태양 연못(Solar Pond)과 태양 광화학 반응으로 에너지화

태양연못(Solar Pond)은 일종의 태양열 집열체로서 기존의 태양열시스템과 비교하여 보다 적은 비용으로 저온의 열에너지를 얻을 수 있다.

깊이가 2~3M 정도이고 넓이가 수 천m2인 연못의 바닥에 농도가 짙은 소금물을 담아, 대류를 억제하여 표면수의 온도를 낮추고 바닥 온도를 높여 그 열에너지 또는 온도차를 이용하는 것이다.

연못 속에 소금물을 넣어 태양열에 의해 뜨거워진 물이 소금의 농도차에 의해 층이 형성되게 하여 축열을 하는 방식으로 이 물의 온도는 약 70℃ 정도가 되어 계란을 익힐 수 있을 정도의 온도이다.

태양연못은 여름 동안에 태양열을 축열시켜 놓았다가 겨울철에 저장된 열을 이용하여 난방은 물론 높은 바닥온도와 표층의 낮은 온도에 따른 온도차를 이용하여 저온 터빈으로 발전할 수 있는 특징이 있다.

태양연못은 보통 세 개의 층(Layer)으로 나누어지는데 소금물의 밀도에 따라 맨 위층은 밀도가 0～5%인 자연대류층, 중간층은 밀도가 포화상태인 23% 정도에 이르기까지 약 1m 깊이에 걸쳐 구배(Gradient)되어 비대류특성을 갖는 층, 그리고 맨 아래층은 포화하여 있는 대류층이 그것이다.

바닥층으로 도달하는 일사에너지에 의하여 일단 상당한 부피의 온도구배(Tempreture Graident)를 형성하게 되지만, 이 온도구배는 소금물의 밀도구배가 안정할 수 있는 조건을 초과하기 때문에 자연스레 대류가 일어나게 된다. 또한 바닥층은 바로 위에 형성되어 있는 비대류층으로 인하여 외부, 즉 상단으로부터 열적으로 차단되기 때문에 열저장층(Storage Layer)이라고도 불린다. 따라서 저장층은 태양에너지를 받아 우리에게 열원을 제공해주게 되며 그 깊이 등을 조절해 보다 효과적인 운영을 가능케 한다.

연못의 표면층이 대류작용을 하는 것은 외부현상에 노출되어 있기 때문에 바람이 일어난다거나 다른 여러 가지 원인 즉, 비나 눈이 올 때의 경우 혼합현상과 물결현상 등으로 불안정한 상태가 일어나기 때문이다. 이 경우 표면층이 두꺼워지면서 전체 시스템의 깊이에 영향을 주게 되기 때문에 일사에너지의 침투율과 관계, 시스템의 효율저하를 야기시킨다.

이렇게 세 개의 층으로 나누어져 있는 태양연못은 앞의 설명과 같이 층별로 온도분포가 다르게 형성된다. 즉, 상하대류층은 전 두께(깊이)에서 일정한 값을 가지게 되지만, 대류작용이 없는 중간층은 깊어질수록 밀도와 함께 온도도 층화되어 구배를 이루고 있다.

거품의 발생도 대류를 촉진하여 온도차를 교란하기 때문에 바람직하지 못하다. 이 태양연못은 바닥의 열을 뽑아내지 않고 방치해 두면 비등하는 일이 있으나 그것을 사전에 방지하는 기술의 성공으로 값싼 태양열에너지를 대량으로 공급하는데 유망하다.

태양 광화학 반응,

광에너지에 의한 화학적 반응

광화학반응은 오래전부터 광합성반응과 새로운 물질을 합성하거나 기질의 변화를 주는 화학반응으로 많은 연구가 진행됐다. 이러한 광화학반응이 태양에너지를 활용하여 폐수나 대기, 토양 등에 오염된 유독한 유기물질의 산화 분해에 응용되기 시작한 것은 근래이다.

수용액에 용해된 대부분의 유기물질은 스스로는 태양광을 흡수하지 못하고 다른 물질의 도움이 필요하다. 따라서 태양광을 이용하여 수용액상의 유독성 유기물질을 분해하려면 태양광을 흡수하여 변이상태(Transition State)를 거쳐 광에너지에 의한 화학적 반응을 일으키는 데 도움을 주는 보조물이 필요하다.

이와 같은 물질들이 참여하는 화학적 반응을 광화학반응(Photochemistry)이라 하고 광화학반응을 유발하는 필수적인 보조역할을 하는 물질을 광촉매(Photocatalyst)라고 한다.

이러한 광촉매제들은 대개 n형 반도체적 특성을 지니고 있는 것이 많이 사용되고 있다. 이와 같은 광촉매의 역할은 반응의 활성에너지(Activation Allergy)를 낮추어서 유기물질의 산화 반응이 더 빨리 진행되게 도와주는 것이다.

따라서 광촉매가 태양광을 흡수하지 못하고 통과 또는 반사한다면, 광에 의한 반응은 발생할 수 없다. 왜냐하면 광반응이 일어나기 위해서는 물질의 분자들이 태양광을 흡수하여 최소한 활성에너지 이상의 광에너지 hv가 필요하기 때문이다.

이러한 광에너지의 흡수는 분자에 의한 한 개의 광양자(Single Photon)를 잡는 과정에 해당하는데, 분자에 의하여 흡수된 양자가 초기 광화학(Photochemical)반응을 야기시킨다. 여기에서 하나의 광자가 흡수되었을 때 반드시 하나의 분자가 생성된다는 것이 아니라 한 광자의 흡수로 인하여 여러 분자를 생성시킬 수도 있다는 의미이다.

태양광(Photovoltaic)발전, 선진국 중심 기술개발 한창

태양광 발전은 무한정, 무공해의 태양 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술이다. 기본 원리는 반도체 Pn접합으로 구성된 태양전지(Solar Cell)에 태양광이 조사되면 광에너지에 의한 전자 양공 쌍이 생겨나고, 전자와 양공이 이동하여 n층과 p층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과(Photovoltaic Effect)에 의해 기전력이 발생하여 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르게 된다.

이러한 태양 전지는 필요한 단위 용량으로 직·병렬 연결하여 기후에 견디고 단단한 재료와 구조에 만들어진 태양 전지 모듈(Solar Cell Module)로 상품화된다.

