태양광산업은 무한경쟁중 - 아킬레스건을 찾아라

사회동력, 화석연료에 의존…그린에너지 사용 확대해야

LG전자는 올 2월 일산 킨텍스(KINTEX)에서 열린 '2011 세계태양에너지엑스포(EXPO Solar)'에서 국내 처음으로 고출력, 고효율의 260W 단결정 태양광 모듈을 선보였다.

태양광산업은 신재생에너지 중 가장 높은 성장률을 기록하고 있다.

세계 태양광시장은 2015년까지 30.5GW까지 확대가 가능할 것으로 보인다. 올해 태양광시장은 약 22% 성장할 것으로 예상된다. 또 국내에서 신재생에너지 중 태양광시장은 가장 빠른 성장속도를 보이고 있으며, 추후에도 지속될 전망이다.

지식경제부는 태양광, 풍력, 바이오, 태양열, 지열, 연료전지 등 6개 신재생에너지원 220여개 제조업체를 조사한 결과, 태양광산업의 고용인원은 전년대비 38% 증가한 1만1천807명, 매출액은 76% 증가한 10조4천231억 원, 수출액은 76% 증가한 66억7천만 달러, 민간투자는 13% 증가한 3조2천510억 원으로 전망하고 있다.

신재생에너지산업 고용인원수는 지난 2004년 689명에서 2009년 9천151명으로 13.3배가 증가했다. 연평균 증가율은 62%수준이다. 그중에서도 태양광산업의 경우, Value-Chain 업체들의 생산능력 확대로 고용인원 증가가 크게 두드러졌다. 2004년 170명에서 연간 2배의 성장을 보이며 2010년에는 7천572명으로 증가했다.

세계 각국은 태양광 에너지는 오염물질을 배출하지 않는 신에너지로서 부각돼 관련 산업기술 확보에 나서고 있다. 독일은 재빠르게 원자력 전면 폐기하기로 결정하고 태양광산업에 전력투구하고 있다.

일본도 차세대 태양광산업을 위해 기술을 개발하고, 목표를 정하고 전진하고 있다. 일본은 모듈제조와 시스템 구성요소를 분류해 기술 개발에 나서고 있다.

그들은 모듈 제조에 있어 고효율화, 저가격화, 고생산성 공정·장수화를 목표로 하고 있다. 이를 통해 모듈가격을 오는 2017년 W당 75엔, 2025년에는 W당 50엔, 2017년에는 W당 50엔 이하로 낮추는 것을 내세우고 있다.

환경 친화적 태양광 기술의 성장 잠재력은 2010년 450억 달러 규모의 시장이 형성돼 50%의 성장률을 기록했다. 이런 현상은 2015년 메모리반도체 시장을 추월할 것으로 예측되고 있다.

한국에너지기술연구원은 오는 2030년 태양광산업의 시장은 4천500억 유로 규모에 이를 것으로 예측했다.

태양광 기술은 시장규모가 급팽창함에 따라 친환경 에너지 기술의 선두주자로 자리 매김할 것으로 보인다. 이에 따른 경쟁을 치열해져 고효율, 저가 기술 확보가 시급한 상황이다.

태양전지 기술경쟁도 치열하다. 세계시장을 이끌어가는 태양광 선진국들이 제3세대 초박막 태양전지 생산기술에 앞 다퉈 뛰어들면서 무한경쟁 시대로 진입하고 있다.

태양전지 시장 점유율은 결정질 실리콘 태양전지에서 박막 태양전지로 진화하고 있다. 이에 따라 박막 태양전지 점유율이 점진적으로 상승하는 추세이다.

국가 간, 기업 간 경쟁도 치열하다. 선진국은 원천기술 확보에 나서며 고부가가치 산업에 중점을 두고 있다. 중국, 대만 등이 태양광산업에 있어서는 규모의 경제에 의한 우위를 확보한 상태이다.

대한민국은 중장기 개발 및 산업화 전략으로 태양전지 저가, 고효율화 원천기술 개발과 관련 중장기적 시각을 가져야 한다. 소재, 소자, 모듈, 장비 국산화 등의 표준화를 앞당겨야 할 것으로 보인다.

차세대 신재생에너지인 태양광산업도 아킬레스건(치명적인 약점)을 가지고 있다.

고속도로 폐도와 휴게소 주차장 등에 설치될 태양광발전시설 모습.

◇제조업에 기대는 에너지다소비형 구조

우리나라는 에너지효율성이 주요 선진국에 비해 크게 뒤처진다. 총에너지공급량을 국민소득(GDP)으로 나눈 에너지 원단위는 0.21로 OECD국가(평균 0.16)중 3번째로 높다.

1인당 에너지 소비량도 11번째로 높다. 녹색성장으로 가기 위해서는 이 구조부터 바꿔야한다.

낮은 에너지효율성은 제조업, 특히 철강, 석유화학 등 에너지 다소비형 산업의 비중이 높은 데 주로 기인한다. 우리나라의 에너지 다소비형산업비중은 12%로 OECD(평균 8%)중 가장 높은 수준이다. 이에 따라 우리나라는 주택, 수송, 상업건물 등 여타부문의 에너지소비량은 상대적으로 낮은 반면 산업부문은 OECD 평균을 크게 상회하고 있다

낮은 에너지효율성은 다른 한편으로 우리경제의 탄소의존성을 높이는 주요인으로 작용한다. 탄소효율성을 측정하는 CO2 원단위는 0.69로 OECD(평균 0.5)중 7번째로 높아 경제성장이 탄소 의존적으로 이루어지고 있음을 알 수 있다.

