태양광이 세계 전체 발전에서 차지하는 비중이 현재 2%에서 2030년에는 13%까지 6배 이상 증가할 것이라는 전망이 나왔다. 태양광 발전 비용이 예상보다 빠르게 낮아지면서 확산할 것이란 분석이다.
또한 국제 재생에너지기구(IRENA, International Renewable Energy Agency)는 보고서를 내고, 태양광 발전이 향후 10년간 원가가 59% 내려가는데 힘입어 현재 227GW 용량에서 2030년 1,760~2,500GW까지 확대된다고 전망했다.
이에 LG경제연구원이 최근에 발표한 ‘전방위로 확대되는 수요, 본격적인 태양광 시대 예고’라는 보고서를 본지가 자세히 소개하고자 한다.
(사진. 한화 제공)
<요약>
저유가 추세에도 불구하고 신재생에너지산업에 대한 투자는 확대되고 있다. 태양광산업이 제2의 성장기를 맞고 있는 가운데 본격적인 태양광 시대를 예고하고 있다.
태양광 시장은 국가별 정책적 지원에 따라 수요가 좌우되던 모습을 보여왔지만, 태양광 발전단가가 하락함에 따라 시장이 전방위로 확대되고 있다. 중국과 미국이 시장 성장을 주도하고 있으며, 환경적으로 태양에너지 잠재력이 높은 국가를 중심으로 시장이 확대되기 시작했다.
분산 발전의 확산에 따라 태양광 발전이 보조발전원이 아닌 기저발전원으로서의 역할을 할 것으로 기대되고 있어 전력 공급률이 낮은 인도, 아프리카가 차세대 거대 시장으로 성장할 가능성이 있다. 또 전력 공급에는 문제가 없지만 발전원이 수력이나 화석연료에 편중되어 있는 중남미와 중동에서도 태양광 시장 확대에 대한 의지를 보이고 있다.
한편 수요 시장이 변화함에 따라 설치 지역의 환경에 맞는 시스템이 개발되고 있다. 일사량이 높은 인도, 중동, 아프리카 등에서는 고온의 환경에 노출되기 쉽다. 사막형 모듈은 고온에 견디는 정션박스나 모래 먼지에 강한 강화유리 등이 쓰이고 있다.
토지의 효율적 이용 문제에 따라 수상 태양광 발전도 주목을 받고 있다. 습도, 수위 변화, 수온차 등 육상 설치에 비해 가혹한 환경에 노출되어 내구성 문제 등이 생길 수 있지만 환경 변화에 강한 전력 시스템이나 염도에 강한 모듈 등이 개발되고 있다.
발전용으로만 쓰이던 태양광 모듈이 건물이나 운송수단에 적용되기도 한다. 대표적으로 건물 외벽에 설치하는 BIPV가 있으며, 투명 태양광 패널이 개발될 경우 창문에 적용할 가능성도 높다.
아울러 비행기, 자동차, 배를 막론하고 태양광을 연료로 이용하고자 하는 시도도 늘어나고 있다. 시장이 성장하면서 복잡성도 함께 증대되고 있는 것이다. 기업들의 유연하고 신속한 대응이 필요한 시점이며, 국내 기업들은 시장 변화를 성장의 기회로 삼아야 할 것이다.
Intro..
저유가 추세가 유지될 것이라는 전망에도 불구하고, 태양광 등 신재생에너지에 대한 투자는 확대되고 있다. 독일 등 유럽 국가가 시장을 견인하던 2009년 이전을 태양광산업의 First Wave라고 한다면, 에너지 패러다임 변화의 시작과 함께, 세계 태양광 시장이 전방위로 확대되고 있는 지금을 태양광산업의 Second Wave라 할 수 있다. 지난해 세계 신규발전설비 중에서는 태양광이 화석연료인 석탄 뿐 아니라 풍력을 제치고 1위를 차지했다. 이미 신규발전 설비에서는 태양광 시대가 도래했다고 할 수 있을 것이다.
(사진. OCI 제공)
1. G2가 끌고, 신흥국이 미는 시장
지금까지 태양광 시장은 정책에 의해 움직였다고 해도 과언이 아니다. 정책적 지원이 있는 국가 중심으로 수요가 급증했고, 정책적 지원이 중단되면 시장은 급격히 위축됐다.
