태양광 vs. 풍력의 산업화 비전 입체분석

11개의 신재생에너지원 중 어느 하나 중요하지 않은 것이 있을까? 그래도 신재생에너지 업계와 정부의 ‘시각차’는 늘 밑바닥에 깔려 있는 불순물처럼 따라다닌다. 최근 정부는 태양광, 풍력 기술개발에 2,522억원을 투자한다고 발표했다. 그동안 탁상공론만 하던 태양광 제조장비 국산화, 박막 태양전지 상용화, 대형 해상풍력 등에 처음으로 대규모 R&D 자금이 투입된다. 태양광은 21세기 저탄소 녹색성장의 선도 산업기술로 반도체 산업을 대체할 수 있는 신성장동력 산업이며, 풍력은 향후 수력발전과 같은 많은 잠재력을 갖는 제2의 수력대체 발전원으로 그리드 패리티 달성을 목전에 두고 있다. 태양광 vs. 풍력의 산업화 비전을 다각도로 모색해본다.

이 주 야 기자

신재생에너지 기술개발을 통한 산업화에 쾌속 성장 드라이브가 걸렸다. 국내 대기업과 중소기업, 정부가 힘을 합해 태양광, 풍력, 수소연료전지의 8대 전략과제 기술개발에 향후 3년간 2,522억원을 투자한다. 이와 함께 전략과제에 참여하는 기업은 기술개발을 포함해 생산설비, 단지개발 등에 2013년까지 총 8.5조원을 투자할 계획이다. 이번 전략과제의 두드러진 특징은 태양광 제조장비 국산화, 박막 태양전지 상용화, 대형 해상풍력 등에 처음으로 대규모 R&D 자금이 투입된다는 것이다. 이를 통해 태양광의 경우 2013년 세계 최고효율의 박막 태양전지 개발, 2015년 국산 실리콘계 태양전지 제조장비의 세계시장 20% 점유가 가능할 전망이다. 또한 세계에서 다섯 번째로 큰 5MW급 해상풍력발전기를 개발하며, 플랜트 연계형 발전용 연료전지 상용화 및 수출산업화를 통해 2020년 세계시장의 24% 점유목표를 달성할 계획이다. 기업들의 참여도 적극성을 띄고 있다. LG전자, LG마이크론, 효성중공업, 현대자동차, 삼성SDI, 두산중공업 등 국내 대기업과 50여개 중견·중소기업들이 신재생에너지 산업화에 본격적으로 뛰어들었다.

태양광·풍력 산업화 쾌속 성장 드라이브

현재 급성장 중인 태양광 산업은 반도체, LCD의 뒤를 이을 신성장동력으로 기대되고 있으며, 전략적 기술개발을 통해 태양광 산업화가 본격적으로 추진되고 있다. 실리콘 결정질 태양전지의 경우, 원재료→태양전지→모듈에 이르는 국내 일관생산체제가 구축되어 있으나 태양전지 및 모듈제조 핵심장비를 수입에 의존함으로써 국내업체의 단가인하 및 생산성 향상에 장애요소가 되고 있다.

또한 현재 실리콘계 태양전지가 전 세계 시장의 92%를 차지하고 있으나 실리콘 공급부족에 따른 가격 폭등으로 인해 차세대 박막 태양전지에 대한 관심이 제고되고 있다. 박막의 경우, 전 세계적으로 상용화 초기단계로 집중적인 기술개발을 통한 세계시장 선점이 기대되는 분야이기도 하다. 이러한 상황을 반영해 태양광 분야의 전략기술 개발과제에는 태양전지용 폴리실리콘 제조장비 개발, 결정질 실리콘 태양전지 저가 고효율화 및 제조장비 개발 등 장비 국산화 과제와 저가격 대면적 실리콘 박막 태양전지 제조기술 개발, 유리기판 CIGS계 박막 태양전지 모듈 제조기술 개발 등 박막 태양전지 상용화 기술개발이 추진된다. 계획대로라면 2013년까지 세계 최고효율(12%) 및 최저원가(0.8달러/W)인 실리콘계 박막 태양전지 모듈이 개발되고, 2015년까지 CIGS 태양전지 세계시장 20% 점유율과 2015년 실리콘계 태양전지 제조장비 시장의 20% 점유가 가능할 것으로 보고 있다.

한편 풍력은 경제성 확보를 위해 대형화 추세로 가고 있으며, 최근 육상풍력의 입지 포화로 대규모 단지건설이 가능한 해상풍력이 대안으로 부상하고 있다. 이에 풍력분야 전략기술 개발과제는 세계적으로도 기술개발 초기단계인 5MW급 대형 해상풍력발전기 개발을 추진함으로써 기존의 추격자형 연구개발에서 벗어나 적어도 세계시장 흐름과 동등하게 갈 수 있는 연구개발 역량을 확보할 계획이다. 특히 핵심부품 국산화율 80% 이상, 세계 최장의 블레이드 제작기술 확보, 저풍속 환경 고발전효율 기술, 예방진단 기능을 통한 고신뢰성 확보 기술 등 국내 풍력발전 기술력의 획기적 업그레이드가 기대되며, 또한 기술개발 성공가능성 및 풍력발전 산업화 등 파급효과를 극대화하기 위해 부품업체와 시스템 업체, 운송·설치업체, 수요업체간의 공동참여로 사업이 추진된다. 특히 우리나라가 세계에서 5번째로 개발하게 되는 5MW 급 해상풍력발전기의 경우, 상용화시 2015년 5,500억원(275MW 생산기준)의 국산대체 효과와 1조원 규모의 산업유발 효과가 기대되고 있어 업계는 희망에 부풀어 있다.