그러나 태양전지는 비, 눈 또는 구름에 의해 햇빛이 비치지 않는 날과 밤에는 전기가 발생하지 않을 뿐만 아니라 일사량의 강도에 따라 균일하지 않은 직류가 발생한다. 따라서 일반적인 태양광 발전 시스템은 수요자에게 항상 필요한 전지를 공급하기 위하여 모듈을 직·병렬로 연결한 태양전지 어레이(Array)와 전력 저장용 축전지(Storage Battery), 전력 조정기(Power Controller) 및 직·교류 변환장치(Inverter) 등의 주변장치로 구성된다.

무한정, 무공해의 태양 에너지를 이용하므로 연료비가 불필요하고 대기오염이나 폐기물 발생이 없으며 발전 부위가 반도체 소자(素子)이고 제어부가 전자 부품이므로 기계적인 진동과 소음이 없으며 태양 전지의 수명이 최소 20년 이상으로 길고 발전 시스템을 반(半)자동화 또는 자동화시키기에 용이하며 운전 및 유지 관리에 따른 비용을 최소화할 수 있는 장점을 지니고 있다.

그러나, 태양 전지는 가격이 비싸 많은 태양광 발전 시스템의 건설에는 초기 투자가 요구되므로 상용 전력에 비하여 발전 단가가 높고 일사량에 따른 발전량 편차가 심하므로 안정된 전력 공급을 위한 추가적인 건설비 보완이 필요한 단점이 있다.

이러한 태양광 발전 시스템의 기상 조건에 따른 제약과 이용 기술상의 문제점은 기술 개발과 실증 실험을 통하여 개선될 수 있으나 초기의 많은 설비 투자와 높은 발전 가격은 태양광 발전의 보급에 있어서 선결되어야 할 당면 과제이다.

해외 선진국, 태양광 발전 기술 개발 한창

미국은 태양광 발전을 인공위성의 전원으로 1960년대부터 이용해 왔는데 지상용 태양광 발전시스템의 실용화를 위하여 1972년부터 5년 주기의 National Photovoltaic Program을 수립하여 기술개발을 추진해오고 있다. 최근에는 태양전지의 효율 향상과 가격 목표를 달성하기 위한 기술 개발과 병행하여 태양전지의 저가 제조기술을 개발하기 위한 PVMaT(Photovoltaic Manufacturing Technology) Project와 태양광발전의 상업화에 필요한 실증 실험 및 주변장치의 가격을 낮추기 위한 시스템 기술개발을 목적으로 하는 PVUSA(Photovoltaic Utility Scale Application) Project, 태양광 발전기술을 건물에 적용하기 위한 PV: BONUS 계획이 동시에 추진되고 있다. 또한 개발된 제조기술을 상업화하기 위하여 관련 제조업체들로 구성된 Photovoltaic Utility Group이 주관하는 TEAM­UP(Technical Experience to Accelerant Market) Project도 추진되고 있다.

한편 일본은 1974년에 태양광발전기술을 개발하기 위한 국가 주도의 Sunshine Project를 수립하여 추진하였으며, 1980년에는 신 에너지기술종합개발기구(NEDO, New Energy and Industrial Technology Development Organization)를 설립함으로써 본격적인 태양광 발전 기술의 개발에 착수하였다. 이와 함께 1987년에는 기업과 연구기관 등으로 태양광발전회(JPEA, Japan Photovoltaic Energy Association)를 구성하여 기술 및 시장에 관한 정보교환과 공동연구를 수행하고 있다.

1990년에는 24개 기업과 2개 단체로 태양광발전 기술연구조합(PVTEC, Photovoltaic Power Generation Technology Research Association)이 결성됨에 따라 정부와 기업 및 연구소의 상호 협력뿐만 아니라 대민 홍보와 연구개발의 기능을 수행하고 있다. 특히 1993년에는 경제성장, 에너지, 환경보전에 대한 균형있는 대책과 종합적인 기술개발을 위하여 기존의 Sunshine Project, Moonlight Project 및 지구환경 기술개발 계획을 통합한 에너지 환경 영역 종합 기술개발 추진계획(New Sunshine Program)을 수립하여 체계화하였다. 1999년부터는 환경을 보호하고 대체에너지의 보급을 촉진한다는 뜻에서 이러한 시스템을 설치할 경우 반액을 국가에서 지원하고 있다.

유럽공동체(EC)의 태양광 발전 기술개발은 비록 소규모이기는 하나 1975년 이후 꾸준히 계속되고 있다. 1989년부터는 1차 3년 3개월의 계획기간을 가진 Non Nuclear Energy Program JOULE(Joint Opportunities for Unconventional or Longterm Energy Supply) 계획을 수립하여 태양광발전 기술의 연구개발을 계속 추진하고 있다.

이 계획의 2000년까지 모듈 가격 목표는 1ECU/Wp이며 1994년까지의 JOULEⅡ 계획은 상업화를 목적으로 다결정 규소 태양전지 제조기술개발과 태양광발전 시스템에 대한 연구에 중점을 두고 있다. 또한 저가의 박막 태양전지를 개발, 실용화하기 위한 목적으로 EUROCIS 컨소시움을 구성하여 독일을 중심으로 CuInSe2 태양전지 연구에 주력하여 괄목할 만한 성과를 얻고 있다.

이와는 별도로 유럽 각국은 자체적인 장기계획에 의해 태양광발전 기술개발을 추진하고 있으며 독일의 소규모 태양광 발전 시스템의 실증 실험 및 개인 주택에의 실용화 보급을 위한 2250 Roofs Project, 이탈리아의 100kW급 태양광 발전 시스템의 표준화 및 보급을 위한 PLUG Project, 스위스의 MW House Project 및 프랑스의 PV 20 Project가 진행되고 있다.

태양광 발전 기술의 실용화를 위해서는 상용 전력과 경쟁이 가능한 발전 단가 수준의 태양전지를 대량생산하고 동시에 신뢰성과 이용효율이 높은 시스템을 개발하여야 하므로 2000년대 초까지 1$/Wp의 모듈 가격과 5 6Φ/kWh의 발전단가 실현을 개발목표로 설정하고 있다.

