저유가 추세가 유지될 것이라는 전망에도 불구하고, 태양광 등 신재생에너지에 대한 투자는 확대되고 있다.

온실 가스 감축 등을 합의한 파리 협약도 신재생에너지 비중 확대에 영향을 미칠 것으로 기대된다. 이미 지난해 세계 신규발전설비 중 태양광이 화석연료인 석탄 뿐 아니라 풍력을 제치고 1위를 차지한 바 있다.

지금까지 태양광 시장은 정책적 지원이 있는 국가 중심으로 수요가 급증했고, 지원이 중단되면 시장은 급격히 위축되었다. 일본과 독일, 이탈리아, 스페인의 경우가 그렇다. 일본과 유럽시장의 경우는 재정난을 이유로 보조금이 축소돼 수요가 급감한 바 있다. 그러나 다른 지역에서는 태양광 발전단가가 하락함에 따라 관련 시장이 전방위로 확대되고 있다.

중국과 미국이 시장 성장을 주도하고 있는 가운데, 인도 아프리카, 중남미, 중동 등 환경 여건 상 태양에너지 잠재력이 높은 국가를 중심으로 시장이 확대되고 있다. LG경제연구원은 향후 태양광 시장이 크게 확대될 것으로 전망되는 지역과 발전 방향에 대한 보고서를 내놓아 화제가 되고 있다.

♦ 중국과 미국, 내수 시장 확대와 고용창출로 인한 시장 확대

중국과 미국의 태양광 수요는 전세계 태양광 수요의 40% 이상을 차지하며, 견조한 성장세를 유지할 것으로 전망된다. LG경제연구원은 "중국은 내수시장 활성화와 환경오염 저감을 위해, 미국은 경제 활성화 및 일자리 창출을 위해 의도적으로 태양광시장을 육성하고 있다."고 밝혔다.

중국은 태양광 산업 내 세계 최대 생산국이자 수요국이다. 중국 정부의 적극적인 지원 하에 관련 기업들은 가격 경쟁력을 무기로 단기간에 전세계 태양광 생산의 50% 이상을 담당하게 되었다.

그러나 이는 극심한 공급 과잉을 야기해 많은 중국 기업들이 도산하기에 이르렀다. 결국 중국 정부는 자국의 태양광 기업 보호와 내수 시장 활성화를 위해 2009년부터 ‘골든선’ 프로젝트 및 발전차액지원제도 등을 시행해 오고 있다.

그 결과 중국 내 태양광 수요는 2012년 3GW 수준에서 2013년12GW로 급성장하기에 이르렀다. 석탄 과다 사용에 따른 환경오염에 대한 경각심도 시장 확대의 큰 견인 요소다. 중국은 2020년까지 전체 에너지 소비의 15%를 태양광 등 신재생에너지로 채운다는 계획을 발표한 바 있다.

미국 역시 세계 태양광 시장의 강자로 자리매김할 것으로 보인다. 2017년 만료될 것으로 예상되었던 투자세액공제제도가 2022년까지 연장됨에 따라, 미국 태양광 수요는 연평균 20% 이상의 성장이 기대된다. 투자세액공제제도 연장 발표 이후, 블룸버그는 2017년에서 2022년까지 미국 내 신규 태양광 수요가 최대 22GW까지 늘어날 것으로 예측하기도 했다.

미국의 태양광 전략은 일자리 창출 및 투자 활성화에 초점이 맞춰줘 있다. 태양광의 경우, 제조뿐 아니라 금융, 프로젝트 개발, 설치 및 유지·보수까지 전 밸류체인에서 일자리를 창출할 수 있다는 장점이 있다. 실제로 투자세액공제제도 연장으로 향후 5년 간 22만개의 태양광 관련 일자리가 새롭게 창출되어, 관련 산업 종사자수가 2015년의 2배 수준인 42만 명까지 늘어날 것으로 전망된다.

