세계 태양광 발전 시스템
2030년 380조원 규모 이른다

전 세계 태양광 발전 시장은 2015년까지 성장을 지속할 것으로 예측되고 있다. 새로운 성장 엔진은 아시아와 북미, 중남미가 되는 한편 유럽의 경우 규모를 축소시킬 것으로 예측된다. 전 세계적으로는 2015년까지 40GW 이상에달하고 북미에서는 약 10GW에 달해 착실하게 증가할 전망이다. 태양광 발전 시스템의 수요 또한 2030년에는 380조에 이를 것으로 예측된다.

임근난 기자 (fa@chomdan.co.kr)

지상 설치형에서 루프탑 용도로 수요 확대

발전 비용 경쟁력 면에서 태양광 발전 시스템이 가 진 최대 장점은 건조물의 지붕에 설치할 수 있다는 점이다. 그러한 의미에서 주택용과 산업용에서 루프 탑이야말로 본래 태양광 발전의 적정 용도일 것이다.
태양광 발전의 산업용은 유럽 수요가 중심이다. 유 럽에서는 지상 설치형 메가솔라가 억제되고 있는 가 운데 루프탑 용도는 견조한 흐름을 보이고 있다. 미 국이나 중국 등에서도 최근 수요가 증가하고 있다. 중장기적으로는 아프리카와 남미 등에서도 수요 창 출이 기대된다.
주택용은 태양광 발전 시스템의 저가격화가 진행 되면서 적당한 가격대가 형성되고 있어 안정된 수요 증가가 기대된다. 태양광 시스템의 수요 구성은 앞으 로도 산업용이 중심이 되겠지만 주택용 수요도 점차 높아질 것으로 예상된다.
태양광 발전 시스템의 수요 구성은 2010년 전체 시장 82조 8,800억원 중 산업용이 60조 5,300억원, 주택용이 22조 3,500억원이었다. 2011년에는 전체 시장 96조 8,500억원 중 산업용이 66조 3,000억원, 주택용이 30조 5,500억원이다.
2030년에는 전 세계 태양광 발전 시스템 시장이 380조 5,000억원으로 전망되는 가운데, 산업용은 245조 200억원으로 2010년 대비 4배, 주택용은 135 조 4,800억원으로 2010년 대비 6배의 시장으로 성 장할 것으로 전망된다.

주변기기·부재 … 2030년 57조원

주변기기는 파워 컨디셔너, 집광 장치, 트래킹 장 치의 3가지 품목을 대상으로 하는 시장이다. 시장 규 모가 큰 파워 컨디셔너는 구미 대기업이 세계 시장 진출을 가속화해 일본 시장에 진출하려는 움직임도 보인다. 주변기기 시장은 2010년에 8조 4,600억원, 2030년에는 2010년 대비 6배인 52조 8,700억원이 예측된다. 주변기기용 부재는 파워 모듈, 직류 개폐 기, 알루미늄 전해 콘덴서, 리액터의 4가지 품목을 대상으로 하는 시장이다.
이 시장은 2010년에 7,000억원, 2030년에는 2010년 대비 6배인 4조 6,000억원이 예측된다. 주 변기기용 부재는 파워 컨디셔너에 사용되는 전자 부 품으로 태양광 발전 시스템의 보급 확대에 따른 파워 컨디셔너 생산 증가에 맞춰 시장도 확대되고 있다.
배선 관련 기기는 배선 유닛(정션박스), 파워 옵티마 이저의 2가지 품목을 대상으로 하는 시장이다. 최근 수년간 태양전지 모듈 생산이 급격히 확대됐기 때문 에 배선 유닛 메이커는 왕성한 수요에 대응하기 위해 계속 설비투자하는 등 경쟁은 한층 더 심해지고 있다.
최근에는 분산형 MPPT(최대 전력점 추종장치)를 핵심 기술로 하는 파워 옵티마이저 판매에 나서는 메 이커가 증가하고 있어 새로운 배선 관련 기기로서 주 목을 받고 있다. 배선 유닛 메이커와 파워 옵티마이 저 메이커의 사업 제휴도 활발해지고 있어 앞으로 발전 시스템 구축과 전력 이용 형 태가 크게 바뀔 가능성이 있다.
배선 관련 기기 시장은 2010년 1조 1000억원, 2030년에는 2010년 대비 4배 인 4조 400억원이 예측된다.