그러나 현재의 태양전지 가격은 4.5 5.5$/Wp 수준이므로 새로운 고효율 박막 태양전지재료의 개발에 치중하고 있으며 응용제품의 다양화뿐만 아니라 응용분야를 확대하기 위한 이용기술, 시스템의 신뢰성 향상과 최적화를 위한 실증 실험, 그리고 측정 및 평가기술 개발도 각국에서 활발히 진행되고 있다. 또한 미래의 태양광 발전은 우주공간에서의 태양광 발전과 Microwave 송전(SPS), 사막 지대의 대규모 태양광발전에 의한 초전도 송전 또는 수소 생산 이용 등이 구상되고 있으며 Zero Energy 개념의 지하공간, 또는 해상 구조물 전원으로서의 이용도 검토되고 있다.

태양광에 목숨건 기업들

한화그룹, 웅진그룹… 그룹차원에서 태양광 사업 추진

태양광산업이 요즘 다소 주춤하는 분위기가 없지 않지만 한화그룹은 이런 측면마저 긍정적으로 본다. 공격적인 마인드로 접근하면여의치 않은 상황에서도 경쟁력을 갖춰놓으면 장기적으로 훨씬 파워풀한 사업을 펼 수 있다는 전략도 깔려 있다. 글로벌 경쟁력을 강화하기 위해 아낌없이 태양광 사업에 투자하고 있다.

태양광 원천기술은 대부분 해외에 있다. 우리나라 역시 태양광사업 발전에 많은 자금을 투자하고 있지만 대부분 해외 기술에 의존할수밖에 없는 게 현실이다. 외국에 비해 대중화되지 못했던 이유도 바로 여기에 있다. 이런 상황에서 한화그룹은 태양광 사업에 필요한 원천자원인 폴리실리콘(한화케미칼)을 시작으로 잉곳(Ingot), 웨이퍼(Wafer), 태양전지(셀), 모듈(한화솔라원)까지 태양광 제조분야에 수직계열화를 만들어냈다.

뿐만 아니라 태양광발전(한화솔라에너지) 사업까지 진출했다. 자체생산부터 설비까지 모든 과정을 도맡아 할 수 있는 시스템을 갖춘셈이다. 다른 기업들에 비해 태양광 사업에 늦게 뛰어들었지만 국내 자체 기술로 태양광 에너지를 이용한 발전설비를 할 수 있기 때문에 글로벌시장에서 경쟁력이 높다는 평가도 받고 있다.

한화그룹 계열사인 한화케미칼은 지난해 4월 연간 1만 톤 규모의 폴리실리콘 공장을 여수 국가산업단지에 건설하기로 했다. 늦어도내년 하반기부터 본격 가동을 시작하면 2014년부터는 연간 5,000억원 이상의 매출을 기대하고 있다.

특히 태양전지의 핵심소재인 폴리실리콘을 자체생산을 해낸다는 의미는 매우 크다. 2014년 이후 한화그룹 내부적으로 필요한 폴리실리콘 수요량의 대부분을 자체 확보하게 되면서 경기 변동에 대비할 수 있고 안정성과 원가 경쟁력을 확보할 수 있게 됐다.

한화솔라원, 모듈 생산량 세계 7위 도약

한화그룹은 지난 2010년 8월 나스닥에 상장돼있던 태양광회사인 ‘솔라펀파워홀딩스’를 4,300억원에 인수했다. 사명을 한화솔라원(Hanwha Solarone)으로 변경하고 태양광 산업에 본격적으로 뛰어들었다. 한화솔라원의 연간 셀 생산규모는 1.3MW, 모듈 생산규모는 1.5GW다.

한화솔라원은 시장경쟁력을 높이기 위해 중국 난퉁경제기술개발지구에는 2단계에 걸쳐 2GW 규모의 태양전지와 모듈 생산설비도각각 마련할 계획을 세웠다. 한화는 한화솔라원을 인수한 이후 글로벌 태양광 시장 영역을 넓혔다는 평가를 받았다. 규모의 확장 이후에는 ‘1366테크놀로지’와 ‘크리스탈솔라’ 등 태양광 기술 개발 벤처업체들의 지분을 인수하는 등 기술경쟁력 강화에도 열을 올리고 있다.

2010년 10월 한화케미칼이 지분을 인수한 ‘1366테크놀로지’는 잉곳 과정을 거치지 않고 용융 상태의 폴리실리콘에서 직접 웨이퍼를 생산하는 ‘다이렉트 웨이퍼’(Direct Wafer) 기술을 개발 중이다.

또 지난해 9월 지분을 인수한 ‘크리스탈솔라’는 모듈 제조 과정 중 실란 가스에서 폴리실리콘과 잉곳의 과정을 거치지 않고 바로 웨이퍼를 생산하는 기술을 개발하고 있다.

한화는 세계 최고의 첨단기술 연구단지인 미국 실리콘밸리에 태양광 분야 연구개발을 전담할 연구소인 한화솔라아메리카(Hanwha Solar America)를 설립했다. 한국-중국-미국에 이르는 글로벌 태양광 R&D 네트워크도 완성한 셈이다. 한화그룹은 태양광부문 글로벌CTO인 크리스 이버스파쳐 박사를 연구소장으로 내세웠다.

한화의 태양광 발전사업을 전담하기 위해 ‘한화솔라에너지’도 설립했다. 지난해 4월 설립된 한화솔라에너지는 국내외에서 태양광발전사업 개발을 벌인다. 2015년까지 보유사업 규모(파이프라인) 1GW 이상을 확보하고 연간 100MW 이상의 발전사업을 실현해 나간다는 계획이다.

한화솔라에너지는 지난해 11월 말 창원 한화테크엠 공장 지붕에 2.24MW에 이르는 국내 최대규모의 Roof-Top 태양광발전소를 준공했다. 최근에는 태양광 발전시장 개척을 위한 투자도 아끼지 않았다. 지난해 9월 한화그룹 미주법인인 한화인터내셔널은 ‘원루프에너지’(OneRoof Energy)사의 지분을 인수했다. 원루프에너지는 일반 주택의 지붕에 설치하는 루프(Roof)형 태양광 발전 설비를 설치하는 데 필요한 리스(Lease) 프로그램을 제공하는 업체다.

