신재생에너지는 「신에너지 및 재생에너지 이용·개발·보급 촉진법 제2조 」에 의해 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 강수, 생물유기체 등을 포함하는 재생가능한 에너지를 변환시키는 것으로 11개 분야로 나뉜다.
1997년 12월 11일에 개최된 온실 가스의 배출과 제거에 관해 통계를 작성하고 온실가스를 줄이도록 노력하기 위한 국제적 협약인 ‘교토의정서’가 채택됐다. 이산화탄소의 배출량이 세계에서 9번째인 우리나라도 제 2차 이행기간인 2013년~2017년부터 의무부담 압력이 거세질 것으로 전망하고 있다. 따라서 앞으로 신재생에너지의 관심과 정부차원의 투자 및 지원이 불가피한 상황으로 국제유가가 100달러에 육박한 지금 에너지의 의존도가 높은 우리나라에게 이번 미래에너지 시장의 확대는 기회라 할 수 있다.
신재생에너지는 태양광, 풍력 등 재생 가능한 에너지원으로 구성되며 화석연료 사용에 의한 CO₂발생이 거의 없어 친환경형 청정에너지이지만 시장창출 및 경제성 확보를 위한 장기적인 개발 보급 정책을 필요로 한다는 문제점도 갖고 있다.
-태양광 발전
태양광 발전은 태양광을 직접 전기에너지로 변환시키는 기술로 햇빛을 받으면 광전효과에 의해 전기를 발생하는 태양전지를 이용한 발전방식으로써 태양전지(Solar Cell)로 구성된 모듈(Module)과 축전지 및 전력변환장치로 구성된다.
발전원리는 태양에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지로서 금속과 반도체의 접촉면 또는 반도체의 pn접합에 빛을 조사(照射)하면 광전효과에 의해 광기전력이 일어나는 것을 이용한 것이다. 금속과 반도체의 접촉을 이용한 것으로 셀렌광전지, 아황산구리 광전지가 있고 반도체pn접합을 사용한 것으로는 태양전지로 이용되고 있는 실리콘광전지가 있다.
- Solar Cell
현재 실용화되어 전원용으로 이용되고 있는 것은 주로 실리콘 (Si) 태양전지다. 실리콘
태양전지는 이미 반도체 분야에서 많이 연구 개발 돼 있으며 그동안 누적된 보급이 타 방식에 비해 월등히 많아 기술에 대한 신뢰성이 높은 편이다.
에너지관리공단에 따르면 사용목적에 따라 다른 종류의 반도체를 이용한 태양전지도 실용화 단계에 있으며 특수한 소재 및 구조를 가지는 태양전지에 대한 연구도 진행 중에 있다. 현재 결정질 실리콘 태양전지가 전체 태양전지시장의 95%를 차지하고 있고, 저가의 고효율화를 목표로 연구가 활발히 진행되고 있다.
또한 결정질실리콘 태양전지의 연구와 더불어 박막형 태양전지 (薄膜型 thin film-type)에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 이에 관계부처에서는 2010년에 박막태양전지가 전체 태양전지 시장의 25%를 점유할 것으로 예상하고 있다.
태양전지는 실리콘으로 대표되는 반도체이며 반도체기술의 발달과 반도체 특성에 의해 자연스럽게 발전된다. 태양전지는 반도체로 많이 사용되는 얇은 규소판으로 만든다. 이 규소판은 햇빛에 포함된 에너지의 15%가량을 전기로 바꿀 수 있다. 태양전지판 한 개에서 생기는 전압은 0.6V에 달하고, 발전 용량은 1.5W 정도가 된다. 태양전지판 한 개에서 얻을수 있는 전기의 양은 대단히 적고 전압도 낮다. 좀 더 많은 전기를 얻기 위해서는 태양전지판을 여러 개 연결해야 하는데 이것이 태양전지모듈(module)이다. 이 태양전지를 연결해서 모듈을 만들면 태양전지의 성능이 조금씩 떨어진다. 이러한 모듈을 서로 연결하면 태양광 발전기가 얻어진다.
