[에너지기술평가원 명승엽 PD] 태양광 산업 또한 중국을 견제하기 위한 미국의 자세는 확고하다. IRA 시행 이후 미국 내 태양광 생산 투자가 확연히 늘었으며 이는 설치용량과 일자리 창출에도 영향을 미치고 있다. 미국의 올해 태양광 신규 설치용량은 35GW 규모에 달할 예정이며 신규설치용량 점유율에서도 가스, 풍력에 앞서 1위를 유지할 것으로 보인다.

중국은 2023년에만 97GW의 태양광이 신규 설치됐으며 누적 490GW를 달성했다. 태양광 모듈뿐만 아니라 글로벌 인버터 시장에서도 2022년 기준 86%의 점유율을 확보하는 등 중국 주도의 시장으로 이끌어가고 있다.

이러한 가운데 탄소중립 달성을 위한 유럽의 태양광 보급 정책과 공정한 에너지 전환을 위한 정부 지원은 좋은 인사이트가 되고 있다.

#1. 미국 IRA 시행 1년… 태양광 제조 투자 쇄도, 그러나 탄소중립 여전히 부족

미국태양광산업협회(SEIA)에서는 2022년 8월 인플레이션 감축법(IRA) 통과 이후 1년 동안 155GW 규모의 태양광 생산용량과 65GWh 규모의 ESS 생산용량 확보를 위한 200억달러 규모의 투자가 발표됐다고 분석했다. 태양광 투자 발표는 무려 51개 제조시설에 달하며, 세부적으로는 잉곳·웨이퍼 20GW, 태양전지 43GW, 모듈 85GW, 인버터 7GW 제조시설 확보 예정이다. 14개의 신규 또는 확장 시설에서 ESS 생산 계획도 발표됐다.

2033년까지 설치될 총 태양광 누적 설치용량은 669GW로 非IRA 시나리오보다 160GW 증가할 것으로 예상된다. 향후 10년간 1,440억달러의 신규 투자가 추가돼 총 민간부문 투자가 5,650억달러에 도달할 것으로 전망된다. 이에 따른 신규 태양광 일자리 창출효과는 총 13만7,000개로 분석되는데, 제조 분야만 10만개의 일자리를 제공할 것으로 기대되고 있다.

한국수출입은행의 2023년 상반기 태양광산업 동향에 따르면, 미국의 IRA 법안은 첨단제조 생산세액공제(AMPC) 및 투자세액공제(ITC)를 통해 태양광 설비투자 비용을 낮춰 미국산 제품이 중국산 제품과 경쟁 가능한 수준으로 만들어 주는 가장 현실적인 지원이라고 분석하고 있다. 태양광 제조 투자의 원동력은 IRA 내의 생산세액공제(PTC, Production Tax Credit)인데, 이전에 풍력발전소에 제공됐던 혜택이 태양광으로도 확대됐다. 재생에너지 PTC는 2024년 말까지 지원받을 수 있다.

국내에선 한화솔루션이 IRA를 겨냥해서 미국에 잉곳, 웨이퍼, 태양전지, 모듈 및 봉지재를 포함한 수직계열 투자를 발표했다. 동시에 미국 REC 폴리실리콘의 지분을 매입해 최대주주로 부상하면서 전반적인 미국 내 공급망을 확보했다. 계획대로라면 모제스레이크(Moses Lake)에 있는 REC 실리콘 공장을 2023년부터 재가동해 폴리실리콘을 연간 16만MT 규모로 생산한다.

아울러 3조2,000억원을 투자해 조지아주 카터스 빌에 3.3GW 규모의 잉곳·웨이퍼, 태양전지, 모듈을 생산하는 솔라허브(Solarhub)를 건설하고, 현재 1.9GW 규모의 조지아주 달튼(Darton) 공장의 모듈 생산용량은 8.4GW로 증설한다. 2025년부터 잉곳·웨이퍼, 태양전지 공장이 양산을 개시하면 세금공제액이 2023년 1,590억원에서 2026년 1조590억원으로 급증할 것으로 예상된다.