지난해 10월부터는 한화 유럽법인이 이탈리아 북부 로비고(Rovigo) 지역에 직접 투자·건설한 6MW 규모의 태양광 발전소도 상업생산을 시작하고 있다.

한화솔라에너지, 17.6MW 태양광발전소 건립

한화그룹은 최근 포르투갈에 대규모 태양광 발전소를 건설하며 유럽 태양광 발전시장에 본격적으로 진출한다. 한화솔라에너지(대표이사 김현중 부회장)는 마티퍼솔라(Martifer Solar)와 컨소시엄을 구성, 포르투갈 리스본 지역에 총 17.6MW에 이르는 대규모 태양광 발전소를 건설하는 내용의 계약을 체결했다.

이 컨소시엄 계약에 따라 한화솔라에너지가 5월 중 현지에서 착공하게 되는 태양광 발전소 건설을 위한 EPC(Engineering, Procurement, and Construction; 엔지니어링, 구매, 건설) 및 O&M(Operation & Maintenance; 운영, 유지관리)를 수행하게 된다.

2012년 말부터 단계별로 준공해 상업생산을 하게 되는 이 태양광 발전소는 매년 약 33GWh의 전력을 포르투갈 현지에 공급하게 된다. 이는 약 8,800여 가구가 사용할 수 정도의 대규모 전력량이다.

한화솔라에너지는 이번 포르투갈 태양광 발전소 건설을 계기로 본격적으로 유럽 태양광 발전시장 진출을 도모한다는 계획이다.

한화솔라에너지는 태양광 발전사업의 개발, 건설, 운영, 자금조달에 이르는 전 분야에 걸쳐 토탈 솔루션(Total Solution)을 제공하는회사다. 지난해 11월에는 창원에 2.24MW에 이르는 국내 최대규모의 지붕형(Roof-Top) 태양광발전소를 준공한 바 있다.

한편 한화그룹은 지난해 10월 (주)한화 유럽법인을 통해 이탈리아 북부 로비고(Rovigo) 지역에 직접 투자·건설한 6MW 규모의 태양광 발전소도 가동하고 있다.

마티퍼솔라(Martifer Solar)는 포르투갈을 포함하여 스페인, 이탈리아, 체코, 벨기에 등 유럽뿐만 아니라 북미(미국, 캐나다), 남미(칠레, 브라질), 인도, 남아프리카공화국에 이르기까지 전 세계에서 태양광 발전사업 프로젝트를 개발하고 있는 글로벌 태양광 전문회사다.

웅진그룹, 태양광 위해 알짜기업도 판다

한화에 이어 또 하나 태양광에 꽂혀 있는 그룹이 바로 웅진그룹이다. 그룹은 최근 웅진코웨이를 외부에 매각해 태양광에너지 등 미래성장동력을 집중 육성하고 그룹 전체의 재무구조를 공고히 할 계획이다.

웅진코웨이의 예상 매각 대금은 약 1조5천억원 가량이다.

특히, 태양광 에너지 사업에서 세계 수준의 경쟁력을 유지해 글로벌 Top 3 수준으로 성장하도록 웅진에너지와 웅진폴리실리콘에 대한 투자 여력을 확보하겠다는 전략이다. 웅진에너지는 잉곳과 웨이퍼 제조사이며 웅진폴리실리콘은 폴리실리콘을 생산한다.

또, 극동건설을 안정적으로 육성하고 그룹의 지주회사인 웅진홀딩스도 부채를 대폭 축소해 그룹의 재무 건전성과 신용도를 한층 강화할 계획이다. 이를 위해 웅진그룹은 매각 주간사를 지난 8일 선정했고, 웅진코웨이 자회사인 웅진케미칼과 화장품 사업 등 일부 사업을 제외하고 일괄 공개 매각할 방침이다.

웅진그룹의 태양광 에너지 사업 부문은 전반적인 태양광 업황 부진에도 불구하고 2011년 전년 대비 약 3배 성장한 5천억원의 매출액달성을 예상하고 있다.

또, 100억원 이상의 세전이익 달성이 예상된다고 관계자는 전했다. 관계자는 높은 품질 대비 경쟁력 있는 원가를 달성한 결과로 자평하고 있으며 웅진그룹이 태양광 에너지 사업에 자신감을 가지고 있는 바탕이라고 전했다.

웅진에너지-웅진폴리실리콘 통해 태양광 사업 추진

웅진그룹 태양광 에너지 사업의 중심에는 웅진에너지와 웅진폴리실리콘의 두 회사가 있다. 웅진에너지는 현재 세계 최고 수준의 잉곳 양산 기술을 보유하고 있으며, 웨이퍼 부문 역시 세계 최고가 되기 위한 다이아몬드 와이어 쏘잉 양산 기술의 완성 단계에 있는 것으로 알려져 있다.

웅진폴리실리콘은 현재 5천톤 규모의 나인-나인급 이상 고순도 폴리실리콘을 양산하고 있으며, 금년 상반기 디보틀네킹 등 생산공정 최적화를 위한 보완 투자를 완료하고 생산규모를 연간 7,000톤으로 확대해 세계 정상급의 원가 경쟁력과 품질을 선보일 예정이다. 또, 지속적인 신기술 적용 및 에너지 비용 혁신 등을 통해 2012년 연말까지 선진 수준의 원가 경쟁력을 갖출 계획이다.

웅진그룹은 향후 태양광 에너지 사업 부문을 글로벌 Top 3 수준으로 성장시키려는 비전을 가지고 있다. 품질과 원가 경쟁력 측면에서 웅진에너지는 태양광 단결정 웨이퍼 세계 1위, 웅진폴리실리콘은 글로벌 Top 3가 목표며 다양한 신기술을 접목해 2013년까지 세계 최고 수준의 품질과 원가 경쟁력을 확보하고 2015년까지 글로벌 Top 3에 진입할 수 있도록 집 중 육성할 계획이다.

이를 위해 웅진그룹은 규모 확대를 위한 단순한 시설 투자 확대에 집중하기보다는 차세대 기술 선점을 통한 독보적 품질과 세계 최고수준의 원가 경쟁력 확보를 위해 R&D 투자 및 선진 업체와의 기술 교류에 집중하고 있다.