태양전지 제조장치 2030년 19조 6200억원

제조장치는 와이어 소(wire saw), 플라 즈마 CVD 장치, 다결정 주조로 등 13개 품목을 대상 으로 하는 시장이다. 2010년에는 설비투자가 활발하 게 이루어졌기 때문에 시장이 전년대비 2배 확대됐 다. 설비투자 대부분이 액정 실리콘 태양전지용이다.
2011년에는 설비투자 수주 잔액에 의해 일정 규모 를 유지했으나 2012년에는 수주 상황이 어려워 대폭 축소될 것으로 예상된다. 시장은 2013년 이후 회복 되기 시작해 2030년에는 2010년 대비 2배인 11조 3,200억원이 예측된다.
소모품은 SiC, 스틸 와이어, 탄소 재료 등 11개 품 목을 대상으로 하는 시장이다. 시장은 태양전지 생산 증가에 따라 확대되고 있다. 2030년에는 2010년 대 비 3.5배인 19조 6200억 원이 예측된다.

주목해야 할 파워 컨디셔너 시장

파워 컨디셔너는 태양광 발전 시스템을 구성하는 주요 기기 중 하나이다. 주요 기능은 태양전지로 발 전한 직류 전류를 교류로 변환하는 것이다. 그밖에 주파수나 전압 등을 억제해 출력 품질을 안정화시키 는 역할을 갖고 있다.
태양전지에 맞는 스팩이 요구되어 주택용에서는 일반적으로 1건(개)당 2.5∼5.5kW의 파워 컨디셔너 가 1대 설치된다. 출력 규모가 큰 산업용 시스템에는 10kW 이상의 파워 컨디셔너를 여러 개 설치한다.
시장은 태양광 발전 시스템 시장의 동향과 연동한 다. 2010년 세계 시장은 태양광 발전 시스템 시장이 급격히 성장했기 때문에 급격히 확대되었다. 2011년 이후 성장률은 약간 둔화하겠지만 호조를 유지하고, 2015년 시장은 15조 7,800억원이 예측된다.
한편, 비용 절감의 추진과 메이커의 증가에 의한 가격 경쟁으로 인해 단가가 하락하고 있다.
일본은 2010년에 시장의 80%를 차지하는 주택용 에서 수요가 급증해 참가 기업의 증가와 개발 경쟁이 가속되고 있다. 한편, 산업용도 스쿨 뉴딜 등에 의해 공공용이 호조를 보였다. 2011년에는 주택용이 계속 해서 확대되겠지만, 산업용은 한때 감속할 전망이다. 산업용은 2012년에 예정되어 있는 전력 전량 매매제 도의 인센티브 내용에 따라서는 비약적으로 확대될 가능성이 있다.



독일의 태양과 발전 도입 확대

1. 세계 최대 태양광 발전국
독일은 2011년 현재 세계 최대 태양광 발전 도입 국이다. 2010년 말 시점에서 독일의 태양광 발전 시 스템 설치량은 86만 개, 누적 설치량은 17.2GW로 세계 누적 설치량의 43%를 차지했다.
2010년 설치량은 7.4GW로 2위인 이탈리아의 설 치량 2.3GW를 크게 따돌리고 세계 연간 설치량의 45%를 차지했다. 이것은 같은 해 과거 최고를 기록 한 일본 도입량인 1GW의 7배를 넘는 수치다.
독일에서 태양광 발전 도입량이 늘어난 것은 2000년에 재생가능 에너지원법(EEG) 시행에 의해 FIT가 도입되고 나서이다. 1990년대 초부터 전력회 사에 매수를 의무화하는 제도는 있었지만, 매수 가격 이 전력 소매가격보다 낮아 효과는 한정적이었다.
1999년에 태양광 발전 설치에 대한 저리 융자 제 도가 개시되고 2000년에 FIT가 도입되자, 1999년에 12MW였던 연간 도입량은 이듬해 42GW로 증가했 고, 2001년 78GW, 2002년에 118MW, 2003년에 139MW로 확대를 지속했다. 단, 이 시기에는 태양광 발전에는 매수량 상한이 설정되어 있어 매수 가격도 그다지 높지 않았다.
2004년 EEG 개정에 의해 태양광 발전 매수량 상한 이 철폐되어 매수 가격이 인상되자 도입량은 전년 대 비 4.8배인 670MW로 증가했고, 그 후에도 도입량은 계속 증가하고 있다. 2007년에 처음으로 1GW에 달했 고, 2008년에 1.8GW, 2009년에 3.8GW, 2010년에 7.4GW로 확대를 지속하고 있다.
독일의 태양광 발전 산업은 정책지원 확대, 도입량 증가에 따라 발전해 왔다. 독일 태양광 발전 업계 단 체인 BSW 통계를 보면, 독일 국내에는 2010년 말 시점에 셀과 모듈, 기타 부품 제조 기업이 적어도 200사 존재하며 설치나 공급 등 관련 산업을 포함하 면 관련 기업 수는 1만 사에 이른다.
이들 기업에 의한 모듈 생산량은 3.2GW(2010년), 고용자 수는 13만3,000명, 부가가치액은 100억 유 로, 관련 산업으로부터 거둔 세금은 15억 유로이다.
산업 발전과 함께 관련 고용도 증가하고 있다. 독일 환경부의 보고서를 보면, 태양광 발전 관련 고용자 수 는 2004년 2만5,000명에서 2007년 5만명, 2009년 8 만명, 2010년에는 12만명으로 매년 증가했다.