2023년 8월, 미국 상무부에서 동남아 수입 태양광 모듈에 대한 우회관세 부과 대상 결과를 발표했는데 한화솔루션은 규정을 준수해 관세가 면제된다. 우회관세 판단기준은 △중국산 웨이퍼를 적용해 동남아시아 4개국에서 생산된 태양전지로 구성된 모듈 혹은 △지정된 6개 주요 부품소재 중 2개 이상이 중국산인 모듈이다. 여기에서 6개 주요 부품소재는 은(Ag) 페이스트, 알루미늄 프레임(Al Frame), 유리, 백시트(Backsheet), EVA 봉지재 시트, 정션박스(Junction Box)이다.

캄보디아의 BYD홍콩(BYD Hong Kong)과 뉴이스트솔라(New East Solar), 태국의 캐내디안솔라(Canadian Solar)와 트리나솔라(Trina Solar), 론지솔라(LONGi Solar)의 베트남 자회사인 비나솔라테크놀로지(Vina Solar Technology) 등 중국 관련 5개 기업이 우회 기업으로 최종 판정돼 미국에서 2024년 6월부터 최소 30%의 반덤핑 및 상계관세(AD/CVD)를 부과받게 된다. 현재 미국 시장에서 동남아 수입 모듈이 80%를 차지하고 있는 상황을 고려할 때, 한화솔루션이 향후 미국 시장에서 반사이익을 얻을 것이란 전망이 나온다.

블룸버그(BNEF, Bloomberg New Energy Finance)의 최신 보고서(New Energy Outlook: US)에서는 미국의 IRA는 태양광 제조업 활성화에는 좋지만 탄소중립에는 여전히 부족하다고 분석하고 있다. 3,690억달러의 IRA 인센티브에 힘입어 미국은 목표대로 2050년까지 탄소중립 중심의 경제를 구축할 수 있는데, 가장 저렴한 방법은 태양광과 풍력 발전에 대한 투자를 확대하는 것이라고 권장하고 있다. 이를 위해서는 2050년까지 태양광 누적설치용량 2.1TW와 풍력 1.2TW가 요구된다.

그러나 2021년에 대비 에너지 분야 탄소배출량 감소에 대해서는 IRA는 2035년까지 40%, 2050년까지 55%만 줄이도록 제한적이기 때문에 탄소중립 실현을 위해서는 보다 명확하고 엄격한 탈탄소화 정책이 필요하다고 주장한다. IRA가 재정적 혜택을 제공하는 동안 미국의 계통 인프라 개선과 신기술에 대한 지원 확대가 필요하다고 강조하고 있다. 우공이산(愚公移山)이라는 사자성어가 있듯이 미국의 태양광 제조업 패권확보와 탄소중립 실현의 성패는 일관성 있는 정부 정책과 지속적인 기술 혁신으로 좌우될 것이다.

한편, 미국 에너지정보청(EIA)의 최신 보고에 따르면, 2023년 상반기 미국에서 16.8GW의 신규 유틸리티 규모 발전용량이 추가됐다. 이 중 태양광이 35%인 5.9GW로 가장 큰 점유율을 차지했는데 플로리다주가 전체 유틸리티 규모 태양광 설치의 25%를 기록하며 이를 주도했다. 지역 유틸리티인 플로리다 전력 및 조명(FPL)이 유틸리티 규모 태양광 지역설치의 80% 가까이 기여한 덕분이다.

미국의 높은 금리와 태양광 공급망 이슈로 상반기 신규설치 계획 중 4.6GW 수준이 지연된 것으로 분석된다. 이에 따라 2023년 연간 유틸리티 규모 태양광 설치 전망치를 연초에 발표했던 29.1GW에서 3.9GW 하향된 25.2GW로 수정했다. 즉, 태양광은 하반기에 19.3GW 추가 설치돼 총 35.2GW의 유틸리티 규모 신규발전용량의 55%를 차지할 전망이다.

참고로 2023년 상반기 미국 유틸리티 규모 신규설치용량 2위는 가스발전이 34%(5.7GW)의 점유율로 차지했으며, 3위는 19% 점유율의 풍력(3.2GW)이 차지했다. 2023년 전체 전망치는 2위 ESS 9.6GW, 3위 풍력 8.1GW, 4위 가스발전 7.8GW, 5위 원자력 순이다.

