국내외 태양광산업의 현재와 미래를 보여주는 ‘솔라/PV 서밋 코리아 2008’이 지난 23일 서울 코엑스 컨퍼런스센터에서 기업, 연구소 관계자 150여명이 참석한 가운데 성황리에 개최됐다. 이번 컨퍼런스에는 독일 프라운호퍼 연구소, 미국 럭스 리서치를 비롯해 ETRI, 삼성경제연구소의 전문가들이 강연자로 참석해 세계 태양광시장 현황과 차세대 기술개발 동향에 대해 들려줬다. 프라운호퍼 연구소의 올라프 힐드 박사는 ‘소분자 유기 태양전지의 현황과 전망’에 대한 발표를 통해  “긴 수명과 우수한 온도 안정성이 유기태양전지의 장점”이라면서 “미래에 유기 태양전지가 비유기 태양전지의 전부를 대신할 순 없겠지만 다양한 분야에 적용이 가능해 대안이 될 수 있다”고 전망했다. 이와 함께 컨퍼런스 센터 앞에 마련된 미니부스에는 태양전지 테스트, 계측 장비, 자동화 장비 등이 전시돼 참석자들의 호응을 얻었다. (주)썸텍비젼은 박막 태양전지를 확대 분석할 수 있는 ‘비디오 현미경 시스템’과 국내 최초의 200만 화소 ‘산업용 메가현미경 시스템‘을 선보였다. 아뎁트코리아컴파니는 미국 아뎁트사의 로봇을 이용한 태양전지, 모듈 생산 자동화 장비를 국내에 공급하는 한편 국산화를 추진하고 있다. 이 회사 관계자는 “반도체 생산라인처럼 태양전지 생산에 로봇을 이용해 생산효율을 높일 수 있다”고 설명했다. 

미래 태양광시장, 박막에 주목하라
박막, 2012년 5.43GW 시장점유율 28% 전망
럭스 리서치 테드 설리반 수석애널리스트

세계 태양광 시장은 2000년 286 MW에서 2007년 3.43GW로 43%나 성장했다. 이에 따라 같은 기간 동안 시장규모는 34억 달러에서 210억 달러로 30% 증가했으며, 가정용 설비가 70%에서 27%로 감소한 반면 상업용 발전은 12%에서 54%로 증가했다.
2012년의 경우 전세계 태양광보급은 2만3000MW에 이를 전망이며, 시장규모는 700억 달러로 예상된다.
아몰퍼스 실리콘 타입 모듈의 가격은 2008년 2.6달러 선에서 지속적으로 하락해 2012년에는 1.6달러 수준까지 내려갈 것으로 전망된다. 이에 따른 수익도 와트당 0.7달러(27%)에서 0.22달러(15%)로 예상된다.

이처럼 태양광시장이 호황을 누리고 있지만 모든 기업이 성공할 수는 없다. 앞으로 2년 내에 시장은 판이하게 달라질 것이다. 공급이 수요를 앞지르고, 평균 판매가격도 하락할 것이다. 장기적으로는 무기 박막 태양전지가 결정질 실리콘 태양광제품 시장에 대한 점유율을 높여갈 것이다.
무기 박막 태양전지의 장점은 와트당 50~60% 더 낮은 가격이 가능하는 것이다. 반도체 원료를 덜 쓰고, 저렴한 기판을 사용하기 때문이다. 이에 따라 아몰퍼스 실리콘, CdTe, CIGS 제품이 주목받고 있다.

무기 박막 태양전지는 2000년 8.6MW에서 2006년 359MW가 공급됐으며, 시장 점유율은 5%에서 18.6%로 증가했다. 2007년부터 2009년까지 575MW에서 1.25GW로 생산량은 늘어나고, 시장점유율은 17%에서 13%로 낮아질 전망이다. 증가추세는 2010년부터 본격화되면서 2012년 생산량 5.43GW, 시장점유율 28%를 차지할 것이다. 가격경쟁력을 갖춘 슈코, HST, 퍼스트솔라를 비롯해 어플라이드 머티리얼즈, TEL, ULVAC과 같은 박막 장비 제조업체가 박막 시장의 선두기업이 됐다.