국내 태양광 기술수준은 100점 만점에 80점

국내 태양광 기술은 태양광 선진국인 일본, 미국, 독일 등에 비해 기술과 규모면에서 상당한 격차를 보이고 있는 것이 현실이다.

신재생에너지 RD&D 전략 2030 자료에 의하면, 2006년 12월 국내 기술수준조사에서 일본, 미국, 독일 등 선진국의 기술수준을 100%로 했을 때, 단결정 기판, 단결정 실리콘 태양전지 및 모듈, 가정용 및 산업용 PCS, 시스템 및 시공 분야 등에서 85% 이상의 수준으로 평가했다. 이어 2007년에 실시한 태양광 관련 전문가들에 대한 설문조사 결과 국내 태양광 기술은 ‘개발된 기술이 상업화되어 현장에 적용 후 성능의 실증 연구가 이루어지는 수준’으로 71% 수준으로 평가되었으며, 전체 국산화율은 설계분야에서 70%, 제작/생산 분야에서 68% 정도인 것으로 나타났다. 2008년 7월말 기준으로 현재 가동 중인 176MW의 태양광발전소 중 국산모듈 사용 비중은 25%, 196MW의 풍력발전기 중 국산 발전기는 750kW로 0.4%에 머물러 있다. 최근에는 산업계의 태양광에 대한 관심이 집중되면서 기존의 웨이퍼, 반도체, 디스플레이, 장비분야 등을 바탕으로 산업화 기반이 확연하게 조성되고 있는 분위기다. 익히 알고 있듯이 태양광 기술은 폴리실리콘 등의 소재, 태양전지 등의 반도체산업, 인버터 및 전기제어시스템 등의 중전기산업, 건자재 일체형 모듈, 건축물 적용 및 설치 등 전기공사 및 건설 산업과 같이 여러 산업의 복합적인 성격이 혼재되어 있어 타 산업과의 연관성이 매우 높은 산업이다. 따라서 국내 태양광 산업이 실리콘 원소재부터 시스템 설치에 이르기까지 산업의 수직계열화를 달성한다면 태양전지 생산, 설치, 판매 및 유지보수를 통해 관련 산업의 활성화, 신규 고용창출 등 국민경제에 미치는 파급 효과는 매우 클 것이라는 기대가 지배적이다.

국내 태양광 산업이 세계시장 석권할 것으로 낙관

국내 태양광발전 산업은 2004년 이후 정부의 지속적인 지원에 따라 소재, 모듈분야 등에서 대기업의 참여가 활발해지면서 산업 활성화 단계에 진입했다. 전 세계 평균을 크게 상회하는 급속한 성장률을 보이고 있는 국내 태양광산업은 2004년 2.6MW, 2005년 5MW, 2006년 22MW에 이어 2007년에는 50MW 이상을 달성하리라는 기대를 저버리지 않고 2008년 12월 현재 300MW를 달성하며, 세계적으로도 유례를 찾아볼 수 없는 초스피드 성장으로 해외에서도 국내 보급시장에 지대한 관심을 보이고 있다. 국내 태양광 시장은 정부의 강력한 의지, 반도체 및 디스플레이 산업의 우수한 인프라, 중전기 및 전력제어 분야의 양호한 산업 및 기술력, 관련분야의 풍부한 우수기술 인력 등의 강점을 바탕으로 최근 수년간 괄목할 만한 성장을 거두고 있다. 정부에서는 태양광을 3대 중점과제로 선정해 여러 가지 지원을 추진 중에 있으며, 특히 2012년까지 1.3GW를 보급할 계획이다. 참고로 일본의 경우 2030년에 태양광 보급목표가 56GW(원자력 100만kW 56기에 해당)다. 2007년 태양광 전문가들을 대상으로 한 설문조사에 따르면 2020년 국내 보급규모는 4GW, 2030년에는 18GW, 수출규모는 2020년에 연간 1조4,000억 원, 2030년에 연간 6조원에 이를 것으로 전망된다.