#2. 우드맥킨지, 2022년 글로벌 태양광 인버터 출하량 순위 발표… 중국 천하

우드맥킨지(Wood Mackenzie)의 최신 분석에 따르면, 2022년 글로벌 태양광 인버터 시장은 중국 8개사를 비롯한 상위 10개사가 86%의 점유율로 주도했다. 이는 전년 대비 4%p 증가한 수치로 다른 태양광 밸류체인과 마찬가지로 인버터 시장에서도 대형기업의 글로벌 시장점유율이 증가하고 있음을 보여준다. 2022년에 들어서 팬데믹으로 유발된 글로벌 반도체 칩 수급 부족 및 공급망 위기가 완화되면서, 글로벌 인버터 출하량은 전년 대비 48% 증가한 333GWAC를 기록했다.

2021년 대비 상위 8개사의 이름에 변동은 없으며, 단지 3위 진롱솔리스(Ginlong Solis)와 4위 그로와트(Growatt)가 순위를 서로 맞바꿨다. 부동의 글로벌 1위와 2위는 각각 중국의 화웨이(Huawei)와 선그로우(Sungrow)로 8년 연속 유지되고 있다. 1위 화웨이가 점유율 29%(출하량 +83%, 점유율 +6%p), 2위 선그로우가 점유율 23%(출하량 +56%, 점유율 +2%p)로 글로벌 점유율의 절반 이상인 52%를 차지했다.

상위 5개사 모두 중국 기업들로 글로벌 점유율의 71%인 출하량 200GWAC를 기록하며 점유율이 전년 대비 8%p 증가했다. 非중국 기업은 2021년 4개사였으나 2022년에는 2개사로 축소됐다. 글로벌 6위와 7위를 독일의 SMA와 스페인의 파워일렉트로닉스(Power Electronics)가 2년 연속 유지했다. 2021년에는 9위와 10위를 이스라엘의 솔라엣지(SolarEdge)와 일본의 TMEIC가 각각 차지했으나, 2022년에는 중국의 Aiswei(SMA 중국 자회사)와 Sofar Solar가 처음으로 10위안에 진입했다. 따라서 2022년 중국 기업들의 글로벌 인버터 시장점유율은 2021년 76% 대비 증가한 것으로 파악된다.

아시아 태평양 지역이 글로벌 태양광 인버터 시장의 50%(출하량 +44%)인 130GWAC를 차지했다. 2021년과 비슷한 점유율로 판매량은 중국, 인도, 일본, 호주 순이다. 유럽 시장이 전쟁에 의한 에너지 안보 위기로 급증해 28%(출하량 +82%, 점유율 +5%p)를 차지했으며, 미국은 13%로 점유율이 유지되고 있는데, 특징은 수요의 10%가 ESS 연계 하이브리드 인버터라는 것이다.

중소기업 중심의 국내 태양광 인버터 산업은 글로벌 태양광 시장 확대에도 불구하고, 국내 인버터 사용을 권장하는 태양광 SPC 사업 등의 축소와 제품가격 등 경쟁력 열위로 시장에서 점차 점유율을 상실하는 안타까운 현실이다.

한국에너지기술평가원에서는 국내시장에서의 태양광 인버터 국산화율 제고 도모를 위해 2022년부터 태양광 설치단가와 LCOE 경쟁력 확보를 위한 700W+ 고출력 모듈용 인버터 개발 및 실증 과제를 추진 중에 있다. 지능형 인버터를 사이버 공격으로부터 보호하고 국산 인버터 제품의 차별화를 위한 반도체 칩 삽입 등 사이버 보안 기술개발을 지원하고 있다.

#3. 중국 태양광 폐모듈 재활용 시스템 설정 지침 발표… 에기평의 관련 R&D 추진방향은?

