV market Insight(2011~2016)를 5월 초에 출간하였으며 2013년 8월까지의 UHD TV 시장환경 변화, 제품(Panel, Set) 및 기술동향 등을 다각도로 조사/분석하여 고객들에게 적기에 제공하고자 작성한 2nd Version이 “UHD TV Makers' Market Strategy Analysis(2013~2016)”이다.

2013년 1월부터 8월까지의 LCD Maker들의 UHD TV Panel Shipment 실적은 1,144K대로 TV Panel Shipment 전체에 대한 침투율은 0.8%이며 M/S는 한국 4.7%, 일본 0.6%, 대만 81.4%, 중국 13.3%로 대만 및 중국 Panel업체들이 주도하고 있으며 특히 8월 Panel Shipment부터는 월 353K대로 급증하고 있어 년 Shipment 예상치인 2.6M대에 근접할 것으로 예상한다.

UHD TV Set 판매도 중국을 중심으로 확대되고 있으나 대만 및 중국업체들의 M/S 확대를 위한 공격적인 정책으로 인하여 품질 및 가격 면에서는 저사양(60Hz) 및 저가 위주로 구성되어 있으나 품질과 가격경쟁력을 갖춘 한국, 일본업체들의 Line up 확대 및 적극적인 가격정책으로 인하여 UHD TV Market의 Mainstream은 조만간 재편될 것이며 시장 세분화가 진행될 것이다.

2013년 9월 6일~11일 독일 Berlin에서 개최된 IFA SHOW의 UHD TV Trend는 대형화(LCD: 110", 98", 85", 65" 등, OLED: 77", 55") 및 Curved Design(55", 65") 채용 등이며 UHD 기술 적용이 어려운 OLED TV에서도 삼성전자의 55" UHD OLED TV, LG전자의 77" UHD OLED TV가 전시되었다. SNE리서치의 예측대로 UHD TV시대는 보다 가속화되고 있음을 전시회는 말해주고 있다.

 

 

UV LED 핵심 특허분석 및 시장전망

최근 UV LED의 고효율화, 고출력화가 진전되면서 수은형 Lamp를 빠르게 대체하면서 새로운 용도로 개발도 여러 방면에서 이뤄지고 있다. 이는 기존에 주로 사용되는 Hg Lamp에 비하여 UV LED를 이용한 자외선 광원이 아래와 같이 많은 장점을 갖추고 있기 때문이다.

이러한 장점을 바탕으로 UV LED 제품이 기존 수은 UV Lamp를 빠르게 대체할 전망이다. UV 경화기와 위폐 감별 분야는 이미 많은 부분에서 대체가 이루어지고 있으며 의료용, 농업용 등으로는 현재 기술개발을 진행하고 있고 일부 시제품들이 출시되고 있다.

이에 따라 UV Lamp 내 차지하는 비중이 빠르게 상승할 것으로 전망된다. UV LED 비중은 2012년 11% (53M$)에서 2018년 62%(521M$)에 달할 것으로 예측된다.

그러나 현재 UV LED 광원은 AlN 계 물질사용에 따른 고품질 박막성장의 어려움, 소자제작 공정기술 미개발 및 자외선 LED용 패키지 소재 부재 등으로 인한 자외선 LED 소자의 낮은 광출력으로 인하여 아직 개선되어야 할 부분이 많이 있으나 최근 많은 업체들이 UV LED에 참여하면서 기술개발 속도가 빨라지고 있다.

이에 SNE에서는 UV LED에 대한 핵심기술별, 주요 Application 별로 핵심특허 분석하였다. 이번 보고서에서는 2013년 6월까지 발행된 한국, 미국, 일본, 유럽의 UV-LED 분야의 특허를 대상으로 모집단 3,563건 중 1,326건의 유효특허를 선별하여 분석하였다. 이를 통해 UV-LED 분야의 특허출원 동향과 관련 핵심특허를 살펴보는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

이러한 특허정보의 활용을 통해서 UV LED 관련 선행기술 및 선행기술의 문제점, 관련기술의 흐름, 새로운 Idea의 발굴 및 문제점에 대한 해결방안 등에 대한 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 또한 제3자 권리범위 확인을 통하여 사전에 특허분쟁을 예방하거나 대비할 수도 있으므로 UV LED 사업 및 기술개발에 많은 도움이 될 수 있을 것이다.

 

 

최신 셰일가스 시장전망 (2012~2035)과 산업 파급 효과

현재 셰일가스 개발이 가장 활발한 미국의 입장에선 고용창출과 경제성장의 기회이다. 미국 내 셰일가스 개발에는 시추 공사, 파이프라인 건설, 생산 설비 설치 및 작동에 많은 노동력이 필요하다. 대규모의 천연가스 생산으로 인한 가스값 및 원자재 가격 하락으로 천연가스를 사용하는 산업체에는 가격 경쟁력을 확보할 기회가 되고 있다.