이를 위해 전략적 제휴사인 미국 썬파워와 썬파워의 대주주인 프랑스 토탈그룹과 활발한 기술 교류를 하고 있으며, 향후 장기적인 기술 제휴를 통해 세계 최고 수준의 선도기술 개발에 더욱 박차를 가할 계획이다. 관계자는 “금번 사업구조혁신은 이러한 자신감 위에신기술 개발, 원가 경쟁력 강화 등을 위한 그룹 차원의 투자 여력을 확실하게 더해 줄 것”으로 전망하고 있다.

웅진그룹은 1980년 7명의 직원과 자본금 7,000만원으로 시작해 현재 교육출판, 환경생활, 태양광 에너지, 소재, 건설레저, 식품, 서비스금융, 지주회사의 8개 사업군, 15개 계열사, 매출 6조원 대의 30대 그룹으로 성장했다.

70년대 이후 창업한 기업이 30대 그룹으로 성장한 기업으로 유일무이하다.

웅진그룹은 2011년에도 매출액 6.1조원, 영업이익 4,300억원을 달성하여 2010년 대비 약 20% 성장했다. 관계자는 “글로벌 경기침체와 건설 ▲ 태양광 업황 부진에도 불구하고 주요 계열사의 탄탄한 실적과 극동건설, 웅진에너지, 웅진폴리실리콘 등 건설 ▲ 태양광사업 부문이 기대 이상으로 선전했다”고 말했다.

지자체가 나서면 태양광 산다

충북, 경북, 창원 등 업무협약에서 투자유치까지 나서

업황 부진으로 애를 먹고 있는 태양광 산업을 살리기 위해 지방자치단체들이 업무협약, 투자유치 제안 등 적극 나서고 있다.

한국태양광발전협회는 2012년 5월 1일부터 일반인을 대상으로 “제1회 태양광주택 1만 호 보급 캠페인” 신청을 받는다. 700만원대에 완벽 시공에 3년의 A/S까지 보장한다. 태양광발전협회는 대구시 소재 사업자다.

한국태양광산업협회(회장: 김상열)은 4월 4일(수) 충청북도와 태양광산업 발전을 위해 적극 협력하는 것을 골자로 한 업무협약을 체결하였다. 이번 MOU는 태양광산업협회가 지자체와 체결한 첫 사례로서, 협회는 이를 통해 지자체를 통한 태양광발전 보급 확대와산업여건 개선을 기대하고 있다. 많은 태양광 기업들이 포진해 있는 충청북도 역시 업무협약을 통해 지역의 태양광산업을 더욱 활성화할 계획이다.

한국태양광산업협회는 지난 3월 16일 열린 총회에서 지자체와의 협력강화에 대해 피력한 바 있으며, 충북과의 업무협약은 그 첫걸음이다.

충북과의 업무협약을 기반으로 협회는 태양광 기업들을 둘러싼 행정적, 제도적 여건개선을 유도할 것이다. 아울러 중앙정부의 정책에 대부분 의존하던 태양광발전 보급 확대를 지자체를 통해서 더욱 활성화 시킬 방침이다.

최근 일본이나 중국에서도 지자체를 중심으로 태양광발전 보급사업이 활발하게 진행되는 등 보급 측면에서 지자체의 역할이 중요하게 부상하고 있다. 이에 태양광협회는 지난 3월 총회 후 각 지자체장에게 태양광발전 보급 확대를 위한 협조공문을 발송하였으며,오늘 업무협약은 그 첫 결과물이기도 하다.

‘태양과 생명의 땅’을 슬로건으로 하는 충청북도도 이번 협약을 통해 도가 추진하는 솔라밸리(Solar Valley) 사업이 더욱 탄력을 받기를 기대하고 있다. 충청북도는 태양광산업계와의 공조강화를 통해 태양광산업이 지역의 랜드마크 산업으로 확실히 자리매김할 수있도록 총력을 기울이기로 했다.

경남도, BPA 등 4곳과 MOU… 165MW급 친환경 에너지보급

경남도가 도내 4개 공공기관과 손잡고 165MW 규모의 태양광 발전단지를 조성하는 등 친환경 신재생 에너지 보급에 나섰다.

경남도는 5월 7일 도청 회의실에서 부산항만공사, 한국농어촌공사, 한국도로공사, 한국수자원공사 경남본부와 총 165MW 규모의태양광 발전시설 설치에 따른 MOU(양해각서)를 체결했다.

이에 따라 부산항만공사는 부산신항 물류단지와 배후부지에 49MW 규모의 태양광 발전시설을 설치한다. 도로공사는 폐도 6곳에10MW, 농어촌공사는 농수로와 양·배수장 저수지 등 22곳에 4MW 규모의 태양광 발전시설을 조성한다. 수자원공사는 102MW의 수상 태양광 시설을 합천댐, 밀양댐 등 5곳에 설치한다. 수자원공사는 이미 합천댐에 100kW급 수상태양광 설비를 설치했고, 올해 내500kW급 시설을 준공할 예정이다.

경남은 국내에서 일사량이 가장 풍부해 태양에너지를 활용할 수 있는 최적의 장소로 평가받고 있으며, 조성사업이 본격화되면 태양광 관련 부품 산업 활성화에도 기여할 것으로 전망된다.

도는 이번 양해각서 체결을 시작으로 도내 기업을 비롯해 대학, 시·군 등 관련 기관들과의 협력사업도 추진할 방침이다. 이를 통해 경남도는 2016년까지 200MW 규모를 목표로 태양광 발전단지를 추진해 나간다는 계획이다.

창원시, 태양광발전사업 추진 위해 4,000억 투자유치 제안

창원시가 공공시설을 활용 대규모 태양광발전사업 추진을 위해 400여억원에 달하는 민간사업자 투자유치 제안공모를 시행하기로했다.

시는 2013년까지 10MW의 태양광발전사업을 추진하기로 하고 올해 1단계 시범사업으로 3MW를 건설할 계획이다.

이를 위해 지난 4월 민자 BOT 태양광발전사업 제안 공모를 통해 국내 우수기업들의 투자를 유치해 태양광발전을 통한 지역 내 산업기반 구축과 시의 경영수익을 창출한다는 계획이다.