미래 박막시장에는 인텔, 삼성, BASF와 같은 전자, 화학기업이 M&A를 통한 사업진출로 새로운 강자로 떠오를 것이다.
이같은 상황을 고려할 때 기술개발 파이낸싱 전략을 현명하게 세우는 것이 중요하다. 시장이 공급과잉이 될 때를 대비하는 한편 태양광 쪽에 투자 자금이 몰리고 있는 현 상황을 활용해야 한다. 또한 빠르게 변화하는 트렌드에 대비해야 한다. 결정질 실리콘의 경우 UMG 실리콘을 이용한 제품이라던지 박막의 경우 효율을 신경써야 한다.

염료감응 솔라셀, 비즈니스 모델 선정 관건
플렉시블 염료감응 태양전지 기술
강만구 ETRI 책임연구원

새정부의 신성장동력은 에너지산업, 그 중에서도 신재생에너지 특히 태양광이라고 할 수 있다. 앞으로 20년 후 에너지, 환경 기업이 30대 기업에 들어가 있을 것이다.
현재 전세계 에너지소비는 11TW에 달한다. 2050년경 120억 인구에 의한 에너지소비는 28TW에 이를 것으로 예상되는데 이산화탄소 농도를 550ppm로 유지하기 위해 대부분의 에너지는 ‘카본-프리’여야 한다. 이같은 지구 에너지문제는 태양광발전으로 해결할 수 있다.

태양전지의 관건은 효율을 높이는 것, 생산단가를 낮추는 것 두 가지다. 수명 20년 이상, 3세대 태양전지에 의한 변환효율 30% 실현, 발전단가 70원/kWh 이하가 최종 목표다. 2세대 태양전지인 아몰퍼스 실리콘 태양전지, CdTe 태양전지, 염료감응 태양전지, 유기 태양전지 모두 싼 소재를 쓰고, 효율은 높이고, 가격은 낮추기 위한 노력이 한창이다. 

염료감응 태양전지는 현재 에너지 변환효율 11%, 실리콘 태양전지 가격의 1/4 정도 수준이다. 현재 옥외에서 이뤄진 실증시험 기간은 5년 정도이다. 초저가 제품 생산이 가능한 반면 온도에 약한 것이 단점이다. 9% 이상의 모듈 기술을 확보할 경우 큰 폭의 시장점유율이 예상된다.

진입장벽이 낮은 것이 장점이자 단점인데 이 때 비즈니스 모델을 어떻게 잡느냐가 가장 중요하다. 플렉시블 태양전지는 착용가능한 컴퓨터 등이 상용화된 유비쿼터스 시대에 적합한 기술로 시장 전망이 밝다. 플렉시블 태양전지는 가볍고 얇은데다 대량생산이 가능해 생산단가를 낮출 수 있다. TiO₂를 150℃ 이하의 저온에서 코팅을 잘하는 것이 기슬의 핵심이다.

염료감응 플렉시블 태양전지 사업을 진행 중인 해외업체들은 G24i(영국), Dyesol(호주), Peccel, 후지쿠라, 도요타, 히타치 등이 있다. 일본이 제일 앞서 있다. 특히 소니의 경우 올해 초 젤 타입 전해질을 이용해 효율을 10.1%까지 실현했다고 발표한 바 있다. 염료감응 태양전지의 약점을 알고 있기 때문에 극복이 가능한 것이다.

국내에서는 동진세미켐, 삼성SDI, 티모테크놀로지, 일진소재산업, 우리정도, 선테크, 상보 등이 ETRI 기술을 도입하거나 자체 기술 개발을 통해 사업에 뛰어들고 있다. 
지난 9월 11일 발표된 그린에너지 산업 전략을 보면 차세대 고효율 박막 태양전지와 유기 태양전지 등이 선정됐다. 앞으로 5년간 3600억원이 정부와 민간에서 투자될 예정이며, 2020년경 태양광 전력단가는 kW당 150원까지 내려갈 것이다. 진입장벽이 비교적 낮은 염료감응 태양전지의 경우 비즈니스 모델 선정이 가장 중요하다.