태양광산업의 태동기였던 2000년대 이전에는 일본과 독일을 중심으로 시장이 형성됐다. 에너지산업 육성과 원전 대체 등의 목적으로 발전차액지원제도 등 정책적 지원을 아끼지 않았기 때문이다. 하지만 2005년 일본이 재정난을 이유로 보조금 제도를 중단하면서 일본의 태양광산업은 쇠락하기 시작했다. 2011년 동일본 대지진으로 원전 가동을 전면 중단한 일본은 발전차액지원제도를 부활시켜 태양광 수요가 다시 증가하는 모습이었으나, 2017년 보조금 삭감에 따라 역성장할 것으로 보인다.
또 2000년대 중반 독일, 이탈리아, 스페인 등을 중심으로 한 유럽 시장도 정책적 지원을 바탕으로 세계 태양광 수요를 이끌었지만, 2011년부터 보조금 삭감 및 철폐 등으로 인해 수요가 급감했다.
(1) G2 : 중국과 미국의 지속적인 수요 확대 기대
태양광 수요의 중심은 독일을 필두로 한 유럽에서 중국, 미국, 일본의 3강 체제로 변했다. 앞서 언급했듯이 일본은 보조금이 삭감되는 2017년 이후 성장세가 둔화될 것으로 보이나, 중국과 미국의 태양광 수요는 전 세계 태양광 수요의 40% 이상을 차지하며, 견조한 성장세를 유지할 것으로 전망된다.
먼저 중국은 태양광산업 내 세계 최대 생산국이자 수요국으로 자리매김했다. 중국은 태양광산업을 수출산업으로 육성하고자 했다. 세제 혜택, 저리 융자 등 정부의 적극적인 지원 하에 관련 기업들은 공격적으로 투자했고 가격경쟁력을 무기로 단기간에 태양광산업 내 지위를 끌어올려 전 세계 태양광 생산의 50% 이상을 담당하게 됐다.
이러한 중국의 행보는 태양광산업의 극심한 공급 과잉을 야기했다. 결국 부채 비율이 높거나 경쟁력이 없는 중국 기업들은 도산하기에 이르렀다. 엎친 데 덮친 격으로 유럽과 미국의 반덤핑 제소로 인해 중국 태양광 기업들은 더 이상 수출 중심으로만 사업을 하기도 어려워졌다.
중국 정부는 자국의 태양광 기업 보호와 내수 시장 활성화를 위해 2009년부터 ‘Golden Sun’ 프로젝트 및 발전차액지원제도 등을 시행하고 있다. 그 결과, 중국 내 태양광 수요는 2012년 3GW 수준에서 2013년 12GW로 급성장했다.
또한 환경 오염에 대한 경각심도 중국의 태양광 시장 성장을 견인하고 있다. 석탄 과다 사용에 따른 극심한 환경오염에 따라 사회적 비용이 증가하고 있는 문제를 해결하기 위해 2020년까지 전체 에너지 소비의 15%를 태양광 등 신재생에너지로 채운다는 계획을 발표했다.
미국 역시 세계 태양광 시장 내 2강의 지위를 유지할 것으로 보인다. 2017년 만료될 것으로 예상됐던 투자세액공제제도(Investment Tax Credit)가 2022년까지 연장됨에 따라, 미국 태양광 수요는 연평균 20% 이상의 성장이 기대된다. ITC 연장 발표 이후, 블룸버그는 2017년에서 2022년까지 미국 내 신규 태양광 수요가 최대 22GW까지 늘어날 것으로 예측했다.
한편 미국의 태양광산업 육성은 단지 환경 문제 해결에 국한된 것은 아니다. 미국 신재생에너지 정책의 초점은 그린뉴딜을 통한 성장동력 마련에 있다. 태양광 등 그린산업 육성을 통한 일자리 창출 및 투자 활성화를 기대하는 것이다.
특히 태양광의 경우, 제조뿐 아니라 금융, 프로젝트 개발, 설치 및 유지/보수까지 전 밸류체인에서 일자리를 창출할 수 있다는 장점이 있다. 실제로 ITC 연장으로 향후 5년 간 22만개의 태양광 관련 일자리가 새롭게 창출되어, 관련 산업 종사자수가 2015년의 2배 수준인 42만 명까지 늘어날 것으로 전망하고 있다.
