미래의 무한 에너지 태양광 광풍
기술 개발 서둘러 세계 기업과 경쟁해야 살길이다
지구 온난화의 영향으로 기상청은 얼마전 올해부터 장마 종료시기에 대한 예보가 사라진다고 한다. 장마 종료시점의 예측이 너무 어려워 장기 예보 정확도가 너무 낮기 때문이다. 과거의 통계 및 과학적인 분석이 변화된 비선형적 기상 현상을 충분히 설명하지 못하는 것이다. 지구 온난화에 대한 국제사회는 1997년 12월 일본 교토에서 협약된 교토의정서에서는 국가별 이산화탄소 배출량을 규제하고 있으며 우리나라의 경우 2013년부터 이산화탄소 규제 대상국에 포함 될 것이 확실하다. 이에 대한 대비책을 강구해야 할 것으로 본다. 이로 인한 환경을 오염시키지 않으면서 친환경적이며 무한 재생 사용할 수 있는 에너지원인 태앙광 발전에 대한 관심을 가져야 한다.
화석연료 대처할 태양광
화석 연료 사용절감을 위해 세계 각국은 태양광발전 등 신재생에너지에 대한 관심이 매우 높다. 또한 고유가 시대로 인한 국가경제의 주름살을 덜기 위해서도 재생에너지 기술 개발은 더욱 주목을 받고 있다. 에너지 소비 세계 10위권인 우리나라는 국토가 좁아 신재생에너지로 모든 에너지를 대체할 수는 없다. 최소한의 에너지 자급자족을 확보하기 위해서는 에너지 자급률을 지금보다 높여야 한다. 에너지 자급률을 확보하여야 국제사회에서 에너지 문제에 능동적으로 대처할 수 있으며 세계 에너지시장에서 주도적 자세를 취할 수 있다. 현재 세계는 신재생에너지, 태양광발전 시장이 2007년 이후 연평균 40%로 급성장하고 있으며 이중 1세대에 속하는 결정형 실리콘 태양전지가 90%이상의 시장을 점유하고 있다. 그러나 2010년 이후에는 박막형의 2세대 태양전지가 급성장해 2040년에는 전체 태양광발전 시장의 약 60%를 차지할 것으로 전망 된다. 국내의 태양광발전 산업은 급속한 성장추세에 있다. 그러나 대부분은 1세대 결정형 실리콘 소재분야에 집중되고 있다. 현재는 기술 장벽이 상대적으로 낮은 모듈분야에 집중되어 있다. 현재 태양전지 분야의 관심은 대면적, 저가, 및 고효율을 달성할 수 있는 2~3세대 박막형으로 집중되고 있다. 2세대 박막형 태양전지는 1세대 결정형 실리콘 태양전지에 비해 에너지 회수 기간이 반 정도로 짧고 소재 비용을 약 100분의 1로 줄일 수 있고 대면적화가 가능하기 때문에 비용을 혁신적으로 낮출 수 있다. 독일은 차세대 박막형 태양전지 분야에 전 연구예산의 50%(BMU 2006년), 미국은 72%(DOE 2007년)를 투자하고 있다.
태양에너지 우리나라도 급성장추세
원천적 원자재부품 시급히 개발 서둘러야
세계는 태양 광풍에 휩사일 정도의 그 발전 속도가 빠르게 진행되고 있다. 2001년 과학잡지인 ‘사이언스’는 박막PV(Photo Voltaic:태양전지)에 투입되는 실리콘 1kg이 가압수형 원자로의 우라늄 1kg보다 더 많은 전력을 생산 할 수 있다고 보도했다. 원자력 발전소처럼 방사능 물질처리 문제를 유발하지 않으면서 더 많은 전력을 생산할 수 있다.