국내 태양광산업 내실 다져야 할 때
글로벌 태양광시장 동향 및 대응전략
삼성경제연구소 강희찬 선임연구원

세계 태양광시장은 2004년 이후 1GW 이상의 시장을 형성하며 급격히 성장하고 있다. 2012년에는 태양광 수요가 13GW, 시장 규모는 578억 달러에 이를 전망이다. ‘폴리실리콘-웨이퍼-태양전지-모듈-설치’에 이르는 밸류체인에서 폴리실리콘과 셀 제조 부문이 영업이익이 우수하다. 풀리실리콘의 경우 미국 헴록, 독일 바커, 노르웨이 REC 등 상위 5개 업체가 전체의 89%를 차지하고 있다. 이들 업계의 생산능력은 계속 늘어나 2010년 8만6500톤에 이를 전망이다. 이중 중국 업체가 활발하게 시장에 진입하고 있어 2010년경 6만 4000톤 정도를 생산할 예정이다.

폴리실리콘 사업은 저비용화와 장기공급 계약 확보가 가장 중요하며, 솔라셀은 안정적인 수요처를 확보하는 것이 관건이다. 태양광 산업은 수직계열화가 강화되는 추세이며, 대부분의 셀 업체가 웨이퍼, 모듈 생산으로 사업을 확대하고 있다. 또한 실리콘 기반 태양전지에서 박막으로 사업을 다각화하고 있다.

실리콘 부족 현상은 2010년까지 지속될 가능성이 높고, 그 이후에도 가격하락폭은 그리 크지 않을 것이다. 그 때 쯤이면 생산능력은 실리콘 22만톤, 태양전지 23GW로 비슷한 수준이 될 것으로 보이는데 다만 중국의 비중이 29% 로 높은 것이 변수다. 또한 박막 태양전지가 예상보다 빠르게 부상하고 있는데 2010년 생산능력은 약 9406MW로 확대될 전망이다. 턴키 방식으로 장비를 공급받을 수 있어 진입장벽이 상대적으로 낮기 때문이다.

특히 신규업체가 시장에 공격적으로 뛰어들고 있어 업계가 재편될 가능성이 매우 높다. 태양전지의 경우 1위 업체와 10위 업체의 시장 점유율 차이는 6%p로 생산량 차이는 260MW에 불과하다. 2010년 수요가 8~16GW인데 반해 생산능력은 23GW에 육박할 전망이어서 시장 전망이 매우 불확실하다.

국내 태양광 보급을 위한 정책적 지원은 높은 수준이나 내수시장을 기반으로 성장하기엔 무리가 있다. 전력요금이 상대적으로 저렴하고, 발전차액 지원에 따른 재정부담으로 지원한도를 늘리는데 부담이 따르기 때문이다.
기업의 경우 핵심분야인 태양전지에서의 격차가 매우 크다. 박막은 더 심각하다. 주로 2005년 이후 사업을 시작한 관계로 경험이 적고, 다각화 돼 있지 않은 상황이다. 하지만 화학, 전자, 건설 등 연관산업 기반은 튼탄한 편이다.

국내 태양광산업은 반도체, LCD 등으로 인해 세계적으로 성장할 수 있는 동력을 갖고 있다. 또한 대기업이 활발하게 사업을 추진하고 있고, 정부도 정책적인 지원을 아끼지 않고 있다. 다만 내수시장 전망이 불확실하고, 원천기술을 확보해야 한다는 과제를 안고 있다. 또한 시장을 둘러싼 변수가 많아 시장전망을 예측하기가 매우 어렵다. 하지만 글로벌 시장에서 태양광은 아직 초기 단계이므로 시장점유율을 높일 수 있는 가능성을 갖고 있다.