태양광에너지 장점은 무엇보다 에너지원의 청정과 무제한성이다. 또한 유지보수가 용이하고 무인화가 가능해 인력소모비가 없으며 20년 이상의 긴 수명을 꼽을 수 있다. 뿐만 아니라 발전기를 폐기해도 나오는 것은 주로 유리와 규소이기 때문에 이것을 처리하는데 문제가 없다. 규소를 녹여서 재활용하는 것이 가능하기 때문이다. 규소는 지각에 산소 다음으로 많이 존재하는 원소이기 때문에 태양전지를 아무리 많이 만들어낸다 해도 자원이 모자라는 일이 생기지 않는다.
반면에 전력생산량이 지역별 일사량에 의존해야 한다는 단점이 있다. 에너지의 밀도가 낮아 큰 설치면적이 필요하며, 이밖에도 설치장소가 한정적이며 시스템비용이 고가라 초기투자비용과 발전단가가 높은 것도 문제점이다.
태양광모듈을 제외하고는 대부분 수입에 의존, 각 단계별 국내 일괄생산체계가 부족하다. 국내 설치한 태양광 모듈은 외산이 70% 정도를 차지하고 있다.
단계별 설비용량 신증설계획 증설후용량 비 고
폴리실리콘 - 5000톤 5000톤 동양제철화학
잉곳/웨이퍼 180MW 230MW 410MW 웅진에너지
태양전지(CELL) 66MW 194MW 300MW KPE, 미리넷솔라
모 듈 150MW 135MW 285MW 심포니, 에스에너지 등
-태양광산업의 부가가치
태양광 산업은 90%가 넘는 실리콘계 태양전지를 중심으로 구성된다. 실리콘계 태양전지는 소재(포리실리콘, 잉곳/웨이퍼), 태양전지(셀/모듈), 전력기기기(인버터 등) 및 설치·서비스(시스템) 분야로 나뉜다. 영업이익율을 놓고 봤을 때 2005년 기준으로 실리콘은 45~36%, 웨이퍼 16~26%, 셀 10~20%, 모듈 5~13%, 전력기기 8%이하 였다.
부가가치 비중은 2007년 기준으로 실리콘 10%, 웨이퍼 15%, 셀 17%, 모듈 13%, PCS 6%, 시스템 39% 이다.
에스에너지의 경우 앞으로 태양전지 전지 모듈 제조사업 신규 공장의 30MW 생산 설비가 2008년 4월 50MW로 추가 20MW 증설될 것이며, 이를 통해 제품 매출이 큰 성장을 보일 것으로 예상하고 있다. 생산된 제품은 국내의 태양광 설치 업체들에게 공급 이 계획돼 있으며, 추가로 수출시장 확대를 위해 각자의 브랜드 강점을 극대화하는 `코마케팅`(Co-Marketing) 전략을 통해 세계적인 기업으로의 전환을 추진하고 있는 중이다.
G2G100_80MQ5
에스에너지의 특수모듈인 G2G100_80MQ5는 구조와 단열, 방음 등의 모든 성능을 갖춘 공간외피로 투명 또는 반투명 유리모듈은 우수한 외관과 내구성으로 복층유리로도 사용할 수 있다. 뿐만 아니라 지붕공사에도 활용할 수 있어 반투명 키노피 형태로 각종 기상상태로부터 자유로운 환경을 제공해 자연채광을 원하는 데로 사용할 수도 있으며 창문이나 입구, 테라스 상부에 사용해 눈이나 비, 자외선을 막을 수도 있다.
해성쏠라(주)
해성쏠라(주)의 쏠라 모듈은 별도의 전원 없이 태양전지 자체 전용 쎌을 사용하는 것이 특징이다. 보통Lighting Color는 LED 및 EL Light를 사용하며, 기존의 쏠라 모듈과 수명은 같다. 세련된 도시의 미관과 잘 맞아 건물 외장재로 활용, 기업 광고용으로도 쓰임이 가능하다.