1997년 UN기후변화협약(교토의정서)이 채택된지 10년 뒤인 지난해 인도네시아 발리에서 열린 세계 정상들이 모인 UN기후변화회의에서 세계 거의 모든 국가가 2013년부터는 강도 높은 온실가스 감축을 실행해야 한다는 발리 로드맵이 채택됐다. 발리 정상회담에서 보듯 지구촌은 더 이상 화석연료에 의존 할 수없는 현실을 다시 한번 상기 시켰으며 지구 환경오염의 심각성을 세계 각국이 절실히 인식하게 되는 중요한 계기가 됨과 동시에 화석연료 고갈에 따른 지구 미래에 대하여 각 국가 정상들은 대체에너지 개발 필요성을 강조하였다. 또한 발리 로드맵은 친환경에너지 개발을 강제하는 차원을 넘어 이제 20세기 화석연료의 산업시대를 줄여 나가야하는 대 명제를 안고 있다. 이에 세계 각국은 태양광에너지를 비롯한 신재생에너지에 대한 관심이 그 어느 때보다 뜨거워지고 있다. 또한 석유 가격이 폭등, 세계 경제를 위축시키는 대표적인 변수로 떠올랐고, 환경오염에 따른 자연재앙의 두려움 속에 깨끗하면서도 새로운 전력원으로 충분한 가능성과 가치를 지닌 태양광발전 산업은 글로벌 경제체제에서 이제 선택이 아닌 필수 요건으로 자리잡아가고 있다. 현재 독일, 미국, 일본 등 태양에너지의 선진국가들의 증가 속도가 빠르게 진행되고 있다. 독일은 지난해 러시아가 주변위성국가와 극동지역에 천연가스 공급을 중단하면서 겪은 경험을 신재생에너지인 태양광에 정부와 국민의 지원 아래 집중적 투자를 하고 있다.
일본은 기업이나, 집 지붕위에 태양전지를 설치하는 것을 보편화 하고 있으며 사회적 공감대를 형성하고 있다. 그러나 우리나라의 현실은 태양전지 에너지 시장 규모는 매우 작은 규모이다. 2006년 우리나라의 태양전지 생산량은 총 에너지 생산량의 0.01%에도 못미치는 38MW에 불과한 실정이다. 2004년 전 세계 태양전지 제조업체중 10대 업체가 전체 생산량의 약 80%를 점유하고 있다.
태양에너지 상용화를 위해서는 여러 가지 난제들이 많다. 핵심 원자재 수입품인 태양전지와, 반도체의 주요 원재료인 폴리실리콘의 가격이 최근 공급 부족으로 인해 가격이 급등으로 인한 높은 제조 원가비용이 부담으로 작용하고 있기 때문이다.
이에 원자재 사용량이 적고 효율적인 생산이 가능한 박막 기술개발에 집중시키고 있다. 태양전지 분야에서는 현대중공업이 4월 전지 양산을 시작하였으며, 미리넷솔라 생산에 들어갔다. 오래전부터 태양전지 생산을 시작한 케이피이(KPE)는 생산량을 늘리기 위해 공장증설 중에 있으며, 신성이엔지는 올 4분기부터 생산에 들어간다. 이 4개 태양전지 기업은 벌써부터 생산시설 증산계획을 준비하고 있다. 내년에 4개 기업이 생산할 수 있는 태양전지 생산량은 400메가와트(MW)에 달할 것으로 업계는 보고 있다. 태양전지용 웨이퍼 사업에 진출하는 기업도 잇따르고 있다. 지난해 태양전지용 웨이퍼 생산에 들어간 웅진에너지와 스마트에이스, 네오세미테크 외에 동양제철화학의 관계사인 넥솔론, 오성엘에스티, 쏠라엔텍 등이 올해 양산을 목표로 생산공장을 건설하고 있다. 또 여기에 SKC 자회사인 솔믹스, LG필립스디스플레이, 글로실, 유비트론 등이 관련 설비투자를 검토하거나 추진하는 등 올해 들어서만 10개가 넘는 기업이 관련 사업 진출을 선언했다. 폴리실리콘은 지난해말 시제품 양산에 성공한 동양제철화학을 비롯해 최근 KCC와 현대중공업이 합작해 생산공장을 건설키로 했고, 삼성석유화학 등도 사업 진출을 발표한 상태다. 국내 폴리실리콘 생산기업의 생산능력은 2010년이면 2만톤을 훨씬 넘어설 전망으로, 그동안 미국 헴록(Hemlock), 독일 바커(Wacker), 미국 엠이엠씨(MEMC), 노르웨이의 알이씨(REC), 일본 도쿠야마(Tokuyama) 등 5개 기업이 선점하고 있는 시장에 국내 기업들이 추격 하는 양상으로 전개 될 예정이다. 그러나 국내 태양광산업이 넘어야 할 산이 아직 많이 있다. 태양광 산업이 늦게 시작한 이유로 관련 기술 인력이 턱없이 부족하고, 해외 기술에 의존하는 비율이 높아 빠른 국산화 작업이 급선무다. 이같은 문제점은 산, 학, 연, 관이 유기적 협력체계를 구축, 신기술을 개발하여 성장 동력산업으로 키워가야 할 것이다.