중국 NEA(National Energy Administration)에서 발표한 2023년 7월 중국의 태양광 누적설치용량은 490GW로 2023년에만 97GW가 신규 설치됐다. 태양광과 풍력의 총 누적 설치용량은 880GW에 달해 중국 정부가 수립했던 2030년 재생에너지(태양광+풍력) 누적 설치용량 1.2TW 달성 목표를 5년 앞당겨 달성할 전망이다.

당연히 태양광 모듈과 풍력 설비의 폐기량도 급증할 것으로 예상되는데, 그린피스(Greenpeace)에 따르면, 중국은 2040년까지 250GW 태양광 모듈과 280GW 풍력 터빈 폐기 예정이다. 이에 중국 국가발전개혁위원회(NDRC)는 태양광 폐모듈 및 풍력 발전설비 재활용 시스템을 설정하기 위한 지침을 발표했다. 2025년까지 예상 폐기물에 대한 기술표준 및 산업 클러스터를 구축하고, 2030년까지 해체 규모에 맞는 성숙한 국가 재활용 기술 시스템 구축을 목표로 한다.

태양광 모듈의 제조에 있어서 폐모듈의 분해, 운송 및 재활용이 용이한 경량 제품 개발과 촉진을 목표로 Green Design Demonstration Enterprises를 만들 계획이다. 모듈 제조 분야에서는 신제품의 안전과 품질을 보장하면서 제품 설계 및 생산 공정에서 재활용 소재 사용을 우선시하도록 권장한다. 또한, 모듈 제조업체에게 자체적으로나 재활용 서비스 제공업체와 협력해 폐모듈 재활용 체계를 구축하도록 권장한다. 이에 따라 중국의 태양광 순환경제 구축을 위한 모듈 재활용/재사용 등의 새로운 사업이 활성화될 것으로 예상된다.

예를 들면, 중국 진코솔라(Jinko Solar)의 경우 최근 12MW 규모의 태양광 폐모듈 재활용 시설을 구축했다. Pyrolysis 기반의 물리적·화학적 분해 방법을 혼합 적용해 폐모듈을 장당 8분의 빠른 속도로 처리하면서 은, 실리콘, 구리 등의 유가금속에 대한 95%의 높은 회수율을 주장한다. 알루미늄 프레임, 정션박스, 백시트, 유리, 리본(Ribbon), 태양전지 등을 물리적인 방법으로 분리한 후, 태양전지의 구성 성분 재활용에는 화학적 용해-추출 및 열분해 방법을 사용한다.

참고로 Rystad Energy에 따르면, 태양광 수요 증가에 따라 태양광 재활용 시장가치가 현재 태양광 투자의 0.08%에서 2040년까지 6%로 비중이 증가할 것으로 예상한다. 2030년까지 재활용 시장은 연간 2,700만톤 규모 27억달러 가치로 성장하며, 2050년까지는 800억달러 규모로 성장 가능하다고 전망한다. 프레임의 알루미늄과 태양전지 전극으로 사용되는 은이 유가금속 회수의 양대 축인데, 이는 광업 부문의 부담을 완화하고 전반적인 측면에서 태양광의 탄소발자국(Carbon Footprint)을 줄이는 데 기여할 것이다.

국내의 경우, 2023년 1월 개최된 제14회 국정현안관계장관회의에서 태양광 폐패널 관리 강화방안을 심의·확정했다. 태양광 폐모듈 재활용·재사용 비율을 3년 내 EU 수준인 80% 이상으로 개선하는 목표를 발표했다.

국내 연간 태양광 폐모듈 발생량은 2020년 37.4톤, 2021년 261톤, 2022년 150톤이다. 재사용 없이 전량 재활용할 경우 2025년에는 1,223톤, 2032년에는 9,632톤으로 재활용 물량이 증가할 전망이다. 또한, 태양광 모듈을 환경성보장제(EcoAS) 사전관리 대상에 포함하고 공공기관은 환경성보장제 적격 모듈을 사용하도록 하는 등 재활용이 쉬운 모듈을 생산하도록 유도할 방침이다.

환경성보장제는 제품의 재활용 용이성은 높이고 유해물 사용량은 줄이고자 설계·생산·폐기 전 과정을 관리하는 제도로 이전에는 태양광 모듈은 사후관리 대상에만 해당됐다. 태양광 폐모듈 재활용 비율뿐 아니라 재사용 비율을 높이는 방안도 마련할 계획이다.