2. 구 동독지역 산업 육성에 나서
독일 태양전지 관련 기업의 제조 거점 대부분이 구 동독지역에 집중되어 있어‘솔라밸리’라 불린다. 동 서독일 통합 후 경제적으로 뒤처졌던 구 동독지역에 대해 1990년대 후반부터 투자유치를 위한 시책이 시 행됐다.
구 동독지역의 태양광 발전 산업은 이 지역의 리소 스를 잘 활용함으로써 발전했다. 이 지역에서는 군사 시설이나 화학공장, 석탄 채굴장 등 다른 용도로의 전용이 어려운 토지를 이용해 메가 솔라 발전소가 건 설되고 있다. 또한 셀 제조 대기업인 Q셀즈는 이 지 역에서 예전에 왕성했던 화학 산업의 콤비나트 유적 지에 본사를 건설하고 화학산업 숙련 실업자를 셀 생 산 케미컬 프로세스에 재고용했다.
독일의 태양광 발전 지원책은 독일 전체에서 태양 광 발전 도입 비용을 부담해 수요를 창출하고 그 혜 택을 경제적으로 뒤처진 지역에 돌림으로써 소득 재 분배 기능을 했다.
그러나 현재 태양광 발전 시장에서는 중국 기업의 생산이 급격히 확대되어 독일 태양광 발전 산업도 큰 영향을 받고 있다. 2010년 독일 태양광 발전 도입량 이 7.4GW인 데 대해 같은 해 독일기업의 태양전지 모듈 생산량은 3.2GW였다. 독일기업 자국용 모듈 출하량은 1.6GW로 모듈시장에서 차지하는 독일기 업의 점유율은 22% 정도였다. 적어도 태양전지 모듈 제조에 관해서는 태양광 발전 도입 확대의 혜택을 주 로 외국 기업이 누리는 상황이다.
중국 기업의 생산량 확대에 따라 중국에서는 태양 광 발전 시스템 가격이 급락해 2006년부터 2011년 현재에 이르기까지 시스템 가격이 절반으로 하락했 다. 이러한 비용 경쟁 격화는 독일 제조 기업의 수익 을 압박하고 있다.



일본이 태양광 발전에 거는 기대

1. 재생가능 에너지 특별조치법 통과
도쿄전력 후쿠시마 제1 원자력발전소 사고 이후 재생가능 에너지가 새로운 전력 공급원으로서 주목 받고 있다.
2011년 8월26일에는‘전기사업자에 의한 재생가 능 에너지 전기 조달에 관한 특별조치법’(이하 재생 가능 에너지 특조법)이 일본 국회에서 통과됐다. 이 법에서는 전기사업자에게 재생가능 에너지에 의해 발전된 전력을 전량, 일정 기간, 일정 가격에 매수하 는 것을 의무화하는 것이다.
피드 인 탈리프(Feed in Tariff : FIT)라 불리는 이 매수 제도는 재생가능 에너지 도입 촉진을 위한 주요 정책 수단으로 독일과 스페인, 중국 등에서 재생가능 에너지 전력의 급격한 도입 확대와 산업 육성에서 효 과를 거두었다.