전 세계 태양광 시장의 급격한 팽창에 따른 태양광 선진국 업체들의 급속한 성장은 국내 기업의 국제경쟁력 부족, 국가별·업체별 전략적 제휴 및 대기업 진출에 따른 경쟁심화를 야기 시킬 수 있고, 또한 중국·대만 업체의 신규진출로 해외에서의 경쟁도 심화될 것으로 우려된다. 하지만 국내보급계획 및 정부지원예산의 증가, 수출대상 시장 증가, 태양전지 설비 저가구입 기회, 인접국가의 시장 확대는 국내 태양광 산업의 발전에 긍정적인 요소로 작용할 수 있다는 의견도 나오고 있다. 장기적으로는 국내 태양광 산업이 세계시장을 석권할 것으로 전문가들은 낙관하고 있다. 그 첫 번째 근거는 국내 반도체산업의 인프라는 태양전지 셀 제조설비의 초기 투자비용을 절대적으로 줄일 수 있고, 두 번째, 화학산업과 유리산업은 태양전지 모듈 제조의 코스트 다운에 기여하며, 세 번째는 PV PCS의 제조에 국내 중전기 산업 노하우가 크게 기여할 수 있기 때문이다.

세계 태양광시장 지배 위한 국가별 경쟁 치열

포톤컨설팅에 따르면 세계 태양광발전 관련 시장규모는 2007년 300억달러에서 2010년 1,200억달러로 늘어나 연평균 43%의 성장률을 기록할 전망이다. 이 같은 전망치는 2008년 800~900억달러로 예상되는 D램과 플래시메모리 등 반도체 시장규모를 2010년에 뛰어넘는 규모로 세계 태양전지와 모듈 생산량은 2007년 4GW에서 2010년 23.3GW까지 증가하고, 2012년에는 37GW에 달할 것으로 추정된다.

태양전지(셀, 모듈) 시장규모는 2005년의 37억달러에서 5년간 연평균 23%의 성장을 보여 2010년에는 118억달러로 확대될 전망이다. 또한 국가별 태양광발전량은 2010년 독일이 2.9GW로 가장 많을 것으로 전망되고, 그 뒤를 이어 미국 2.36GW, 스페인 1.45GW, 이탈리아 1.1GW, 프랑스 0.85GW, 한국 0.85GW, 일본 0.55GW의 순이 될 것으로 보인다. KDB 자료에 의하면 2006년 현재 독일, 일본, 미국 3국이 세계 태양광발전의 80%를 차지하고 있는 상황에서 독일이 55%(959MW, 용량기준)를 차지해 세계시장을 주도하고 있으며, 다음으로 일본 17%(297MW), 미국 8%(140MW)의 순서로 시장을 점유하고 있는 것을 알 수 있다. 핵심 부문인 태양전지는 반도체, LCD 기반기술이 뛰어난 일본이 세계시장을 주도하고 있는 가운데, 일본(46%)과 독일(14.5%) 양국이 세계 시장의 60%가 넘는 비중을 차지하고 있다. 독일은 2005년 이후 일본을 제치고 세계 1위 태양광발전 국가로 부상했다. 2005년 기준 세계 태양광발전 누적 시설 점유율은 독일(38.6%), 일본(38.4%), 미국(12.9%)의 순서로 2006년 독일의 태양전지 설치량도 959MW로 세계 시장의 55%를 차지하고 있다. 이 같은 급성장 배경에는 100만호 보급, 고정가격구매제도, 저리융자 및 R&D 투자 확대 등을 들 수 있다. 1999~2003년까지 실시된 ‘태양광 지붕주택 100만호 보급 프로그램’에 의해 저리의 설치비용 융자제도 및 고정가격 구매제도를 실시했다. 핵심 기술 확보를 위해 2004년 이후 정부 주도의 R&D 투자를 확대해 R&D 투자 예산을 2002년 3,003백만 달러, 2005년 5,093만 달러로 확대해 기술개발에 주력했다. 태양광 발전시스템에 약 100억유로, 실리콘, 태양전지 등에 10억유로 이상을 투자한 결과 세계 2위의 큐셀과 세계 6위의 RWE Schott 등 태양전지 분야의 글로벌 기업을 탄생시켰다. 최근 10년간 일본은 태양광 발전 분야의 설비 용량, 축적된 기술과 지식 측면에서 세계적 국가로 성장했다. 이는 정부 주도로 수십년전부터 태양광 산업에 대한 대규모 R&D 투자가 이루어진 결과다.

신재생에너지 관련 예산 중 약 70%를 태양광발전에 집중 투자하고 있는 일본의 2000~2005년 일본 정부의 태양광 분야 R&D 투자규모는 독일의 2.9배, 미국의 1.5배를 지원했다. 2005년 현재 일본내 태양광 발전량의 87.8%는 주택용으로 최근 정부 및 지자체의 설치보조금 감소 추세에도 불구하고 주택용 태양광시스템은 매년 6~7만 가구씩 증가추세를 보이고 있다. 주택용 전기요금은 한국 등에 비해 3배 이상 높아 태양광발전의 가격 경쟁력이 높으며, 건축업체 등이 에너지 절약형 주택을 개발하고 금융기관에서도 태양광 주택에 대한 이자율 혜택 제도를 적극적으로 도입해 환경 문제에 대한 전 국민적 인식이 확산돼 있다.

SOLAR TODAY 이주야 편집팀장/ Tel. 02-719-6931/ Email. st@infothe.com

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