한국에너지기술평가원에서는 2023년 하반기부터 태양광 산업의 저탄소 순환경제 구축을 목표로 임무형 R&D를 지원한다. 우선 국산 태양광 모듈의 수출경쟁력을 강화하기 위해 친환경 태양광 모듈 소재·공정 및 재활용 기술개발을 통한 저탄소 모듈 기술을 개발한다. 현재의 국산 태양광 모듈 대비 전주기 탄소배출량(LCA, Life Cycle Assessment 기준) 20% 절감을 목표로 한다.

유럽과 미국 등이 중국산 모듈의 수입을 견제하기 위해서 태양광 모듈에 대한 전주기 탄소배출량에 기반한탄소국경조정세(CBAM) 부과를 추진하고 있기 때문에 국내 기업들의 능동적인 대처가 요구된다. 재활용이 용이한 모듈 설계 및 소재 기술개발과 더불어 유해가스·폐수 및 탄소 발생이 적은 재활용 공정 기술개발도 수행한다. 주요 유가금속의 회수율은 95% 이상을 지향한다.

임무형 R&D로 모듈의 전주기 이력관리 기술도 개발한다. 그동안 재사용 기술개발을 위해 노후·불량 모듈의 출력을 복구한 에코(Eco) 모듈 기술개발을 추진해왔다. 이를 통해 초기출력의 90% 이상으로 복구가 가능한 노후·불량 유형을 정리하고, 유형별 복구 비용과 장기신뢰성 평가항목을 도출했다. 에코 모듈의 장기신뢰성 실증연구도 병행됐다.

국내에서 태양광 모듈 재사용이 활성화되려면 내구성이 보장되는 경쟁력 있는 복구 기술 및 비용의 확보와 더불어 재사용 모듈의 표준 및 인증체계가 구축돼야 한다. 후자를 위해서는 무엇보다도 모듈의 전주기 이력관리 시스템의 구축이 필요하다. 모듈의 전주기 이력관리 시스템이 제대로 구축되지 않은 상태에서 섣불리 재사용 모듈의 인증을 추진한다면, 수억 장의 해외(중국과 일본) 중고모듈이 국내로 유입되는 빗장을 열어줄 수 있으므로 심각하게 우려된다.

#4. 유럽, 태양광 설치 가속화 위한 신규 정책 지원… G7 “태양은 가득히!”

독일 연방 정부는 독일연방경제및기후보호부(BMWK)의 입법 ‘태양광 패키지1’을 승인했다. 2023년 7월 태양광 누적설치용량 75GW를 도달한 상황에서 2030년까지 215GW 누적설치 목표를 달성할 수 있도록 지원한다. 2026년까지 연간 22GW(지상용 11GW + 지붕용 11GW)의 태양광 신규 설치를 추구하며 관료적 장벽을 제거해 태양광 인·허가 절차를 대폭 간소화한다.

영농형, 수상 및 주차장 태양광 등을 촉진하고자, 최대 3GW인 공간의 병행 사용을 촉진하기 위한 별도의 입찰제도를 도입할 계획이다. 단 농지의 태양광 확장은 2030년까지 최대 80GW로 제한한다. 지붕(옥상) 태양광 11GW 보급을 위해 기존의 간소화된 지상용 태양광 시스템 계통연결 절차가 지붕(옥상) 태양광 시스템으로 확장되고, 소형 태양광 시스템에 대한 직접 마케팅 액세스도 간소화되며, 최대 25kW 시스템에 대한 기술 장비 요구사항도 완화된다.

시스템 인증서는 270kW 이상의 병입(Feed-in) 용량 또는 500kW 이상의 설치용량에서만 필요하다. 이전 EEG수정안(Renewable Energy Sources 2023)은 지상용 태양광 발전 시스템의 리파워링(Re-powering)에 대한 새로운 전원 재공급 규정을 도입했는데, 이제는 지붕(옥상) 시스템으로 확장돼 원래의 병입 요금을 유지하면서 기존 모듈을 고성능 모듈로 교체 가능하다.