♦ 차세대 거대 시장으로 기대되는 인도와 아프리카

태양광 제품 가격이 급격하게 하락하면서 타 발전원 대비 태양광 발전이 경쟁력을 갖춰감에 따라 신흥국 시장이 움직이기 시작하고 있다. 인도 및 아프리카는 태양광 발전을 통한 전력 공급률 제고 및 전력 안정성 확보를 통한 산업 육성 등 전력의 실수요 관점에서 시장에 접근하고 있다. LG경제연구원 양성진 연구원은 "이 지역들은 일조량이 풍부해 태양광 발전에 유리한 환경 조건을 갖추고 있어, 지금까지 보조 발전원에 머물렀던 태양광이 기저 발전원으로의 역할을 할 수 있을 것으로 보인다."고 말했다.

신흥국 중 가장 주목해야 할 시장은 인도다. 모디 총리는 2022년까지 100GW의 태양광 발전을 설치하겠다는 의지를 밝혔다. 그 결과, 인도 태양광 시장은 2014년 1GW 남짓에 불과했지만, 이듬해 2015년에는 3배 이상 급증하였다.

인도는 전력 안정성 확보를 통해 경제 성장의 기반을 마련하고자 태양광 산업 육성에 강한 열의를 보이고 있다. ‘모디노믹스’의 성장 목표인 2017년 8% 성장을 달성하기 위해서는 우선적으로 전력 공급률을 끌어올려야 한다는 것이 전문가들의 의견이다.

인도는 2022년까지 GDP 대비 제조업 비중을 현재 15%에서 25%까지 올리겠다는 계획을 가지고 있다. 하지만 불안정한 전력 인프라는 철강, 조선, 전자 등의 제조업을 육성하는 데 장애가 되고 있다. 현재 인도의 전체 전력 공급률은 70% 수준에 불과하다. 양 연구원은 "현재 송배전망 구축이 제대로 되어 있지 않는 인도로서는 분산 발전이 필요하며, 태양광 발전이 이에 가장 적합할 것"으로 전망했다.

아프리카는 발전, 송전 등 전력산업 전 분야에서 상황이 열악하여 전력난이 심각하다. 국제에너지기구 IEA에 따르면, 이 지역의 전력 보급률은 전세계 평균(83%)에 훨씬 못 미치는 43%이며 사하라 이남의 비도시 지역은 17%에 불과하다. 이마저도 국가별 편중이 매우 심각하여 남아프리카 공화국과 나이지리아 등 특정 국가의 전력 생산량이 대부분을 차지하고 있는 실정이다.

또한 송전 인프라도 제대로 구축되어 있지 않은 상황이다. 따라서 분산발전에 대한 수요가 늘어날 것이라는 전망이 지배적이다. 환경 조건 측면에서 다른 지역에 비해 일조량이 압도적으로 높아 여러 발전원 중 태양광 발전에 대한 기대가 크다. 이러한 이유로 남아프리카공화국을 비롯하여 케냐, 가나 등에서 정부 지원정책을 통해 태양광 발전 보급을 장려하고 있다.

가나, 에티오피아, 카메룬 등 수력 발전에 과도하게 의존하는 나라들이 우선적으로 태양광 발전 확대를 검토하고 있다.

가나는 2020년까지 전체 발전량의 10%를 신재생에너지로 채우겠다는 계획을 발표했고, 2013년 이후 태양광 발전에 대한 발전차액지원제도를 시행하고 있다.

에티오피아는 미국에서 추진 중인 ‘파워 아프리카’ 사업의 지원을 받아 300MW의 태양광 발전소를 짓는다는 계획이다.

카메룬은 2030년까지 전력공급률을 75%까지 끌어올리겠다는 목표로 총 200MW태양광 발전소 건설을 추진 중이다.

케냐는 보조금 지원을 바탕으로 소형 및 독립형 중심의 태양광 발전 시스템을 보급하고 있다.

남아프리카공화국은 REIPPPP이라는 신재생에너지 보급 정책을 통해 통해 2030년까지 누적 태양광 발전용량을 8.4GW까지 높이겠다는 계획이다.

다만 양 연구원은 “아프리카는 태양광 발전을 위한 환경 여건은 좋으나 자본이 부족하여 다른 지역에 비해 시장이 급격하게 성장할 것으로는 보지 않는다.”라고 밝혔다.