이러한 계획은 세계적인 에너지패러다임의 변화와 요구, 녹색성장을 위한 지방자치단체의 역할과 기능 강화가 대두되고 있는 시점에 태양광발전을 통한 전력수요에 대응하고 온실가스 감축으로 환경보전과 세계적인 태양도시로 발전시킨다는 목표아래 창원시 브랜드 슬로건인 Bright Chang Won에서 검토가 시작되었다.

시는 이번 사업추진을 위해 지난 3월까지 대상시설에 대한 전수조사를 실시해 설치 가능한 시설 69개소를 확정했으며, 정부 정책과행정사항 등을 종합 검토하여 경제성이 있다는 판단 하에 사업을 시행하기로 결정했다.

민자 BOT 제안 공모방식으로 투자자가 건설 후 약정기간 동안 운영관리 후 시에 기부채납하며, 시는 공공 부지를 제공하여 운영기간동안 사용료를 징수하는 방법으로 사용료 납부 및 운영기간 등 가장 유리한 조건으로 제안한 투자자에게 협상절차를 거쳐 사업시행권이 부여된다.

이러한 창원시 자체 프로젝트는 정부의 녹색성장 정책제도를 활용하여 민간중심의 녹색산업을 지자체와 연계하여 추진하는 사례로이후 타 지자체의 모범사례로 주목 받을 만하며, 전국적인 보급 확대가 이어질 것으로 보인다.

‘죽느냐 사느냐 이것이 문제로다’

OCI 투자 중단과 태양광 컨소시엄 붐

국내 대표 폴리실리콘 업체인 OCI가 투자를 전격 중단하고 현재 진행 중인 공장 설립을 잠정 연기한다. OCI는 지난 5월 18일 공시를통해 “유럽재정위기 심화, 태양광 산업의 급격한 시황 변동 등 악화된 사업환경과 투자 효율성을 고려해 현재 건설 중인 폴리실리콘4공장과 5공장 투자를 잠정 연기한다”고 밝혔다.

전북 군산에 건설 중인 폴리실리콘 4공장은 지난 2010년 12월에 공사를 시작, 올 10월 말 완공 예정으로 완공 5개월여를 앞두고 건설을 중단하게 됐다. 연간 2만톤 규모의 이 공장에는 당초 투자규모 1조6,000억원 중 절반 가량인 8,000억원이 이미 투입된 것으로 알려졌다.

지난해 10월부터 전북 새만금산업단지에서 진행돼 온 5공장도 건설이 중단됐다. 총 1조8,000억원을 투입, 단일 공장으로는 세계 최대 규모인 연산 2만4,000톤 규모로 건설할 계획이었지만 계속 지연돼 왔는데 이번에 결국 투자가 중단됐다.

OCI의 이번 결정은 지난해 하반기부터 이어져 온 업황 부진이 심화되면서 견디기 쉽지 않은 상황까지 같음을 의미한다. 태양광 발전에서 가장 기초가 되는 핵심소재인 폴리실리콘은 지난해 하반기부터 공급과잉 우려로 급격한 가격 하락세를 보이면서 지난 16일 기준 가격이 ㎏당 24.12달러까지 떨어진 상태다. 80달러 선까지 치솟았던 지난해 상반기와 비교하면 1년 새 약 70% 가량 하락한 것으로 이미 가격이 손익분기점(BEP) 밑으로 떨어진 상태다. 여기에 이러한 가격 급락이 기존 장기계약의 부정적인 영향을 미치고 있는것도 폴리실리콘 업체들을 더욱 힘들게 하고 있다.

OCI의 투자재개가 언제쯤 이뤄질 수 있을지도 불투명한 상황이다. 회사에서는 `잠정 연기'라는 표현을 사용했지만 최근 유로존의 위기 등으로 현재 악화된 사업환경이 개선될 여지가 보이지 않는 점이 향후 투자재개 전망을 더욱 어렵게 하고 있다.

일각에서는 태양광 수요가 오는 2015년 이후에나 살아날 것이라는 비관적 전망이 등장하고 있다. 회사 측이 공시를 통해 `투자재개와 관련 1년 이내 재공시하겠다'고 밝힌 것도 이러한 부정적인 상황과 맞닿아 있다는 분석이다.

장면 2: 태양광 사업 컨소시엄 기지개 

국내기업들이 속속 태양광발전사업에 뛰어들고 있다. 지난 3월 업계에 따르면 금호석유화학은 사업목적에 신재생에너지 가운데 태양광발전 관련 제조, 가공, 매매업 등을 추가했다. 사업 검토의 초기 단계이지만 태양광 산업을 새로운 수입원으로 간주하고 있다.

SDN과 남동발전은 불가리아 벨리코 타르노보 사모보딘에 42MW 규모의 태양광발전소 준공식을 열었다. 이번 프로젝트의 총사업비는 2억달러로 남동발전은 사업관리와 경영, SDN은 기자재공급과 시공을 맡았다. 사업비의 70%는 한국산업은행이 PF를 대고 나머지30%는 남동발전과 SDN이 절반씩 냈다. 태양광발전소 건설MOU도 잇따르고 있다.

삼능건설(주)와 (주)이오스솔라 컨소시엄은 남미 에콰도르의 (주)에너솔과 2,000억원 규모의 50MW급 태양광 발전단지를 조성을 위한 MOU를 체결했다. 에네솔은 태양광발전소 건설과 운영에 필요한 에콰도르 정부의 법적, 제도적, 행정적인 절차를 조사해 제공하기로 했고, 삼능건설과 이오스솔라 컨소시엄은 현장 조사를 마친 후 사업에 본격 착수할 예정이다. 이 사업은 에콰도르 대통령 직속국가전력위원회가 연관돼 있는데 에콰도르 정부는 이번 프로젝트가 성공적으로 마무리되면 현지에서 추가적으로 진행되는 태양광발전소 건설 우선권을 삼능건설과 이오스솔라에 주기로 했다. 지난달 말에는 (주)대양금속이 솔텍코리아, 케이에스테크와 10MW급지붕형 태양광발전소 건설을 위한 MOU를 체결했다. 이에 따라 솔텍코리아와 케이에스테크는 올해 하반기까지 충남 예산군 신암면계촌리 일대 대양금속에 태양광 발전소를 설치한다.

