미국시장을 보면 국내 태양전지 사업육성 필요
지난 반년 동안에 태양광 시스템의 특성과 현황을 살펴보았다. 이번호에서는 마지막으로 미국권의 상황을 살펴보고 향후 등장할 태양전지 사업을 예상하고자 한다. 미국은 우리나라와 다르게 국가행정기구에 에너지 주무 부서인 에너지부 (Department of Energy, DOE)를 별도로 독립적으로 두고 있다. DOE에서는 에너지 관리에 대한 중장기 계획을 입안하여 실행하고 있다. 미국은 가장 비중있는 대체에너지원으로 태양전지에 두고 이미 2020년까지의 중장기 대체에너지 보급방안과 시장규모를 예측하고 있다. 세계 태양전지 누적 설치용량은 2010년에 10GWp(태양광시스템 시장: 1,000조원)에 근접하고 2020년에는 90GWp에 달할 것으로 보인다. 이미 지난 일본편의 상황에서 일본이 점유하고자 하는 시장이 2005년까지 1GWp (태양전지 시장: 40조원, 태양광시스템 시장: 100조원), 2010년까지 5GWp라는 야심찬 계획을 알고 있다. 두 국가의 예측과 계획안이 오차범위 내에서 서로 어느정도 신뢰성을 가지고 있다고 생각된다. 이들 국가의 계획과 예측으로부터 우리는 향후 21세기초에 다가오는 막대한 규모의 태양전지 시장에서 한국이 중추적인 역할을 할 수 있기를 바란다.
북미국가인 캐나다에서는 태양광 시스템 가격이 기존 전력선이 연결되기 어려운 외진 곳에 주로 독립형으로 설치되며, 1999년까지의 누적 태양전지 설치용량이 5.8MWp 설치하여 15%이상의 시장 성장율을 보였다. 대부분은(95%이상) 독립형으로 공원, 통신, 해안경비대, 석유 및 가스 감시용에 사용되고 있다. 가장 큰 응용처는 7,000개가 넘는 해안 경비대의 부표, 유인 또는 무인등대에 태양전지 시스템이 사용되었다. 그러나 최근 들어 18개소에 연계형 계통 시스템으로 0.16MWp 태양광 시스템이 설치되는 등 다양한 형태의 태양광 시스템을 도입하는 추세이다. 국가 태양광 프로그램의 단기목표는 태양광 시스템 가격인하, 신뢰도 개선, 시장확대, 태양광 설치의 규제 및 표준화이다. 　캐나다는 총 150 여개의 사업단체가 PV 산업에 종사하고 있으며 이중 약 25개 회사가 태양광 시스템 제조회사이다. Canrom PV는 캐나다에서 유일한 태양전지와 PV 모듈생산 업체이다. 또한 Canrom은 현재 CdTe 박막형 태양전지 파일롯 시스템을 개발 중에 있다.
미국은 위성전원용과 지상전력용 분야에서 세계에서 가장 선두국가로 연구기술개발, 산업, 정책 등의 기반 프로그램이 조화를 이루고 있다. 정책 자금도 산업체에 43%, 연구소에 33%, 그리고 대학에 24%를 할당하여 비율이 잘 배분되 있다. 미국 클린턴 대통령의 백만호 태양전지이용 발의안 (One Million Roofs Initiative)을 통해 태양광 시스템 분야에 새로운 풍토가 조성되고 있다. 2001년 현재 백만호 중에서 10만호에 이르는 태양전지 시스템이 설치되었을 정도이다. 여러 회사가 새로운 상품인 태양전지 패널에서 직접 교류전력을 공급하는 AC 모듈 생산을 3년 전부터 시작하였으며, 새로운 지붕용 태양광 모듈, 기존의 유리창문에 태양전지가 설치된 시스템 개발과 적용이 계속되어 현재의 시장 상황은 수요가 공급을 앞서가고 있다.
　미국방부는 군사시설에서 무소음의 태양광 발전이 디이젤 발전보다 유리하다고 판단하여 금후 태양광 발전화 계획을 더욱 넓혀갈 예정이다. 군용 태양전지는 기존의 유리판에 모듈을 형성하기보다는 이동 및 보관 이 편리하도록, 유연성이 보장되고 접어서 보관할 수 있어야 하므로 군용 천에 일정 간격을 두고 태양전지를 배치하여 모듈화하고 있다. 미국에서 큰 비중을 차지하고 있는 회사는 BP사와 기존의 Amoco/Enron를 모체로 한 Solarex사가 합병하여 새로운 회사인 BP Solar이다. 이회사에서 지나 한해 동안 달성한 출하량은 50MWp에 이른다. 이는 BP Solar사 한해의 출하량이 우리나라가 지난 30년간 설치한 태양전지 누적용량 보다 2배 이상 많은 양이다. 또한 ASE사는 다결정 단일품목으로 20MWp를 생산하였다. 또한 이미 기존에 미국시장에서 잘 알려진 Siemens, Spire Corporation, Astropower, PVI Photovoltaic International, United Solar Systems 등의 다수의 회사들이 미국 내에서 태양전지 사업 활성화에 기여하고 있다. 최근 2∼3년 간의 두드러진 현상은 Golbal Solar Energy, GT Solar Technology, Energy Photovoltaics, Evergreen Solar, Power Light, STR, Power Mark, Spectrolab, Omnion Power Engineering, Arete Ventures, Trace Engineering, Solar Design Association 등 상당히 많은 태양전지 관련 회사들이 등장하여 사업을 성공적으로 수행하고 있다. 이는 DOE를 중심으로 한 체계적인 태양전지 보급과 활성화 방안에 중요한 기여를 한 것으로 판단된다. 우리나라도 미국의 접근방법을 잘 분석하여 우리실정에 적합한 방안을 도출한다면 국내 반도체 산업을 기반으로 태양전지 산업이 국내 수출 효자 종목으로 성장할 것이다.