기축 건물의 태양광 이용도 촉진하며 커뮤니티 태양광 모델도 장려한다. 간단한 플러그앤플레이(Plug & Play) 발코니 태양광 승인 시스템도 도입한다. 신규 시스템의 계통연결 가속화를 위해서는 태양광의 간소화된 계통연결 허용치를 현재 최대 10.8kW에서 30kW로 확장하며, 계통운영자가 4주 이내에 이러한 요청에 응답하지 않는 경우 사업자는 시스템을 계통에 연결 가능해진다. 경제부는 태양광 전략의 추가 조치를 구현하기 위해 ‘태양광 패키지2’도 개발하고 있다.

한편, 독일연방경제및기후보호부는 탄소중립 기술의 제조를 지원할 법적 지침 근거를 발표했다. 유럽위원회(EC)의 임시 위기 및 전환 프레임워크(TCTF)에 따라 태양광 모듈, 배터리, 풍력 터빈 및 히트 펌프를 포함한 기술의 제조에 대한 보조금을 국가가 제공하는 법적 근거를 제공하는 목적이다. 이를 통해 국가 지원법에 따라 유럽위원회에 통지할 필요 없이도 탄소중립 기술에 대한 투자를 촉진하기 위한 전략적 관심 분야 및 기술에 대한 투자 승인이 가능하다. 자금은 직접 보조금, 세금 혜택 또는 태양광 모듈, 배터리, 풍력 터빈 및 히트펌프의 현지 제조를 위한 대출의 형태로 지원될 것 같다.

프랑스 정부는 CNTE(Council National for Transition Ecological)에 수정된 재생에너지 및 태양광 설치목표를 개략적으로 설명하는 신규계획을 발표했다. 에너지전환 예산을 기존 300억유로에서 370억유로로 증액하고, 태양광 누적 설치용량 목표는 2030년 48.1GW, 2050년 140GW(황무지 45GW, 산지 및 농지 45GW, 지붕 35GW, 자가소비 주택 12GW)로 설정했다. 2023년 3월 프랑스의 태양광 누적 설치용량은 17.2GW이므로 2030년 목표달성을 위해서는 연간 3.7~5.5GW의 신규설치가 필요하다.

이탈리아 환경에너지보안부(MASE)는 국가 에너지 및 기후 통합 계획(PNIEC 또는 NECP)의 수정안을 발표했다. 2030년까지 국가전력 중 재생에너지의 비중을 65%까지 확대하는 것이 핵심이다. 재생에너지가 냉난방 분야의 37%, 운송 분야의 31%, 산업용 수소의 42%까지 기여할 것으로 내다본다. 이탈리아는 2024년 6월까지 유럽연합(EU)에 수정된 PNIEC에 대한 최종 승인을 받을 것으로 예상된다. 이를 위해 2030년까지 85GW의 재생에너지 누적설치가 필요한데, 2022년 기준 이탈리아의 태양광 누적설치용량은 25GW를 약간 상회해 25.4GW를 기록한 우리나라와 비슷한 수준이다(출처: 산업부).

이탈리아 환경에너지보안부는 저소득 가정이 자가소비용 태양광을 설치할 수 있도록 최대 2억유로의 재정적 지원을 제공하는 법령도 발표했다. 지원대상은 연간소득 1만5,000유로 미만인 가족이거나 최소 4명의 부양 자녀가 있는 연간소득 3만유로 미만의 가족이다. 2~6kW 용량의 태양광발전 시스템은 법령에 따라 자본 보조금으로 인정되고, 수혜자가 법적 소유권을 가진 지붕, 표면 및 공간에 설치가 가능하다.

이 법령은 회계 법원의 승인을 받으면 즉시 발효가 가능하다. 지원은 2024년과 2025년에 주로 빈곤한 남부 지역에 집중될 전망이다. 국가가 저소득 가정에 자가소비용 태양광 설치를 지원해 공정한 에너지 안보를 추구하고 재생에너지로의 전환을 실천한다고 하니 과연 G7 국가의 품격이 느껴진다.