대양금속 예산공장은 건평 2만4,000m2, 부지면적 11만5,700m2로 공장지붕에만 태양광모듈을 설치해도 2MW급 태양광발전소가 들어선다. 대양금속의 스테인레스 스틸 기판을 활용한 CIGS 박막형 태양전지가 설치된다는 것. 대양금속은 최근 CIGS을 생산하며BIPV시장 진입을 준비하고 있다. 이번 사업은 시장진입을 위한 실증 데이터 확보라는 측면도 함께 지니고 있다. 대양금속 지난달13일 태양광테스트베드 구축사업을 두고 충남테크노파크와 업무협약을 맺고 태양광 테스트베드 기반구축을 위해 플랙서블 CIGS태양전지 양산공정 기술교류와 공동연구 등을 수행해 나갈 예정이다.

이러한 태양광 업계의 움직임은 불황타개를 위한 자구책이기도 하지만 향후 신재생에너지 기반 전력수요가 증가될 것으로 전망돼태양광 업계의 부활의 시금석이 될 수 있을지 귀추가 주목되고 있다.

분석: 어떻게 볼 것인가  

국자중 태양광산업협회 상근부회장은 태양광 산업을 길게 보자고 조언한다. 한 언론사에 기고한 그의 글을 정리요약 한다.  

최근 국내·외 태양광 시장에는 매서운 구조조정의 바람이 불고 있다. 이를 두고 일부에서는 마치 태양광 산업 자체가 죽어가는 것처럼 이해하고 있으나 시장은 여전히 큰 폭으로 성장 중이다.

지난해 전 세계의 태양광발전 설치용량은 지난해에도 크게 늘어났다. 지난 5월 9일 유럽태양광산업협회 발표에 따르면 태양광업황이 악화된 2011년 한 해에만도 태양광시스템은 무려 29.7GW가 설치됐다. 이렇게 시장규모가 늘어났는데도 태양광기업들이 어려움을 겪었던 큰 이유 중의 하나는 공급과잉과 이로 인한 폭락수준의 가격하락 때문이었다.

현재의 공급과잉 문제는 산업이 성장하며 겪는 전형적인 사이클 현상이다. 오히려 유럽, 미국의 기업들과 경쟁력이 없는 기업들이 경쟁대열에서 낙오되면서 우리 기업들에게는 좋은 기회를 제공했다는 점은 긍정적이다.

태양광 산업과 유사한 반도체와 LCD 산업도 몇 번의 공급과잉현상을 거칠 때 각국의 업체들이 정리되면서 우리 기업들이 발돋움할수 있었다. 때문에 공급과잉이 어느 정도 해소되고 가격이 안정세를 되찾을지가 금년과 내년 태양광시장을 전망하는데 핵심사항이된다.

먼저 블룸버그 등의 각종 발표 자료나 국내 주요 기업들의 상황을 보면 공급과잉은 많이 해소되고 있다. 또한 가격도 안정세를 유지할 것 같다. 커다란 반등을 기대하긴 어려워 보이지만 작년 하반기에 떨어졌던 가격 수준에서 안정세를 유지할 것으로 보인다. 대신올 해에도 중간에 일시적인 가격하락이 있을 수 있다.

이는 기업들의 구조조정, 재고물량 소진 혹은 덤핑판매 등이 겹치면서 발생하게 되는 현상이다. 작년과 같은 과잉재고에 따른 구조적인 가격폭락은 없을 것이며 기업들의 가동률도 계속 상승할 수 있을 것이다.

독일, 이태리 등 유럽의 보조금 감소가 잇달아 발표되고 있지만 이미 예상됐던 것이고 미국과 일본, 중국, 인도, 동남아시아 시장 등이성장세를 타고 있다. 따라서 전체적인 측면에서 보면 공급과잉과 가격하락 문제는 진정될 것으로 본다.

이렇듯 시황호조의 움직임은 보이나 전체적인 시장 안정은 내년 이후 혹은 빨라야 올 하반기 이후로 봐야 한다. 산업의 움직임이 활발해지려면 공급능력 자체가 부족해질 만큼 수요 성장이 있어야 하지만, 올해는 그 정도가 되기는 어려워 보인다. 2013년이 돼야 모듈 기준으로 수요와 공급의 밸런스가 형성될 것 같다. 따라서 올 해는 회복기 정도의 수준이 될 것 같다.

현재 태양광산업의 화두는 비용경쟁력이다. 중국 태양광산업의 핵심 경쟁력도 알려진 대로 비용경쟁력이다. 그렇다고 우리나라가중국처럼 낮은 인건비로 승부를 볼 수도 없다. 우리가 비용경쟁력을 확보할 수 있는 수단은 결국 기술력이다. 태양광산업과 유사한반도체, LCD에서도 우리 기업들은 기술력으로 비용경쟁력을 확보했다.

예를 들면 LCD산업에서 삼성과 LG는 일본, 대만 업체들 보다 한 발 앞서서 마스크 수를 줄이며 관련된 수십 개의 공정을 줄였다. 기술개발로 비용경쟁력을 확보한 것이다. 태양광산업에서도 이와 같이 기술력을 통한 비용경쟁력 확보가 필요하다.

중국 태양광산업은 철옹성이 아니다. 중국의 산업 지배력이 강해서 우리 태양광산업의 전망을 비관적으로 보는 시각도 있지만, 사실중국 태양광산업에도 문제점이 대두되고 있다.

우선 태양광시장에서 중국제품의 신뢰도가 떨어지고 있다. 미국, 유럽 등지의 상계관세 부과 움직임으로 제품 선호도가 하락하였다.가령, Recurrent Energy(미국의 대표적인 시스템개발 업체 중 하나)는 지난 3월에 모듈 공급선을 중국 중심에서 벗어나 다변화 할 것이라고 발표한 바 있다.

또한 중국 저가품으로 인한 발전량 미달과 발전소 수익 악화사례가 부각될 수 있으며 최근 미국에서는 한국제품 선호도 및 주문이 증가됐다. 국내 위탁생산을 검토하는 중국업체들도 있다.