(2) 차세대 거대 시장으로 기대 모으는 인도, 아프리카
지금까지 세계 태양광 시장은 태양광 발전이 가지고 있는 잠재력, 곧 발전 시장에서의 경쟁력보다는 부가적 요인에 의해 성장해 온 측면이 있다. 발전량의 증대, 혹은 에너지믹스의 변화 등 발전원의 관점에서 접근하지 않았기 때문이다.
일본과 독일 등은 오일 쇼크와 원전의 위험에서 벗어나기 위해, 중국은 내수시장 활성화와 환경오염 저감을 위해, 미국은 경제 활성화 및 일자리 창출을 위해 의도적으로 태양광 시장을 육성해왔다. 이처럼 발전원의 관점이 아닌, 다른 목적을 달성하기 위한 수단으로 태양광산업에 접근했기 때문에 정책적 지원 없이는 수요의 부침이 있을 수 밖에 없었다. 경제성 확보를 하지 못했던 것이 가장 큰 이유인 것이다.
그러나 태양광 제품 가격이 급격하게 하락하면서 타 발전원 대비 태양광 발전이 경쟁력을 갖춰감에 따라 신흥국 시장이 움직이기 시작했다. 신흥국 태양광 시장의 부상은 앞서 언급한 유럽, 미국, 중국 등과는 다르다. 거창한 당위보다 태양광 발전을 통한 전력 공급률 제고 및 전력 안정성 확보를 통한 산업 육성 등 전력의 실수요 관점에서의 접근이다. 이와 더불어 현재 부상하고 있는 인도, 아프리카 등은 일조량이 풍부하여 태양광 발전에 유리한 환경 조건도 갖추고 있어, 지금까지 보조발전원에 머물렀던 태양광이 기저발전원으로서의 역할을 할 수 있을 것으로 보인다.
(사진. 한화 제공)
① 인도 : 모디노믹스 달성의 핵심 수단으로 부상
인도는 신흥국 중 가장 주목해야 할 시장이다. 인도 태양광 시장은 2014년 모디 총리 집권 이전과 이후로 나누어 볼 수 있다. 모디 총리는 2022년까지 100GW의 태양광 발전을 설치하겠다는 의지를 밝혔다.
그 결과, 인도 태양광 시장은 2014년 1GW 남짓에 불과했지만, 이듬해 2015년에는 3배 이상 급증했다. 인도가 태양광산업을 육성하는 이유는 전력 안정성 확보를 통해 경제 성장의 기반을 마련하기 위함이다.
‘모디노믹스’의 성장 목표(특히 2017년 8% 성장)를 달성하기 위해서 우선적으로 전력 공급률을 끌어올려야 한다는 것이 전문가들의 의견이다. 높은 경제 성장률 달성을 위해서는 제조업 중심의 산업 구조 개편이 필수적이며, 이에 따라 ‘메이크 인 인디아(Make In India)’라는 제조업 활성화 정책을 모디노믹스의 간판으로 내세웠다. 오는 2022년까지 GDP 대비 제조업 비중을 현재 15%에서 25%까지 올리겠다는 계획이다.
하지만 불안정한 전력 인프라는 철강, 조선, 전자 등 대부분의 제조업을 육성하는 데 걸림돌로 작용하고 있다. 현재 인도의 전체 전력 공급률은 70% 수준에 불과하다. 전력 공급률을 높이기 위해 화석연료와 태양광을 포함한 신재생에너지를 병행해야 한다는 정책 방향을 발표했지만, 인도는 송배전망 구축이 제대로 되어 있지 않아 분산발전이 필요하며, 그에 적합한 것이 태양광 발전이라는 의견이 지배적이다.
한편 모디 총리는 구자라트(Gujarat)주의 주지사로 재임하면서 대규모 태양광 발전단지에 각종 인센티브를 부여해 태양광 발전설비를 크게 확충, 전력 공급률을 90% 이상으로 올린 경험이 있다. 이를 바탕으로 하여 모디 정부는 태양광 발전 보급을 위한 정책적 지원을 아끼지 않을 것으로 보인다.
