[인더스트리뉴스 이건오 기자] 2050 탄소중립 실현이라는 글로벌 공동의 목표와 함께 에너지 전환에 대한 세계 각국의 시도가 활발하게 이뤄지고 있다. 재생에너지 확대에 있어 가장 핵심적인 에너지원으로 손꼽히고 있는 태양광 또한 중국 주도의 시장 흐름을 바꾸기 위해 주요국들의 R&D 지원이 이어지고 있다.

한국에너지기술평가원 명승엽 PD는 7월 1일 경기도 고양 킨텍스(KINTEX)에서 개최된 ‘2022 PV WORLD FORUM’ 강연자로 나서 ‘탄소중립을 위한 태양광 R&D 로드맵 및 혁신전략’이라는 주제로 발표했다.

글로벌 태양광 시장은 원자재 급등 속에서도 지속적인 성장이 이뤄지고 있다. 2018년 글로벌 신규 태양광 설치량은 104GW였으나 이듬해 115GW, 2020년 139GW, 지난해 173GW를 기록했다. 누적 설치용량은 1TW를 넘어섰으며 중국이 시장을 주도하고 있는 상황에서 현재 미국, 인도, 일본, 유럽을 넘어 전 세계적인 확산 추세에 있다.

명 PD는 “코로나19 이후 탄소중립을 기반으로 한 경제 회복 등 여러 가지 호재로 태양광 시장은 올해 사상 최초 200GW를 넘어설 것으로 예상된다”며, “글로벌 태양광 시장에서 거의 모든 분야에 중국 점유율이 80% 정도다. 중국 자체 생산과 수출은 이 수치에 미치지 못하지만 캄보디아, 베트남, 말레이시아 등의 공장에서 생산, 공급되는 것을 감안하면 착시 현상에 불과하다”고 설명했다.

이어 “중국의 태양광 전 밸류체인 독점이 더욱 심화되고 있다”며, “폴리실리콘, 웨이퍼, 태양전지(셀), 모듈 등 전 분야의 독자적인 밸류체인 구축에 집중하고 있고 최근 수직계열화를 통한 위기 해결에 나서고 있다”고 전했다.

세계 각국... 중국 주도 태양광 시장에 도전

이러한 상황에서 우리나라를 비롯한 세계 주요국은 새로운 기술 개발과 시도로 중국 위주의 시장에 도전장을 내밀고 있다. 명 PD는 먼저 글로벌 태양광 산업 현황과 기술 동향을 살폈다. △고출력 태양광 모듈의 시장 주도 △양면형 모듈 일반화 △페로브스카이트 결정질 실리콘을 활용한 탠덤셀 주도권 경쟁 등을 주요 골자로 했다.

명 PD는 “2년 전부터 중국을 중심으로 웨이퍼 사이즈를 키우면서 400W도 힘들었던 출력이 500W, 600W를 쉽게 넘어서는 고출력 모듈이 시장에 나오고 있다”며, “현재 태양광 모듈 효율은 22%의 시대로 접어들었다”고 전했다.

이어 “하프컷, 멀티버스바 기술 중심의 셀 모듈 전환과 함께 설치 단가 감소로 이러한 고출력 모듈에 대한 방향성은 유지될 것”이라고 전망했다.

최근 태양광 모듈 시장은 양면형 모듈이 뜨거운 감자로 부상했다. 단면 모듈이 놓치고 있는 반사광, 산란광 등을 전기로 생산할 수 있어 동일 면적 대비 발전량 증대를 기대할 수 있는 솔루션으로 주목됐다.

양면형 모듈 전성시대가 올 것이라고 언급한 명 PD는 “2030년에는 양면형 태양전지가 태양전지 시장에서 70%를 차지할 것이고 양면형 모듈이 단면형 모듈 대비 50%를 차지해 그 점유율을 계속해서 넓힐 것”이라며, “최근 주목되고 있는 영농형 태양광에서도 수직펜스형 양면형 태양광 모듈을 적용한 시도가 이뤄지고 있어 그간 태양광 설치 제한에 상당 부분 개선이 기대된다”고 말했다.

태양광에 집중하고 있는 세계 각국이 중국 주도의 시장 흐름을 바꾸기 위한 새로운 시도로 가장 주목하고 있는 것은 새로운 기술이다. 특히, 결정질 실리콘 태양전지 한계율 30%를 뛰어넘는 페로브스카이트 결정질 실리콘 탠덤 태양전지 개발은 현재 총성 없는 치열한 경쟁 속에 있다.

명 PD는 “유무기 복합형 페로브스카이트 물질을 입혀 두 태양전지를 직렬연결(적층)해 전압을 늘리고 효율을 높이는 탠덤 태양전지 기술은 세계적으로 각광받고 있는 기술”이라며, “지난해 11월 독일 베를린에서 29.8%라는 세계 최고 효율 기록이 공식화됐고 조만간 한계율 30%를 거뜬히 뛰어넘을 것”이라고 내다봤다.

이어 “고효율 P타입 PERC 태양전지 중심의 시장에서 올해부터는 새로운 변화 흐름이 감지되고 있다”며, “P타입 양산한계율 23.5~24%, N타입 26%에서 P타입은 이미 양산한계율 도달하고 있다. 아직 양산한계율 여지가 남은 N타입에 대한 기술개발이 중국을 중심으로 시도되고 있다”고 전했다.

미래 태양광 모듈 경쟁력... ‘탠덤셀’, ‘순환경제’

글로벌 2050 탄소중립 실현이라는 목표에 동참하고 있는 우리나라 또한 정책적 지원과 함께 태양광 설치와 R&D 투자가 지속적으로 이어지고 있다.

국내 누적 태양광 설치량은 22GW에 달한다고 말한 명 PD는 “2020년부터 태양광 신규 설치용량이 4GW를 넘었고 올해도 4GW는 넘을 것으로 예상한다”며, “태양광 R&D 예산 또한 꾸준히 증가해 지난해 924억원을 기록, 최초로 900억원이 넘는 R&D 투자가 이뤄졌다”고 전했다.

이어 “중국의 글로벌 밸류체인 독점 가속화에 대응하기 위한 세계 각국의 R&D 노력에 속도가 붙고 있다”며, “우리나라 또한 최근 산업부와 함께 태양광을 포함한 탄소중립 R&D 로드맵을 설정해 태양광이 탄소중립에 어떠한 역할을 해나갈지 심도 있는 논의를 이어가고 있다”고 덧붙였다.

탄소중립 R&D 로드맵에서는 태양전지 양산 효율 40%, 모듈 효울 36%, 보급 평균 효율 34%를 비롯해 제조단가 0.05달러/W, 설치용량 400GW 설치에 대응할 수 있는 기술 개발을 목표로 세웠다.

특히, 2026년 탠덤 태양전지 전환을 위한 퍼스트 무버 전략으로 시장을 주도하기 위한 기술 개발과 특허, 표준 등의 선점으로 중국 중심의 태양광 시장에 대응한다는 계획이다. 또 BIPV를 비롯해 방음벽, 영농형, 수상·해상, 모빌리티, O&M 등 새로운 시장 발굴과 기술 개발을 통해 경쟁력을 키워나갈 것으로 보인다.

새롭게 추가된 전략으로는 저탄소 순환경제 구축 등 친환경 태양광 모듈 개발과 공급 확대다. 무탄소 발전을 넘어 모듈 생산과 재활용에 있어서도 탄소배출을 최소화할 수 있는 전주기 탄소저감 기술이 활발하게 이뤄질 전망이다.

이건오 기자 다른기사 보기