2. 태양광 발전에 주력하는 일본
일본 정부는 산업 육성 관점에서 특히 태양광 발전 에 주력해왔다. 2009년 당시 일본은 2020년의 태양 광 발전 도입량 목표를 2005년의 20배인 28GW로 세웠다. FIT에서도 태양광 발전이 가장 중시될 가능 성이 있다.
태양광 발전은 발전 비용이 비싸고 설비 이용률이 낮으므로 총 발전량에서 차지하는 비율은 한정되어 있다. 2008년 시점에서 태양광 발전이 세계 발전량 에서 차지하는 비율은 0.1%, 일본 발전량에서 차지 하는 비율은 0.2%에 불과하다. 태양광 발전 도입량 이 가장 많은 독일에서도 2011년 상반기에 발전량에 서 차지하는 비율이 과거 최고인 3.5%를 기록했지 만, 기간 전력이라고 할 수준에는 못 미친다.
그러나 태양광 발전은 양산 효과와 기술 혁신에 의 해 비용 절감 스피드가 빠르고 또한 소규모 분산형 전원의 강점도 높게 평가받아 각종 전원 중에서도 가 장 성장률이 높다.
일본 경제산업성의 프로젝트팀 중간보고에서는 성 장 전략을 이용하면서 FIT 외에 해외 진출이나 기술 혁신, 규제 완화에 의해 2009년 시점에 1조 엔 규모의 재생가능 에너지 관련 시장을 2020년까지 10조 엔 규 모로확대한다는목표가담겼다.
한편에서 정책 지원에 의해 태양광 발전 도입량이 확대되어도 그 혜택은 국내 기업보다도 가격 경쟁력 에서 점유율을 높이고 있는 신흥국 기업이 받게 될 것이라는 우려도 크다.

미국, 비주택용 태양광 발전 크게 성장

2005년 이후 미국의 태양광 발전 연간 설치 용량 은 전 세계 합계의 약 5∼6% 사이에서 추이하고 있 으며, 세계 성장 페이스와 거의 동일했다. 그러나 2011년에는 대폭 증가할 것으로 전망되며, 2015년까 지 미국 점유율은 17%에 이를 것으로 전망된다. 미 국의 태양광 발전 성장은 현저해 세계 성장을 크게 웃돌 것으로 예측된다.
연간 설치 용량에 대해서는 2011년에 처음으로 1GW를 돌파했고, 2015년에는 6GW에 이를 것으로 전망된다. 미국은 앞으로 3∼4년 사이 전 세계에서 중국에 이어 2번째 규모의 시장이 될 것으로 보인다.
가장 최근인 2011년 2사분기까지 주택용 태양광 발 전 설치 용량은 일관되게 60MW∼70MW로 견조하 게 추이해 왔다. 이에 대해 전력회사용 설치 용량은 시기에 따라 편차가 있다. 중요한 것은 비주택용 설치 가 서서히 증가해왔으며 현재로서는 미국 태양광 발 전 설치 용량의 대부분을 차지한다는 점이다.
전력회사용 시장은 앞으로 크게 성장할 것으로 거 의 약속되어 있는 상황이다. 현재 515MW 용량의 태 양광 발전이 전력회사용으로 가동 중이다. 그러나 10GW 이상의 용량에 대해 이미 전력 구매 계약이 체결되어 향후 2015년부터 2016년에 걸쳐 가동 예 정인 상황이다.
더 나아가 프로젝트에 대해 공표되고는 있지만, 아 직 계약에 이르지 못하고 있는 것이 20GW 이상 있 다. 전력회사용 시장은 앞으로 수년 사이에 미국에서 최대 규모의 시장이 되어 2015년까지 그 비율은 60%에 이를 것으로 전망된다.
미국 시장은 이용되고 있는 태양전지 모듈의 종류 에서 특징이 있다. 박막 태양전지 모듈과 기존형으로 나눌 경우 북미에서는 박막 태양전지 모듈의 비율이 25∼30%이다. 이것은 전 세계 평균과 비교하면 약 2 배이다.
기존형 태양전지는 가격 하락이 심하고 그에 맞춰 시장 점유율이 확대되었다. 가격이 높은 박막형은 점 유율이 축소되고 있다. 다른 한편 혁신적인 기업에 의해 미국 시장에서는 박막형 전지도 증가할 것으로 보인다.
2011년 상반기에는 캘리포니아주에서 206MW가 설치됐다. 이것은 미국 전체의 35%를 차지한다. 여 전히 미국 최대의 시장이다. 뒤를 이어 뉴저지주는 117MW로 전체의 20%를 차지했다.
2011년 1사분기와 2사분기를 비교하면 뉴저지주 와 펜실베이니아주가 크게 성장한 데 대해 캘리포니 아주는 감소하고 있다. 단, 뉴저지주는 현재 RPS(법 령 등에 의해 재생 가능 에너지 발전을 늘리는 것이 결정됨) 요건과 비교해 이미 용량을 넘고 있기 때문 에 미래 성장은 그다지 기대할 수 없을 것으로 보는 의견도 있다.
미국에서 규모가 큰 25개 발전소는 주로 원자력 발전소와 수력 발전소이지만, 각각의 발전소 발전량 에 대해서는 전미 태양광 발전 발전량을 합계한 수치 (약 2.5GW)보다도 크다.
클린 에너지로서 매우 높은 주목을 받고 있는 태양 광 발전이지만, 그 능력은 아직 다른 발전에 비해 떨 어지는 면이 있다. 하지만 시장으로서는 앞으로 점점 성장할 여지가 있다고 할 수 있다.