② 아프리카 : 에너지 빈곤 탈출 기대
아프리카는 발전, 송전 등 전력산업 전 분야에서 상황이 열악하여 전력난이 심각하다. IEA에 따르면, 이 지역의 전력 보급률은 전 세계 평균(83%)에 훨씬 못 미치는 43%이며 사하라 이남의 비도시 지역은 17%에 불과하다. 이마저도 국가별 편중이 매우 심각하여 남아프리카 공화국과 나이지리아 등 특정 국가의 전력 생산량이 대부분을 차지하고 있는 실정이다.
또한 송전 인프라도 제대로 구축되어 있지 않은 상황에서 내전 및 테러 등 정치적 문제 등으로 인프라 건설도 쉽지 않다. 때문에 분산 발전에 대한 수요가 늘어날 것이라는 전망이 지배적이다. 환경 조건 측면에서 이 지역은 다른 지역에 비해 일조량이 압도적으로 높아 여러 발전원 중 태양광 발전이 적합한 솔루션이 될 것으로 기대하고 있다. 이러한 이유로 남아프리카공화국을 비롯하여 케냐, 탄자니아, 가나 등에서 지원정책을 통해 태양광 발전 보급을 장려하고 있다.
가나, 에티오피아, 카메룬 등 수력 발전에 과도하게 의존하는 나라들이 우선적으로 태양광 발전 확대를 검토하고 있다. 수력 발전은 지역별 강수량 편차에 따라 발전량의 변동폭이 크다는 점, 건설 기간이 길고, 비용도 많이 들지만 아프리카의 사정상 자금 조달이 어려운 점, 정치적 이유로 공사가 중단될 가능성 등이 문제로 지적되고 있다. 전체 발전용량 중 50%를 수력으로 충당하고 있는 가나의 경우, 2020년까지 전체 발전량의 10%를 신재생에너지로 채우겠다는 계획을 발표했고, 2013년 이후 태양광 발전에 대한 발전차액지원제도를 시행하고 있다.
에티오피아는 전체 발전용량 중 90% 이상을 수력에 의존하고 있다. 하지만 전력망이 연결되지 않은 지역이 많아 태양광, 풍력, 지열 등 신재생에너지 확대를 고려하고 있다.
태양광의 경우, 미국에서 추진 중인 ‘Power Africa’ 사업의 지원을 받아 300㎽의 태양광 발전소를 짓는다는 계획이다.
카메룬은 전력 공급률이 18%로 가나, 에티오피아에 비해 낮다. 그마저도 대부분 수력발전에 의존하고 있는 실정이다. 카메룬은 2030년까지 전력 공급률을 75%까지 끌어올리겠다는 목표로 총 200㎽ 태양광 발전소 건설을 추진 중이다.
전력 사정이 상대적으로 괜찮은 케냐와 남아프리카공화국도 태양광 보급에 적극적으로 뛰어들고 있다. 케냐는 아프리카 국가 중 전력 인프라가 잘 갖춰진 편이기는 하나, 비도시 지역은 여전히 계통연계비율이 낮다. 이런 이유로 케냐는 보조금 지원을 바탕으로 소형 및 독립형 중심의 태양광 발전 시스템을 보급하고 있다.
케냐의 경우, 태양광 발전 시스템의 가격이 떨어지고 전기요금이 상승하고 있어, 보조금 지원이 없이도 수요가 증가할 것이라는 기대가 높아지고 있다.
남아프리카공화국도 태양광 보급을 본격 추진하고 있다. REIPPPP(Renewable Energy Independent Power Producers Procurement Program)라는 신재생에너지 보급 정책을 통해 2030년까지 누적 태양광 발전용량을 8.4GW까지 높이겠다는 계획이다. 더불어 Scatec Solar(노르웨이), SunEdison(미국) 등 해외 기업의 투자도 활발해지고 있어 2014년 남아프리카공화국에 설치된 태양광 발전용량은 800㎽ 수준까지 확대됐다.
(사진. 한화 제공)
(3) 에너지믹스 다변화 추구하는 중남미, 중동
중남미와 중동은 절대적으로 전력량이 부족한 지역은 아니다. 이 지역에서 태양광 발전에 관심을 갖는 이유는 석유 등 화석연료 및 수력 등에 편중되어 있는 에너지믹스의 다변화를 위함이다.
