[기고] 고효율화 및 저가화 태양광 양산 기술개발 급진전 중
  • 한국에너지기술연구원 태양광연구실 송희은 박사
  • 승인 2018.01.17 16:36
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현재 기후변화, 원자력의 안정성 문제 등으로 신재생에너지의 필요성이 더욱 부각되고 있으며, 그 중 태양광 발전은 빠른 단가 하락에 따른 일부 지역에서 그리드패리티 달성으로 더욱 빠르게 확산되어 가고 있다. 

결정질 실리콘 태양전지, 단가절감 및 생산량 확대로 95% 비중 차지

기존의 태양광 시장은 태양전지의 단가가 매우 비쌌기 때문에 정책적인 지원으로 생산량을 늘려갔으며 이로 인해 각국의 태양광 정책에 따라 산업의 부침, 태양광 모듈의 단가, 원부자재 가격 등에 영향을 주었다. 

결정질 실리콘 태양전지는 재료의 지속적인 단가절감과 재료소모를 줄이는 공정을 개발해왔다.[사진=dreamstime]

하지만 태양광 시장은 현재 누적생산 300GW를 넘어섰으며 누적생산이 두 배가 될 때마다 약 21.5%의 단가 절감을 이루고 있다. 태양광 시장의 약 95% 이상을 차지하고 있는 결정질 실리콘 태양전지는 단가 절감을 계속해서 이뤄내면서도 생산량이 늘어나고 있어 박막 실리콘 태양전지, CIGS 태양전지, CdTe 태양전지 등의 2세대 태양전지의 시장진입을 늦추고 있다. 

결정질 실리콘 태양전지는 재료의 지속적인 단가 절감과 재료 소모를 줄이는 공정 개발, 단위 생산량 증가 등을 통해 태양전지 단가 절감 기술을 개발해 왔고 또 한편으론 태양전지 효율 및 모듈의 수명 향상을 통한 출력 향상으로 발전단가 절감을 이뤄왔다. 

국내 태양광 관련 정책동향 및 전망
전 세계적으로 4차 산업혁명의 실현적인 측면과 기존 에너지의 불안감 해소, 환경적인 문제의 해결이라는 측면에서 ‘신재생에너지’가 주요 에너지원으로 주목받고 있다. 산업조사 전문 기관 IRS글로벌은 ‘4차 산업혁명 시대의 주요 에너지원이 될 신재생(재생가능)에너지의 글로벌 트렌드와 시장전망’ 보고서를 통해 향후 30년간 신재생에너지는 세계 에너지 공급의 60%를 담당하게 될 것이라고 예상했다. 또한 4차 산업혁명을 위한 에너지 이행을 실현하려면 신재생에너지의 공급량을 늘릴 뿐만 아니라 그것들을 현재의 에너지 시스템에 완전히 통합할 필요가 있다고 지적했다. 

태양광 시장은 현재 누적 생산 300GW를 넘어섰다. [그래프=한국에너지기술연구원 태양광연구실](자료:ITRPV)

지난 몇 년간 우리는 경험적으로 몇 가지 학습을 한 바 있다. 그중 특히 일본의 원전사고, 우리나라의 지진, 유가의 급등락 등으로 인해 친환경 신재생에너지 특히 태양광 발전산업에 대한 관심이 집중되기 시작했다. 우리가 지금까지 활용했던 화석에너지 석유, 석탄의 채굴 가능 매장량은 각각 40년, 230년에 불과하고 지역별 편중이라는 심각한 문제를 내포하고 있고 중국, 인도 등 국토와 인구가 거대한 신흥국가의 고도성장에 따라 에너지 수요가 급등함으로써 석유자원의 공급부족 문제는 더욱 심화될 전망이다.

최근 신재생에너지 중 태양광 발전, 풍력 발전은 기대가 점차 커지고 있다. 유럽 선진국을 중심으로 한 도입 지원 정책의 규모 축소, 유가의 급락 등 부정적 요소의 영향을 받으면서도 큰 폭으로 코스트가 저하되고 있는 태양광 발전과 풍력 발전을 중심으로 신재생에너지 발전의 도입량은 순조롭게 확대되고 있다.