우리나라는 `2015년에 박막형 태양광발전 세계 3대 강국'에 진입을 목표로 하고 있다. 이를 위해 차세대 태양광발전 기술을 개발하고 신성장동력을 창출하여 세계시장을 선점, 외국과의 전략적 제휴를 통한 해외시장을 공세적으로 개척해야 한다. 우리나라가 이미 보유한 세계 최고의 반도체ㆍ디스플레이 기술 기반을 태양광발전 기술로 전환해 2세대 박막형 태양광발전 핵심 기술과 장비를 동시에 개발함으로써 산업화 초기단계인 박막형 태양전지의 기술 및 시장 경쟁력을 조기에 확보해야 한다. 또한 정부와, 학계, 기업이 협력관계를 활성화하여 원자재 기술개발과 소재 및 기초기술을 확보하고 고급 전문 인력을 양성해야 한다. 또한 기술 상용화를 위해 산학련을 활성화하여 공동 기술개발 협력 체제를 구축하고 기술 개발 및 산업 활성화를 지원하는 민간기업 중심의 기구를 구성해, 해안 간척지 및 지방자치단체와 연계한 지역 간 산업 활성화 협력체계를 강화하고 이에 정부의 정책적 뒷받침과 자금지원이 뒤따라야 할 것으로 본다.
이러한 신성장동력 육성 방법은 태양광발전 차세대 신.성장동력을 창출해 신재생에너지 시장을 선점하고 에너지 안보 및 세계시장을 우리가 리더 해야 할 것이다. 또한 화석연료의 고갈을 눈앞에 둔 중동국가들과의 국제협력을 통해 해외 신시장을 개척 그들이 블랙골드로 벌어들인 오일머니를 선점 국가경제 발전에 기여할 수 있도록 유도해야 할 것이다.
중동국가는 지리적으로 태양이 집중되는 일조량이 풍부하며, 양질의 태양열이 많아 에너지 자원 활용의 최적지이다. 중동의 태양광 시장은 향후 유럽 및 아프리카의 시장 확대진출의 중간 역할을 할 수 있는 교두보로서 중요한 전략적 요충지다. 태양광 발전플랜트는 비싼 기름을 사용하고 있다.
이를 태양열에 사용케 하는 패키지형 에너지 시장으로 진출할 수 있어 효율을 극대화 시킬 수 있다. 또한 기술을 접목 시켜, 수소에너지 분야의 선도기술 확보와 관련 산업계의 중동 신 시장 진출이라는 파급효과를 얻을 수 있다. 태양광발전은 지구 온난화 등의 환경문제, 에너지 주권 문제, 반도체와 디스플레이 산업을 잇는 차세대 국가 신성장 동력원으로 세 마리 토끼를 잡을 수 있을 것으로 기대된다.