셰일가스 생산으로 인해 미 주정부와 연방정부의 세금과 로열티 수입이 늘고 셰일가스전이 있는 토지주에게 역시 로열티와 보너스 지급으로 인한 경제활동의 증대 기회가 될 것이며 이러한 정부의 수익은 공공 서비스를 향상하는데 기여할 것이다.

그러나 최근 몇 년간 북미 천연가스 가격이 하락하면서 셰일가스 개발이 다소 주춤하는 양상을 보이고 있다. 이미 한국보다 먼저 기업 M&A, 자산 인수 등 셰일 자원에 대규모로 투자했던 일부 메이저사들은 투자 시점에 따라 손실을 보고 있다.

또한 앞서 언급한 바와 같이 셰일가스 개발을 둘러싸고 환경적 안전성에 대한 논란이 커지고 있으며 수자원 확보 문제, 생산 감소율 관리 문제 등 전통 자원 개발에서 볼 수 없었던 다양한 리스크가 확인되고 있다.

하지만 이런 리스크가 존재함에도 셰일가스 자원에 대한 전 세계의 관심이 여전히 뜨거운 것은 셰일가스가 가지고 있는 잠재력 때문이다. 개발 전망과 관련해서 언급되는 여러 비관적 요소들은 대부분 셰일가스 개발 자체를 불가능하게 만드는 요소가 아니라 개발 시점을 다소 지연시키는 요소라고 볼 수 있다.

향후 셰일가스 개발 붐이 북미를 넘어 전 세계적으로 확산한다면 막대한 자원량으로 인해 자원 개발 분야뿐만 아니라 셰일가스와 밸류체인을 형성하고 있는 제조업, 석유화학, 플랜트, 철강 등 산업 전 분야에 막대한 영향을 미칠 것이다.

따라서 셰일가스 자원이 없는 한국은 다음 세대의 핵심 자원이 될 가능성이 있는 셰일가스 자원을 효과적으로 확보하기 위해서 더욱 장기적인 안목을 가지고 신중하고 체계적인 방법으로 접근해 나가는 전략이 필요하다.

 

 

유럽 바이오매스 및 바이오가스 전력 시장 기회

2020년까지 유럽은 신재생 자원을 통해 20%의 전력 생산을 목표로 하고 있다. 이는 바이오매스와 바이오가스 전력 시장을 유지하는 데 큰 역할을 하고 있다. 하지만 석탄을 바이오매스로 대신하는 발전소를 전환하는 새로운 물결에 힘입어 바이오매스와 바이오가스 설치 용량이 확대되더라도, 전년과 비교해 매출 증가가 줄어들 것으로 보인다.

프로스트 앤 설리번 한국지사가 발표한 ‘유럽 바이오매스 및 바이오가스 전력 시장 기회 보고서(Opportunities in the Biomass and Biogas Power Market in Europe, http://www.energy.frost.com)’에 따르면, 2012년 해당 시장 수익은 33억 3천만 유로를 기록했고, 2017년에는 37억 7천만 유로에 달할 것으로 예측됐다.

프로스트 앤 설리번 에너지&환경 산업부의 아쉐이 압하이(Ashay Abbhi) 연구원은 “대규모 발전용 자원으로 자본 수요가 낮은 바이오 전력 발전소의 선호도가 점점 높아지고 있다. 효율성과 긴 작동시간, 안전성 등 이들이 가진 장점들에 힘입어 다른 신재생 에너지 발전 자원들보다 인기가 더 높아지고 있다”고 설명했다.

유럽이 2020 목표를 달성하기 위해서는 바이오매스와 바이오가스 발전의 진보가 필수적이지만, 경제 불황이 시장 확대에 걸림돌이 되고 있다. 유럽 국가들은 바이오매스와 바이오가스를 이용해 발전하는 데에 대한 보조금을 삭감하거나 중단시켜, 발전소의 장래를 어둡게 하고 있다.

꾸준한 원자재 지원이 어렵다는 점 역시 걸림돌이 되고 있다. 높은 수요를 요구하는 고객들은 더 큰 비용을 지불해서라도 자신들의 발전소 운영에 차질이 생기는 것을 원하지 않는다. 이는 다시 수익에 크게 영향을 미칠 원료와 장비 가격 상승을 유발하는 악순환을 발생시키고 있다. 여기에 정부 인센티브 제도 철회가 더해져 시장 성장을 더욱 약화하고 있다.

압하이 연구원은 “기술 개발에서 정부 지원이 필요한데, 꾸준한 혁신이 자본 지출을 줄여줄 수 있기 때문이다. 현재로썬 바이오 발전소 건립보다는 더 적은 투자금이 필요한 석탄 발전소에서 바이오매스 발전소로의 전환이 가장 강력한 시장 트렌드이다”라고 말했다.

앞으로 독일, 영국과 같은 국가들에 장악된 서유럽 바이오 전력시장에서 중앙 및 동유럽 시장으로 성장 기회가 옮겨질 것이다. 특히 이 지역에서 폴란드가 핫스팟이 될 것으로 기대된다.

<출처: 프로스트 앤 설리번 인터내셔널>

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - CIGS 박막 태양전지 기술동향 및 주요 부품소재 시장전망