태양광 발전 모듈은 2008년부터 2015년 사이에 80%나 저렴해졌고 풍력 발전 터빈의 가격도 30~40% 떨어졌다. IEA의 예측에 따르면 2040년까지 태양광 발전이 최대 7배 이상, 풍력 발전도 약 4배가 확대할 것으로 전망되면서 에너지 공급 측면에서 크게 주목받고 있다.  

이러한 트렌드 속에서 우리나라 산업통상자원부는 ‘2030년까지 신재생에너지 발전량 비중 20% 달성’을 목표로 신재생에너지 확대를 위한 ‘신재생 3020 이행계획안’을 발표했다. 이러한 정부의 신재생에너지 3020 이행계획으로 에너지 전환은 본격화 될 전망이다. 정부는 가장 확실한 1세대 신재생에너지발전인 태양광과 풍력을 중심으로 에너지 기반을 확대하겠다는 입장이고 이를 돈으로 환산하면 연각 약 2.3조원의 기존 신재생에너지 시장규모가 세배 수준으로 커지는 셈이다.

정부 목표인 2030년 신재생에너지 발전비중 20% 달성가능성을 두고 논란은 많지만 적어도 정부 임기기간인 2022년까지 재생에너지 확대를 위한 적극적인 투자가 이루어질 것은 확실하다.
신재생 3020 이행 계획의 핵심 내용은 2030년까지 48.7GW의 신규 재생에너지 설치, 신규 설치량 중 풍력·태양광 비중 95%, 연 평균 설치량을 기존 1.7GW에서 3.7GW로 확대, 풍력·태양광을 위한 산업단지 지정, 재생에너지 일자리 창출을 위한 국내 산업생태계 육성, 수출 지원, 세금 감면 등이다. 특히 현재 7%인 신재생에너지 발전량을 오는 2030년까지 20%로 높이기 위해 소형 태양광발전 분야에 대해 2011년 폐지한 ‘발전차액지원제도(FIT)’를 내년부터 다시 도입한다. 

태양광발전은 빠른 단가 하락속도를 보이고있다. [사진=한국에너지기술연구원 태양광연구실]

앞으로 정부가 제시한 신재생 3020 계획안을 달성하기 위해서는 과도한 규제 및 개입을 지속적으로 완화해 신재생 및 에너지신산업이 시장에서 자생력을 갖추도록 지원하는 것이 필요하다. 또한 더욱 현실적인 규제개선을 위해서는 민관합동의 긴밀한 회의를 통한 신재생에너지 보급 애로사항에 대한 의견수렴과 부처/지자체간 협의가 이루어져야 한다.

민간의 노력에 더해 정부에서는 다양한 신재생에너지에 대한 다각도의 사업아이템 발굴을 위한 투자와 세계적인 흐름에 비추어 기술적으로 분야를 주도해나가기 위한 연구개발에 대한 투자 등을 통해서 우리나라가 신재생에너지 분야에서 흐름을 주도할 수 있도록 과감한 투자를 할 필요가 있다. 

신재생에너지 분야의 R&D 예산은 총액 및 에너지 분야에서의 비중 모두 2010년까지 지속적으로 증가했으나, 이후 총액은 감소하고 비중은 유지하고 있는 중이다. 그리고 정부의 신재생에너지 기술개발 및 보급사업 지원 예산은 2016년 7,208억원으로 2006년 대비 약 1.8배 증가했다.

파리기후협정에서 제기된 기후변화에 대응하고 저탄소 사회를 구현하기 위해서는 신재생에너지 기술개발 특히 태양광 발전에 대한 투자가 더욱 확대되는 것이 필요할 것으로 생각된다. 태양광 발전의 기술개발 투자를 현명하게 하기 위한 전문가의 이야기를 귀담아 듣고 많은 부분 분산되고 중구난방식의 투자를 자제하고 미래를 보는 투자를 통해 우리나라 신재생에너지, 특히 태양광 분야가 기존의 반도체 산업의 명맥을 이어가는 시대가 도래할 수 있기를 기대한다.