전망과 과제

전 세계 태양광 발전 설치 용량 추이를 보면, 2010 년에는 2006년의 약 1.5GW에서 약 12배 증가해 약 20GW가 되었다. 이러한 급격한 증가는 2009년과 2010년 사이에 발생했다. 2010년에는 2009년의 1.4 배가 되었다. 최근 5년간 증가의 거의 모두가 유럽의 증가에 의한 것이다. 2010년에는 독일, 이탈리아, 체 코를 포함하는 유럽 시장은 전체의 80%를 차지했다.
태양광 발전 시장은 2010년에 큰 전환기를 맞았 다. 2010년 대폭적인 수요 증가에 대응하기 위해 각 태양전지 모듈 메이커는 생산 능력을 향상해 왔지만, 2011년 이후에는 독일, 이탈리아, 체코의 주요 3개국 에서의 정책적인 이니셔티브가 대폭 감소해 수요는 부진할 것으로 예측된다.
2011년에는 100% 이상이 공급 과잉 상태로 보였 다. 이 상황은 다시 태양전지 모듈 가격 하락을 가져 와 공급자들은 어려움을 겪었다. 또한 가격이 하락함 에 따라 프로젝트는 지연되고 있다.
유럽 시장은 어려운 상황이지만, 세계적으로는 2015년까지 성장을 지속할 것으로 예측되고 있다. 새로운 성장 엔진은 아시아와 북미, 중남미가 되는 한편 유럽의 경우 규모를 축소시킬 것으로 예측된다. 전 세계적으로는 2015년까지 40GW 이상에 달하고 북미에서는 약 10GW에 달해 착실하게 증가할 전망 이다.
하지만 모듈 가격이 하락하고 있어 제조 메이커 입 장에서는 가격 경쟁을 강화하는 국면이 많아져 경영 적으로는 어려움에 부딪히고 있다.
태양광 사업 확대의 열쇠는 비주택용과 산업용 및 발전용 설치의 확대가 필요하다. 특히 미국에서도 도 입량 확대를 이끌어온 것은 비주택용으로 2010년 도 입량의 약 80%를 차지한다.
일본의 경우 비주택용 도입을 확대한다는 방침을 내놓고 있다. 일본정부 목표에서는 2005년 시점에 서 0.3GW인 비주택 부문의 누적 도입량을 2020년 에 8.4GW까지 확대할 방침이다. 재생가능 에너지 특별조치법에서도 현시점에서 제도 설계는 미정이 지만, 2011년 3월에 경제산업성이 발표한 제도 안에 서는 주택용 태양광 발전 시스템에 대해서는 잉여전 력 매수제도를 두고 산업용, 발전용에 대해서는 새롭 게 FIT를 도입할 것이 제안되고 있다.
주택용 태양광 발전 시스템에서는 소비자가 설치 자가 되기 때문에 브랜드 파워가 있고 신뢰성이 높은 제품이 선호된다. 또한 설치 용량도 평균 3kW로 작 기 때문에 적은 설치 용량으로 많은 발전량을 얻을 수 있는 변환효율이 높은 제품이 선호된다.
국내 도입량 확대를 국내 산업 육성으로 연결시키 려면 FIT 대상 설비 인정에서 변환효율 기준을 두는 등의 연구가 필요하다. 또한, 태양전지 셀, 모듈 시장 에서 외국 기업의 점유율을 높이더라도 판매와 설치, 유지보수에 관해서는 국내에 판매망을 갖고 세심한 서비스를 제공할 수 있어야 한다.
재생가능 에너지의 도입은 안전 보장 관점에서도 중요한 과제이지만, 안이한 도입 확대는 국내 산업 육성과 고용 창출로 연결되지 않을 우려가 있다. 재 생가능 에너지에 의한 발전량을 늘림과 동시에 국내 산업 육성에 기여하는 주의 깊은 제도 설계가 요구되 는 시점이다.