풍부한 일사량 등 자연 환경이 태양광 발전에 유리함에도 불구하고, 아직까지 태양광 발전이 타 발전원 대비 경쟁력을 확보한 상황은 아니다.
하지만 전력시장 구조 변화와 정부의 강력한 의지 등을 통해 태양광 시장 확대에 힘을 싣고 있어 중장기적 성장이 기대되는 시장으로 부상하고 있다.
① 중남미 : 풍부한 일사량과 가격 하락으로 타 발전원과의 경쟁 시작
중남미 지역에서 태양광은 에너지믹스 다원화를 위한 대안 중 하나일 뿐이다. 칠레를 비롯한 대부분의 중남미 국가들은 화력 및 수력에 편중되어 있는 에너지믹스를 개선하기 위해 풍력, 바이오매스, 지열 등 다양한 신재생에너지의 확대를 고려하고 있다.
태양광 이외의 발전원이 상대적으로 저렴했기 때문에, 양호한 일사량 조건에도 불구하고 태양광에 대한 특별 대우는 거의 없었다. 그러나 태양광 발전단가가 급격하게 하락함에 따라 전력 시장 입찰에서도 타 발전원 대비 경쟁력을 확보하기 시작하여 자생적인 시장 형성 및 성장이 기대되고 있다.
특히 중남미 지역에서 주목받는 시장은 칠레, 브라질, 멕시코 등이다. 칠레는 높은 일사량 조건과 민영화된 전력 시장구조를 가지고 있어 태양광 발전의 경제성 확보에 유리한 시장이다. 대형 태양광 발전의 경우 규모의 경제를 통해 이미 그리드패러티를 달성했고, 보조금 없이도 타 발전원과 입찰 경쟁을 할 수 있게 됐다는 것이 중론이다. 발전소 개발 및 운영 사업에서도 수익을 낼 수 있는 구조가 되고 있어, 자국 기업 이외에도 미국의 퍼스트솔라(First Solar), 선에디슨(Sun Edison), 스페인의 SolarPack 등도 태양광 발전소 개발에 적극 참여하고 있다. 또한 미국의 OPIC(Overseas Private Investment Corporation) 등 칠레 태양광 시장에 투자하는 해외 금융기관들도 늘고 있어 적극적인 육성 정책이 없음에도 불구하고, 칠레의 태양광 수요는 2017년까지 누적 4GW를 넘어설 것으로 전망하고 있다. 브라질은 수력 비중이 70%에 육박하고 바이오매스의 비중도 높아 신재생에너지의 비중이 80%를 상회하고 있다. 때문에 유리한 자연환경에도 태양광 비중 확대에는 관심이 별로 없었었고 전력 시장 입찰에도 포함되지 않았기 때문에 태양광 발전 비중은 답보 상태였다.
결국 2013년 태양광 발전 단독 입찰을 실시했고, 태양광 발전을 통한 잉여전력을 송전망에 연결하여 송전하는 경우, 전기요금을 차감해주는 순계량제를 도입했다. 이를 통해 브라질은 2023년까지 총 발전설비의 2%를 태양광 발전으로 채운다는 계획이다.
아직까지 브라질에서는 태양광 발전이 타 발전원 대비 경쟁력을 확보한 것은 아니지만, 브라질 정부의 태양광 분야 자국 산업화 의지도 강해 태양광 모듈에 대한 저금리 융자 지원 등을 통하여 경제성을 맞춰나갈 것으로 보인다.
② 중동 : 脫화석연료화 및 신산업 육성
‘석유 없이 성장하는 나라’는 올해 발표한 ‘사우디 비전 2030’에서 언급된 표현이다.
사우디아라비아는 석유 의존도가 높은 경제 구조(GDP의 41.8%, 재정수입의 87.5%)이기 때문에, 유가 하락은 재정 적자 확대 및 외환보유고 감소 등 사우디 경제의 위협 요인으로 작용하고 있다. 사우디 이외에도 요르단, 아랍에미리트, 오만, 카타르 등 대부분의 중동 국가들의 에너지믹스에서도 석유, 가스 등 화석연료가 차지하는 비중이 가장 높다. 이들 국가들은 중장기적으로 석유 등 화석연료 중심에서 벗어남과 동시에, 신재생에너지 등 에너지믹스 다양화 및 관련 분야 산업 육성을 도모하려는 계획을 가지고 있다.