세계 시장 동향
세계시장은 2000년 이후 연평균 30% 이상 증가하고 있으며, 2002년 태양전지모듈 생산실적은 562 MWp (시장규모 : 35억불). 2003년도에는 전년도 대비 36% 성장하여 760 MW (47억불) 규모가 되는 등 최근 5년 동안 30% 이상의 높은 신장 추세다. 2004년말 세계 시장은 약 1,200MW(83억불)의 태양전지를 생산 했으며, 시장규모의 확대로 업체마다 증설계획을 발표하고 있다. 향후 지속적으로 30%이상의 성장이 예측되는 것으로 보고 됐다.[CLSA 2005]
세계 태양광발전 시장 현황과 전망 중국 심천에서 열린 태양광산업 국제 컨퍼런스에서 세계적으로 태양광산업 시장조사업체로 가장 신뢰성 있는 독일의 포톤 컨설팅은 지난해 가을에 발간한 보고서의 태양광산업 전망치를 상향 수정한다고 발표했다. 포톤 컨설팅은 지난해 펴낸 `솔라 애뉴얼 2007' 보고서에서 세계 태양광에너지 시장은 지난해 300억달러에서 오는 2011년 1200억달러로 늘어나 매년 43%의 높은 성장률을 기록할 것이라고 예상했다. 또 세계 태양전지와 모듈 생산량은 지난해 4기가와트(GW)에서 오는 2011년엔 5배 이상 늘어난 20.5GW 규모에 달할 것으로 예측했다. 하지만 포톤 컨설팅은 1월 중국 컨퍼런스에서 세계 태양전지와 모듈 생산량은 지난해 4GW에서 오는 2010년에 이미 23.3GW에 달하고, 2012년에는 37GW에 달할 것이라고 전망치를 수정했다. 이 컨퍼런스에서 포톤 컨설팅은 시장 금액을 수정한 전망치는 내놓지 않았지만, 태양전지와 모듈 예상공급 규모로만 본다면 오는 2010년에 이미 1200억달러를 훨씬 넘어서는 시장이 형성될 것으로 보고 있다. 이같은 전망치는 올해 800억∼900억 달러로 예상되는 D램과 플래시메모리 등 세계 메모리 반도체 시장 규모를 2010년이면 태양광발전 시장이 전망 된다고 보고 했다. 포톤 컨설팅은 또 오는 2011년까지 추가로 건설되는 세계 발전시설의 10%는 태양광발전 시설로 채워질 것으로 예상했으며, 매년 태양광발전 설비의 가격이 8%씩 떨어져 오는 2015년쯤에는 태양광발전 단가가 기존 화력발전 단가와 비슷한 수준으로 내려가 폭발적 성장세를 구가할 것으로 내다봤다. 국가별 태양광 발전량은 오는 2010년 독일이 2.9GW로 가장 많고, 이어 미국 2.36GW, 스페인 1.45GW, 이탈리아 1.1GW, 프랑스 0.85GW, 한국 0.85GW, 일본 0.55GW, 그리스 0.35GW 등의 순이 될 것이라고 예측했다. 유럽은 BP, Shell, RWE 등 에너지 회사가 주도하고 일본은 반도체 및 전자업체가 주도를 하고 있으며, 미국은 GE가 Astropower를 인수하여 신규진출 도모하고 있다.
일본은 2004년 Sharp사가 324 MW를 출하하여 전세계 Market Share를 25.8%를 차지하여 1위 위치를 귿게 지키고 있다. 일본이 세계 1위 업체인 Sharp를 비롯, Kyocera, Sanyo, Mitsubishi Heavy Industry 등 4개회사로 가장 많이 차지하고 있다. 현재 일본, 유럽, 미국의 선진기업 등이 20045년 경에 생산 능력을 1,425 MWp 로 증설하여 가격저하와 세계시장 이끌어 가고 있으며 2005년말 기준 약 1,500MWp의 시장으로 성장하였다.
특히 주목해야 할 것은 2004년 대만과 중국의 업체인 Motech과 Suntech이 35MW를 생산하며 나란히 세계 10위자리를 차지하고 있는 것에 우리의 현실을 돌이켜 봐야 할 것이다.
정부가 앞장서 기술개발 기업 키워야
현 정부는 미래 국가 경쟁력을 갖추기 위한 준비를 차질없이 진행해야 할 것이다. 지구온난화는 지구촌에 있어 심각한 변화를 가져다 줄 것이다. 이에 지구촌은 온실가스를 줄이기 위한 방법들을 심각하게 논의 하고 있다. 이와 같은 변화의 위기에서 신재생에너지를 개발하여 극복해 나가야하며, 기후변화 위기를 수출산업화로 이끌어 태양광을 비롯한 신재생에너지 산업에 정부는 모든 역량을 기울여야 선진기술을 따라 잡을 수 있을 것으로 본다.
지난 2월 중순 이 대통령과 인수위는 2012년까지 전 세계 신재생에너지 시장은 150조원 규모로 성장할 전망이며, 현재 0.8%의 신재생에너지 분야 세계시장 점유율을 2012년까지 5%로 끌어올리겠다고 밝혔다. 또 2012년까지 `글로벌 톱3' 신재생에너지 기업을 육성하기 위해 정부와 민간의 재원을 확충하고, 새만금에 대규모의 신재생에너지 시범단지를 조성하는 등 해외시장 진출을 위한 지원을 강화할 예정이라고 덧붙였다. 정부는 정책지원과 규제를 대폭 손질하고 기술개발자금을 중소기업을 우선하여 지급, 세계적인 대체에너지 중소부품회사들 키워야 한다.
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