아울러 중국 기업들도 상당수가 취약한 실적 속에 어려움 겪고 있다. 중국의 대표적인 기업들도 일부는 실적악화와 부채 상승에 고전하고 있는데 예를 들어 썬텍은 ‘11년 매출이 31억달러 이상이나 6억3,000만달러의 적자를 기록했다. 중국의 태양광기업 상당수도 가동 중지 상태다.

우리나라가 독일, 일본 심지어는 중국에 비해 뒤늦게 참여한 반도체와 LCD에서 산업의 변혁기에서 성장의 기회를 잡았듯 아직 역사가 일천한 태양광산업에서도 그런 기회를 잡을 수 있다. 다만 태양광산업은 상추 농사짓듯 씨 뿌리고 금방 걷어먹을 수 있는 산업이아니다. 길게 호흡하며 기다려야 하는 산업이다. 우리나라 태양광산업의 위상에 냉소적인 시선을 보내는 대신 산업의 변동이 우리 산업의 성장 밑거름이 될 수 있도록 더욱 거름을 줄 때다.

전국 방방곡곡 ‘신재생에너지’발전소 건설 중

풍력·태양광·폐기물·바이오에너지·연료전지·수력발전 등 건설

신재생에너지 부문 건설현황은 크게 풍력발전, 태양광발전, 폐기물 소각발전, 바이오에너지 발전, 연료전지 발전, 수력발전으로 진행되고 있다.

풍력발전은 총 10개 사업으로 331.6MW급 시설용량이 추진되고 있고, 태양광 발전은 5개 사업에서 총 43MW급이 건설되고 있다. 폐기물소각 발전은 1개 사업에 총 20MW, 바이오에너지는 1개 사업 총 30MW, 연료전지 발전은 2개 사업 총 16.2MW급이 수력 발전은1개 사업 총 60MW급 시설이 설치되고 있다.

풍력발전, 전국 해안지역 중심 건설 완공 가동 중 

먼저 풍력발전 건설현황을 살펴보면, 태백풍력, 양산풍력, 김천풍력, 대기리풍력, 밀양풍력, 평창풍력, 삼무풍력, 무주풍력, 진안장수풍력 등이다. 남한의 해안을 따라 강원도에서 경상도 전라남도 지역을 주로 포진돼 있다. 

태백풍력 발전은 남부발전이 발전회사로 지정됐고, 강원도 태백시 하사미동에 건설된다. 발전용량은 18MW이며 지난 2010년 사업허가를 승인받았다. 총 공사비가 508억원이 들어가는 이번 공사는 올해 5월 준공예정이다.

양산풍력발전은 경남 양산시 원동면 대리에 위치하며 총 발전용량은 12MW이다. 생산량은 연간 13,010MWh로 2MW급 6기가 돌아간다. 총 90억원이 들어간 양산풍력발전은 08년 준공돼 가동 중이다. 발전사업자는 동국S&C다.

김천풍력은 올 3월 가동에 들어갔으며 경북 김천시 봉산면과 어무면에 세워졌다. 총 발전용량은 85MW이다. 총 공사비가 2,186억원이 들어간 이곳 발전사업자는 (주)김천풍력이다.

대기리 풍력발전은 강원도 강릉시 왕산면에 지난 2011년 12월에 건립됐다. 총 24MW급 발전소로 2MW급 12기가 돌아간다. 발전사업자는 강릉윈드파워(주)이다.

밀양풍력 발전은 경남 밀양시에 위치하며 총 공사비 993억원을 투자해 50MW급 발전을 하고 있다. 한신DNP가 발전사업자로 있으며연간 전력생산량은 140,933MWh이다.

평창풍력 발전은 강원도 평창군 회동리에 위치하고 있으며 남부발전이 서비스하고 있는데, 총 발전 용량은 26MW이다. 지난해 부지측량을 맞히고 설치에 들어갔으며 올해 12월 준공예정이다.

삼무(제주) 해상풍력 발전은 제주도 제주시 한경면 금동리에 위치하며 총 950억원을 투자해 3MW 10기가 돌아가며 발전하며 연간생산량은 7,380MMh이다. 발전 운영사업자는 (주)엔씨이다.

무주풍력 발전은 전북 무주군 무풍면에 위치하며 발전사업자는 남부발전이다. 총 1천억원이 투자됐으며 40MW 발전을 2013년 12월준공될 예정이다.

창죽풍력 발전은 강원도 태백시 매봉산 일대에 세워질 예정인데, 총 16MW 발전을 기대하며 남부발전이 서비스할 예정이다. 공사비는 422억원 이다.

진안장수 풍력 발전은 전북 진안군, 장수군에 위치하며 총 750억원을 들여 2014년 6월 준공 목표하고 있다. 총 발전용량은 30MW이다.

전남지역 중심 발전소 건설 완중 가동 중 

다음은 태양광발전 건설 현황은 보성태양광, 보령태양광, 쏠루체보성태양광, 삼미태양광, 디쏠라에너지태양광 발전 등이 건설되고있다.

보성태양광 발전은 (주)YPP에너지가 서비스한다. 위치는 전남 보성권 겸백면에 자리했다. 총 공사비 760억원이 들어가 지난 2008년8월 준공했다. 시설용량은 10MW이다.

보령태양광은 충남 보령군 청소면에 위치하며 총 518억원을 투여해 2008년 11월 준공했다. 시설용량은 7MW이고 서비스 사업자는(주)엘지솔라에너지이다.

쏠루체보성태양광은 전남 보성군 노통면에 위치하며, 7MW 발전을 하고 있다. 준공은 2008년 10월 됐다.

삼미태양광 발전은 (주)삼미가 발전사업자로 제주도 서귀포 남원읍 위미리에 세워졌다. 총 발전 용량은 6MW이다. 

디쏠라에너지 태양광 발전은 전남 영광군 백수읍 하사리에 위치하며 총 1천억원의 공사비가 들어갔으며, 총 발전용량은 13MW이다.

폐기물소각발전, 광주전남 혁신도시 발전, 20MW급 올 6월 준공

광주전남 혁신도시 발전은 전남 나주시 금천, 삼포면 일원에 건립되고 총 1,986억원을 투자해 2012년 6월 준공될 예정이다. 사용연료는 RDF 및 우드칩으로 시설용량은 20MW이다. 열병합 설비와 첨부부하 보일러 등이 설치됐다.