특히, 중동 지역은 높은 태양에너지 잠재량을 가지고 있어 신재생에너지 보급 계획에도 태양광 발전이 상당 부분을 차지하고 있다. 때문에 대부분의 국가에서 의욕적인 태양광 발전 로드맵을 발표하기도 했다.
사우디아라비아는 2032년까지 54GW의 신재생에너지를 보급한다는 목표를 가지고 있으며, 대부분을 태양에너지(태양열 25GW, 태양광 16GW)로 채우겠다는 계획이다. 태양광 발전 보급과 함께 연계 산업 육성도 염두에 두고 있다. 자국산 제품이 포함된 시스템에 인센티브를 주거나, 자국산 제품을 의무화하여 일자리 창출 등 비석유분야 산업 육성에도 기여할 것으로 보인다.
세계 최대 천연가스 수출국인 카타르는 발전량 대부분을 가스로 충당하고 있다. 매년 10% 이상씩 빠르게 증가하는 전력 수요에 대응하고 脫화석연료를 위해 신재생에너지 보급을 확대하려는 계획으로 ‘국가비전 2030’을 발표했다. 이를 통해 2030년까지 신재생에너지로 에너지 수요의 20%를 공급하겠다는 계획이다. 아직까지 이렇다 할 태양광 발전 프로젝트가 개발된 것은 아니지만, 폴리실리콘이나 모듈 공장 건설과 같은 산업화 프로젝트들은 이미 진행 중이다.
2. 표준형에서 고객맞춤형으로 확장되는 시장
지금까지 태양광 모듈이 적용되는 어플리케이션은 크게 발전소용, 가정용 루프탑 정도로 제한적이었다. 발전소용도 주로 지상(Ground Mounted) 설치가 대부분이었다. 태양광 발전이 경제성을 확보하지 못해 표준화를 통한 규모의 경제가 필수적이었기 때문이다.
하지만 태양광 모듈 가격 및 발전단가가 급격하게 하락하고, 지역별 수요 시장도 확대됨에 따라 환경에 따른 다양한 형태로 태양광 모듈이 설치되고 있다.
(1) 가혹한 환경에 적응 : 사막형, 수상형 시스템의 부상
수요 시장이 인도, 중동, 아프리카 등 전방위로 확대됨에 따라 유럽, 일본 등 온화한 기후에만 설치되던 태양광 모듈이 고온, 먼지 등 가혹한 기후 조건의 지역에 설치되는 경우가 늘어나고 있다.
코너지(Conergy)와 쇼트 솔라(Schott Solar)를 비롯한 몇몇 기업들은 사막의 모래폭풍으로 인해 모듈을 보호하는 백시트가 마모되어 태양전지가 노출될 수 있는 문제, 모래에 섞인 염분에 의한 부식 문제 등을 해결하기 위해 백시트 대신 강화유리를 사용한 ‘Glass to Glass’ 모듈을 대안으로 제시했다.
또한 사막형 모듈에서 가장 많은 문제가 발생하는 정션박스에는 자체 공기 냉각 시스템을 도입하고, 알루미늄 소재를 이용하여 냉각 효과를 극대화했다.
태양광 인버터 시장의 강자인 스마(SMA)는 사막과 같은 특수 환경에 대응하기 위해 주변 온도 조건 및 미세먼지, 결로 등과 같은 환경 요인에 대응 가능한 인버터를 개발하기도 했다.
사막의 모래 먼지를 자동으로 클리닝하는 시스템도 주목을 받고 있다. 모래 먼지로 인해 발전효율이 60% 이상 떨어지기 때문이다.
사우디아라비아의 스타트업 기업인 노마드(Nomadd)는 물 없이 브러시만을 이용하여 모듈의 모래 먼지를 털어내는 기술을 개발했다. 사막처럼 용도가 제한적인 땅이 아닌, 농지나 임야처럼 태양광 모듈 설치로 인해 용도가 변경되어야 하는 경우는 토지의 효율적 이용 문제에 직면하게 된다. 이에 대한 대안으로 수상 태양광 발전이 주목받고 있다.