　향후 다양한 태양전지 응용상품 출현이 예상된다
태양전지 응용상품은 기본적으로 전기로 움직일 수 있는 것이라면 모든 제품에 태양전지 적용이 가능하다. 태양전지를 배터리나 인버터를 조합하면 언제든지 어디에서든지 손쉽게 햇빛에 충전하였다가 필요할 때 전기로 사용할 수 있다. 때문에 향후 다양한 형태의 태양전지 응용상품 출현이 예상되며, 본지에서는 기존에 제품화된 상품을 중심으로 소비전력 규모에 따라 소규모, 중간 규모, 대규모 태양전지 응용 예를 살펴 보고자한다. 소규모 응용제품은 사용 소모전력이 50 Wp 미만으로 본다면 태양전지를 응용한 제품군은 그 종류를 본 지면에 다 열거하지 못할 정도로 많다. 간단히 열거하면 탁상용 전자계산기, 손목시계, 리모콘, 완구, 랜턴, 휴대폰 비상전원, 이동 통신 단말기 비상전원, 교육용 실험제품, 휴대용 충전기, 노트북 전원, 지붕 기왓장, 창문 등의 건재, 전화, 라디오, 텔레비전, 소형 경광등, 미등, 형광등, 철도 선로 기름 공급기, 시설 원예, 버스 탑승역 미등, 제초기, 공중전화, 파라솔, 군용 무전기, 소형 선풍기, 어촌 부표등, 위험 경보기, 소형 광고판, 마이크로파 중계소 등의 통신용으로 사용 가능하다. 이런 소전력 제품은 현재 사업자가 시장창출 역량만 발휘한다면 즉시로 사업화가 가능한 단계에 있다. 그러나 중간 규모 이상에서는 전기 사용 법규와 다른 제품과의 전기발전 원가 경재력이 있는 곳에 우선적으로 응용되고 있다.
이에 대한 응용제품 사례를 보면, 사용 소비전력을 10 kWp 미만으로 간주하였으며 응용한 제품군의 다양성은 소규모 제품 보다 떨어진다. 현재로서는 태양전지를 개인주택에 설치하여 기존 전력선과 연계하여 사용하는 시장이 가장 활발하다. 건축자재로 이용되면서도 또한 동시에 태양전지로 전기를 만들어 사용하고 있다. 태양전지를 주택에 응용하는 시스템은 인버터를 함께 사용하여 기존의 전력선과 항상 병렬로서 운전하는 방식이기 때문에 소비자의 필요에 따라서 태양전지에서 발생되는 전기를 다른 쪽으로 되팔 수 있도록 하였다. 이런 장점 때문에 여러국가에서 태양전지를 설치할 때 설치비용을 국가나 지방정부에서 보조하고 있다. 다음으로 큰 시장은 가로등, 오지나 섬지역의 간단한 발전시설, 산장, 절 등의 중간 규모 독립전원 응용이다. 이외에도 에어컨, 자동차, 비행기, 보트 같은 운송기관에도 태양전지의 응용개발이 착실히 전개되고 있으며, 농장용 양수 시스템, 촌락의 전기공급, 의료시설의 전원, 해수 담수화장치, 음극선 부식 방지 시스템, 깡통 압착기, 의료용 냉장고, 무인 자동판매기 등에 사용되고 있다. 법제도가 개혁되고 정부의 환경과 미래를 생각하는 프로그램을 가동하면 우리들 주변에서도 서서히 태양전지를 이용한 발전장치에 익숙해질 것이다.

태양전지는 직렬 또는 병렬로 연결하기만 하면 전력을 크게할 수 있는 장점을 가지고 있어 10kWp 이상 수GWp까지 발전이 가능하다. 우주공간에 위치하는 인공위성에서도 그 전원으로 태양전지가 활용되고 있으며 이 때문에 위성방송을 즐길 수 있는 시대가 되었다. 공공건물 즉 학교, 시청, 구청, 동사무소와 일반 아파트 단지, 빌딩, 산업체 공장 건물 위에 대규모 태양광 발전시스템이 설치된 예를 볼 수 있다. 향후 국내에서도 인구와 주택 밀도가 높기 때문에 대규모 태양광 발전사업은 외국과 유사한 보조프로그램만 가동된다면 급성장이 가능하다. 사막에 대규모 원자력 발전소 수기에 해당하는 수 Giga watt급 태양광 발전소를 설립하여 인접 국가들이 전력을 공유할 수 있을 것으로 생각된다. 예를 들면 "고비 프로젝트"나 "사하라 프로젝트"가 발족되서 경제적 타당성 조사가 상당한 진척을 보이고 있어 멀지 않은 장래에 대규모 태양광 발전소식을 접할 것이다. 2000년대는 본격적으로 태양전지를 이용한 발전이 시작되기를 바란다.

이준신 교수
〈성균관대학교〉