우리나라의 총 이산화탄소 배출량은 약 5억t으로 OECD(평균 2.5억t)중 6번째로 높고, 1인당 배출량(10.0t)은 OECD(평균 9.5t)중 에서 9번째로 많다. 분야별 녹색기술 경쟁력도 태양광(60%), 연료전지(50%) 등 신재생에너지기술은 평균적으로 선진국의 54.6%에 그치고 있다. LED·그린IT(68%), 고효율 2차전지(30%) 등 에너지 고효율화 기술도 57.1%로 선진국의 60% 수준에 미치지 못하고 있다.

◇사회동력이 산업사회 차원의 화석연료에 의존

대한민국의 사회동력은 아직 산업사회 차원에서 벗어나지 못하고 있다.

IT기기 생산, 보급을 비롯한 정보통신 활력의 원천이 재생 불가능한 화석연료에 의존하고 있다는 것이다. 당장 전원공급이 중단되면 IT산업은 올 스톱이고 똑똑한 IT기기는 먹통이 되며 인터넷은 암흑세계로 변하는 구조를 지니고 있다.

전자정부든 스마트기업이든 지능 홈이든 전기 공급 없는 컴퓨터와 통신, 가전은 상상할 수 없기 때문이다. 그런 만큼 화석에너지 중독은 정보강국을 무색하게 하는 아킬레스건이다.

대한민국이 강자가 되려면 태양·바람·파도로부터 얻는 그린에너지가 사회경제활동의 원천이 돼야 한다. 또 가전 기기가 태양광휴대전화처럼 전원플러그나 충전지로부터 자유로워야 한다. 정보통신이 화석에너지를 대체해야 정보사회요, 사회경제운영의 중심이 소프트파워로 전환해 석유소비와 경제성장 간 악순환을 끊어내야 한다.

◇과거의 USP(독점제공)는 어떤 식으로 전체 부문을 위한 아킬레스건

태양광 모듈의 낮은 제조비용은 최근까지 박막 필름 산업의 장점 중 하나였다.

하지만 전통적인 실리콘 기반의 PV가격이 하락하면서 투자 자본을 얻기 위한 은행과의 협상과정에서 중요한 쟁점으로서의 이 장점은 상당히 감소되거나, 아니면 아예 사라져 버리기도 했다.

또 투자에 대한 수익률을 아직 증명하지 못한 혁신 기술의 실험 단계와 개발 단계에 있는 많은 소기업들이 존재하는 것도 사실이다.

금융비용이 상승하면서 금융 기관들은 이미 검증된 기술에 투자하는 것을 선호하고 있다.

현재 대량생산 체제에 성공적으로 돌입한 제조업체들은 겨우 몇 개 업체뿐이다. 박막 업체의 완전한 생산 라인을 위한 투자금 조달은 점점 더 어려워지고 있다. 전통적인 실리콘 기반의 생산라인에 비해 몇 배나 더 높은 박막 공장에 대한 투자비용 때문이다.

특히, 더 성숙한 크리스털 실리콘 전지 기술에 비해 박막 산업은 여전히 아주 초기 단계에 있고 모험이 필요한 사업 부문이다.

지난 몇 년 간 대량 시장이 활성화되고 있는 몇 가지의 극히 엄청난 발전에도 불구하고 박막 산업은 여전히 초기 단계에 있다고 할 수 있다. 그러나 전통적인 실리콘 전지의 1, 2세대에 대한 비용 효율적인 대안으로서 최초로 개발된 박막 부문은 2008년 8%의 시장 점유율에서 2009년 20%의 시장 점유율로 급속히 성장했다.

이러한 상당한 성장의 이유는 2007년부터 2008년까지 시기적절한 태양광 실리콘의 세계적인 부족현상 때문이다. 이 현상은 '실리콘 병목 현상'으로서 이 현상이 초래된 이유는 태양광 실리콘의 상당한 부족과 동시에 벌어진 세계 태양광 시장의 엄청난 성장 때문이다.

또 세계적인 수요 덕분에 결정질 태양전지에 대한 과도한 수요가 창출됐고, 저가의 실리콘을 덜 소비하는 대안에 대한 모색 때문에 새로이 부상하고 있는 박막 산업은 부흥기를 맞았다.

새로이 부상하는 박막 애플리케이션의 단점, 즉 낮은 에너지 산출량, 열악한 에너지 전환율, 초기 기술 습득으로 인한 문제들과 같은 단점은 적은 재료 사용과 손쉬운 생산과정으로 인한 상당히 저가의 생산 비용으로 보완됐다.

이런 시장 조건은 지난해에부터 완전히 바뀌었다. 스페인 같은 대규모 판매시장이 2009년에 완전히 붕괴됐다.

특히, 독일 시장도 2009년 모든 예상치를 넘어섰지만 이는 다른 시장들이 예상에 비해 훨씬 못 미치는 성장을 했다는 사실을 보완하지는 못했다. 그러나 동시에 태양광 폴리실리콘 생산업체들은 생산기지를 늘려 운영을 시작했고, 현재는 결정질 태양전지를 위해 더 많은 실리콘을 생산하고 있다.

이런 상황은 전통적인 실리콘 기반의 태양전지 가격의 급격한 하락을 불러왔다.

보다 저렴한 박막 태양전지에 대한 접근이 갑자기 쉬워지는 결과를 가져왔다. 이러한 비용상의 장점은 현재 줄어드는 반면 낮은 생산량과 에너지 산출량이라는 단점은 여전히 완전히 해결되지 않고 있다.

공격적인 가격(저비용, 저효율)이 한 때 박막 산업에 장점이 되었던 USP는 이제 그 자체로 하나의 아킬레스건이 되고 있다.

/태양광특별취재팀(팀장 장인수, 팀원 엄재천·이정규·김태훈기자)