-국내 태양광 시장의 현황
독일, 미국, 일본이 주도하고 있는 것과 비교했을 때 국내 태양광 시장의 현실은 협소한 것이 사실이다. 그러나 온실가스 배출감소 및 신성장산업 육성을 위해 태양광 시장이 확대될 전망이다. 이미 우리나라에서도 2007년 말에 태양광 10만호 주택 보급 사업을 실시했으며, KW당 설치단가가 2003년 1,500원에서 2007년에는 840원으로 내렸다.
태양광주택10만호 보급사업 등 자가용으로 이용되는 소규모시설은 상대적으로 국산모듈의 비율이 높으며 국산비율이 2006년 39%에서 2007년 50%로 계속적으로 증가하는 추세다.
이와 함께 자체 R&D·라이센스 기술도입, 또는 M&A를 통한 선진기술 확보 노력도 진행중에 있어 연구개발의 규모 확대 및 해외 우수 연구인력 초빙을 병행하고 있다.
아울러 폴리실리콘의 국산화를 계기로 국내 기업에 의한 태양광 소재, 전지, 모듈 및 시스템까지의 공정에 대한 수직계열화가 가능해졌다. 태양광 분야 기업투자도 급증, 수출 또한 증가 추세에 있어 2008년 약 6천억 원, 2009년 1조원 등 태양광 전 분야 기업투자가 급증될 것이라 예상하고 있다. 현대중공업의 경우 2007년 5천400만 불 등 총 1 억불 이상의 태양광 관련 수출을 기록하고 있다.
이와 같이 태양광산업은 연간 40%이상의 높은 성장세를 기록하는 산업으로서 2015년경 반도체분야의 시장규모를 넘어설 것으로 예측하고 있다.
-생활 속 태양광발전산업
<등록 번호 10-0757436 태양광 추적 장치>
운산 로펌의 특허정보 기술본부 장종기 본부장에 따르면 최근의 태양광관련 특허 방향은 “효율성의 극대화”라고 말했다. 가령, 태양 전지는 필요한 단위 용량으로 直(직)·竝列(병렬) 연결해 기후에 견디고 단단한 재료와 구조의 만들어진 태양전지 모듈(solar cell module)로 상품화 된다. 그러나 일사량에 따른 발전량 편차가 심하므로 안정된 전력 공급을 위한 추가적인 건설비 보완이 필요하다. 이에 근래에는 태양광 발전기를 태양의 이동에 따라 방향을 이동시킬 수 있는 태양광 추적 장치를 설치, 렌즈를 통해 충분한 태양광을 수집하는 방안이 특허에 반영되고 있다.
-정부지원정책...
그 동안의 태양광 분야 지원정책은 초기 시장 창출을 위한 보조금제도와 융자 지원, 공공기관 의무화 도입 등 한정적이었다. 정부에서는 태양광 주택 공급 및 일반건물에 대해서도 태양광 설비 지원을 보조했으며 상업용 발전소를 확대를 목표로 발전소 건설시 융자지원도 실시하기도 했다. 그 밖에도 태양광 부품소재 생산시설에 대한 융자도 시행됐다.
이에 대해 기술개발과 보급의 확대를 통한 태양광 산업기반을 조성 기틀을 마련했지만 태양광 분야 기술 및 제품 경쟁력의 제고가 필요 하다는 평이다. 현재 가동되고 있는 중대형 태양광 발전설비 기자재의 대부분을 해외에 의존하고 있는 현 상황에서 선진국 수준의 기술 및 가격경쟁력 제고와 산업적 여건을 감안한 태양광 보급 정책의 연계가 시급하다.
따라서 향후 정책 지원 방향은 대량생산과 부품국산화 및 생산성 향상을 통한 가격 경쟁력 강화에 맞춰질 전망이다. 정부는 양산기술 및 소재, 부품, 핵심기술 등 전략적 기술경쟁력에 힘써 경제성 확보가 예상되는 2020년 까지 가격 절감을 위해 지원한다.
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