수상 태양광 발전은 주로 저수지나 호수 등에 설치되며, 저수지의 수분 증발 억제 및 녹조 방지를 기대할 수 있다. 뿐만 아니라 수면 냉각 효과로 주변 온도가 일정 수준을 유지하여 육상 발전소 대비 발전효율이 10% 이상 높다.
그러나 수상 부유 형태로 설치해야 하기 때문에 육상에 설치하는 것보다 어렵다. 육상 설치 시에는 모듈과 지지설비 등이 필요하지만, 수상 설치는 그 외에도 부력재, 모듈을 지지하는 앵커, 수위 변화나 습도, 수온차 등에 강한 전력시스템 등이 추가된다.
또한 설치 장소가 수면이라는 특수성 때문에 유지/보수도 어려워진다. 주로 선박을 이용하는데, 모듈 사이로 유출입이 가능한 시스템 설계도 필수적이다. 세계 최대 규모의 수상 태양광 발전소가 경북 상주에 설치되는 등 수상 태양광은 우리나라 기업들이 기술을 선도하고 있다. LS산전은 수상 태양광 모듈 개발에 앞장서고 있고, 한화큐셀은 해상 태양광 발전을 위해 소금기에 강한 ‘염해 방지 모듈’을 내놓기도 했다.
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(2) 다기능 동시 구현 : 건축, 운송 등 적용 어플리케이션 확대
지금까지 주로 가정용이건 발전소용이건 대용량 발전 기능을 담당했던 태양광 모듈이 건물 외벽이나 창문에 부착하는 BIPV(Building Integrated PhotoVoltaic, 건물일체형 태양광)를 비롯하여 자동차, 드론에 이르기까지 다양한 어플리케이션에 적용되기 시작했다.
BIPV는 주류를 이루고 있는 결정질 태양전지가 아닌, 박막 태양전지나 화합물 태양전지 기술을 적용할 수 있어 태양광산업이 성장하면서부터 거론되어 왔다. 그러나 투명도, 발전효율, 기존 건자재 대비 가격경쟁력 등의 문제에 부딪쳐 괄목할 만한 성장을 하지는 못했다.
독일의 머크가 올해 이 시장에 도전장을 내면서 본격적인 시장 성장이 기대되고 있다. 머크는 BIPV 기술을 보유하고 있는 영국의 폴리솔라(Polysolar)와 사업 제휴를 맺고, ‘Power Generating & Energy Saving Windows’라는 프로젝트를 수행할 계획이다.
머크의 경우, 유기태양전지의 반투명 소재 기술을 가지고 있어 투명 태양광 패널 개발이 가속화될 것으로 기대된다. 투명 태양광 패널이 상용화되면 유리창을 대체할 수 있어 건물의 에너지 비용을 절감하는 동시에, 디자인 측면에서도 활용도가 높아질 것이다.
건물 외벽이나 창문 이외에도 버스정류장 지붕이나 보도블럭, 가로등 등에 설치하여 기존 구조물에 발전 기능을 추가하는 모습도 보이고 있다.
태양광 시스템을 적용한 자동차, 보트 비행기 등도 속속 등장하고 있다. 아직까지는 실험적인 단계이지만, 연료를 태양광 발전이 대체할 날이 곧 도래할 것으로 보인다.
1970년대부터 시작된 태양광 비행기 개발은 20년이 지난 후에 이륙에 성공했지만, 장거리 비행에는 실패했었다. 2003년 100% 태양광 비행기인 ‘솔라 임펄스(Solar Impulse)’가 개발됐고 유럽과 미국을 횡단하기에 이르렀다. 2014년 개발된 ‘솔라 임펄스 2’는 세계 일주에 도전하고 있어, 태양광 비행기에 대한 기대를 높이고 있다.
하늘에 솔라 임펄스가 있다면 바다에는 ‘튀라노 플래닛 솔라(Turanor Planet Solar)’가 있다. 태양의 힘이라는 뜻을 가진 이 보트는 독일과 스위스 정부의 후원으로 만들어졌으며, 100% 태양광으로 움직인다. 2010년 모나코항을 출발하여 대서양, 태평양 등을 거쳐 세계일주에 성공했으며, 현재는 해양 및 동굴 탐사에 사용되고 있다.
한편 자동차에 태양광 패널을 적용하는 것은 비행기나 보트보다 일반적이다. 1962년 세계 최초로 태양광 자동차가 개발된 이후에도 가격과 야간 운행 등의 문제들이 해결되지 못했었다. 그럼에도 불구하고, 전력난을 해결하고 환경오염을 줄이기 위해 태양광 자동차 개발에 열을 올리고 있다.
호주 아들레이드에서는 세계 최초로 태양광 버스 ‘틴도’를 운행하고 있으며, 우간다에서도 아프리카 첫 태양광 버스를 개발했다. 100% 태양광으로 가는 것은 아니지만, 기존 자동차의 지붕에 태양광 패널을 적용하는 경우도 늘어나고 있다. 도요타의 프리우스를 비롯하여 미쓰비시의 iMiEV, 포드의 C-Max 등이 태양광 패널을 적용했다. 적용 어플리케이션의 확장은 신기술의 상용화도 앞당길 것으로 기대된다. 기존 발전용에서는 결정질 태양광 패널이 주를 이루었지만, 건축이나 운송용으로 쓰일 경우, 박막 태양전지, 화합물 태양전지 등 고객맞춤형 모듈이 필요하기 때문이다.
따라서 경제성 때문에 기술 진보가 더디던 신기술들이 가격 민감도가 비교적 낮은 고객맞춤형 제품으로 날개를 달게 될 것으로 보인다.
3. 성장과 함께 복잡성도 확대
앞으로 전 세계 태양광 시장은 연평균 10% 이상의 성장률을 보이며, 2020년에는 신규 설치량이 100GW에 육박할 것으로 전망된다. 2020년 이후에도 국가, 설치 지역, 어플리케이션 등 수요 기반의 확대로 성장세는 유지될 것이다.
시장의 성장과 함께 복잡성도 늘어날 것으로 보인다. 지금까지 시장은 저가격, 표준화된 모듈 위주였지만, 시장이 성장함에 따라 계통 연계 여부, 설치 지역의 외부 환경, 어플리케이션별 폼팩터 다양화 등 관련 기업들이 고려해야 할 사항들이 늘어나고 있다. 예를 들면, 계통 연계가 잘 되어 있는 미국, 일본, 독일 등에서는 모듈 위주의 판매나 계통 안정성 확보를 위한 소형 ESS와의 결합 등을 고려하고 있다. 미국의 솔라시티(Solarcity)는 테슬라의 ESS ‘파워월(Power Wall)’을 결합한 모델을 내놓았다. 독일의 스마(SMA)도 자사의 인버터와 ESS를 결합한 시스템을 사업화했다. 송전망 등 전력 인프라가 미흡한 인도, 아프리카 등에서는 커뮤니티형 분산 발전에 대한 기대가 크다. 때문에 하드웨어적인 접근이 아닌, 발전사업 개발에 집중하는 분위기다.
이럴 경우, 각 지역의 정책적 지원이나 로컬 기업과의 관계 구축, 금융 지원 등에 대한 이해가 필수적이다. 미국의 선에디슨(Sun Edison), 퍼스트솔라(First Solar)는 아프리카 시장 공략을 위해 남아프리카공화국의 입찰 시장에 참여했다. 이를 기반으로 에티오피아 등 다른 국가의 현지 기업과의 제휴도 활발히 진행하고 있다.
한편 어플리케이션이 변화함에 따라 적합한 신기술, 고객맞춤형 제품에 대한 대응도 필요하다. 앞서 언급한 독일 머크의 BIPV 사업 진출이나 도요타 프리우스에 태양광 패널을 제공하고 있는 파나소닉의 행보 등도 눈여겨볼 만하다.
아울러 복잡성이 높아지면서 고성장이 기대되는 태양광 시장을 우리 기업들도 새로운 성장의 기회로 삼아야 할 것으로 보인다.
출처. LG경제연구원 www.lgeri.com
필자. 양성진 책임연구원
※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 전 세계적으로 달아오른 태양광 전성시대 열리다