♦ 에너지믹스 다변화 추구하는 중남미, 중동

중남미와 중동은 절대적인 전력량이 부족한 지역은 아니지만 석유 등 화석연료 및 수력 등에 편중되어 있는 에너지믹스의 다변화를 위해 태양광 발전에 관심을 기울이고 있다. 아직까지 태양광 발전이 타 발전원 대비 경쟁력을 확보한 상황은 아니지만 중장기적 성장이 기대되는 시장으로 부상하고 있다.

중남미 지역에서 주목받는 시장은 칠레, 브라질, 멕시코 등이다.

칠레는 높은 일사량 조건을 가지고 있어 태양광 발전의 경제성 확보에 유리한 시장이다. 대형 태양광 발전의 경우 규모의 경제를 통해 보조금 없이도 타 발전원과 입찰 경쟁을 할 수 있게 되었다고 평가된다. 발전소 개발 및 운영 사업에서도 수익을 낼 수 있는 구조가 되고 있어, 자국 기업 이외에도 미국의 '퍼스트 솔라', '선에디슨', 스페인의 '솔라팩' 등도 태양광 발전소 개발에 적극 참여하고 있다. 또한 미국의 OPIC 등 칠레 태양광 시장에 투자하는 해외 금융기관들도 늘고 있다. 칠레의 태양광 수요는 2017년까지 누적 4GW를 넘어설 것으로 전망하고 있다.

브라질은 수력과 바이오매스의 등 신재생에너지의 비중이 80%를 상회해 과거에 태양광 발전에 관심이 별로 없었지만 최근에는 태도가 변화하고 있다. 지난 2013년에는 태양광 발전 단독 입찰을 실시했고, 태양광 발전을 통한 잉여전력을 송전망에 연결하여 송전하는 경우, 전기요금을 차감해주는 순계량제를 도입하기도 했다. 이를 통해 브라질은 2023년까지 총 발전설비의 2%를 태양광 발전으로 채운다는 계획이다.

사우디를 비롯한 요르단, 아랍에미리트, 오만, 카타르 등 대부분의 중동 국가들의 에너지 산업에서 석유, 가스 등 화석연료가 차지하는 비중은 매우 높다. 사우디는 현재 석유 산업에 GDP의 41.8%, 재정수입의 87.5%를 의존하고 있다. 중동 국가들은 중장기적으로 석유 등 화석연료 중심에서 벗어남과 동시에, 신재생에너지 등 에너지믹스 다양화 및 관련 분야 산업 육성을 도모하려는 계획을 가지고 있다. 특히, 중동 지역은 높은 태양에너지 잠재량을 가지고 있어 신재생에너지 보급 계획에도 태양광 발전이 상당 부분을 차지하고 있다

사우디아라비아는 2032년까지 54GW의 신재생에너지를 보급한다는 목표를 가지고 있으며, 대부분을 태양에너지(태양열 25GW, 태양광 16GW)로 채우겠다는 계획이다. 태양광 연계 산업도 육성도 염두에 두고 있다. 자국산 제품이 포함된 시스템에 인센티브를 주거나, 자국산 제품을 의무화하여 일자리 창출 등 비석유분야 산업 육성에도 기여를 할 것으로 보인다.

카타르는 매년 10% 이상씩 빠르게 증가하는 전력 수요에 대응하기 위해 신재생에너지 보급을 확대하려는 계획으로 ‘국가비전 2030’을 발표했다. 이를 통해 2030년까지 신재생에너지로 에너지 수요의 20%를 공급하겠다는 계획이다. 폴리실리콘이나 모듈 공장 건설과 같은 산업화 프로젝트들이 이미 진행 중에 있다.

<태양광 산업의 미래>

♦ 성장 뿐만 아니라 복잡성도 확대...표준형에서 고객맞춤형으로

앞으로 전세계 태양광 시장은 연평균 10% 이상의 성장률을 보이며, 2020년에는 신규 설치량이 100GW에 육박할 것으로 전망된다. 뿐만 아니라 그 산업 형태도 더 복잡해질 것으로 보인다.

지금까지 태양광 시장은 저가격, 표준화된 모듈 위주였지만, 시장이 성장함에 따라 계통 연계 여부, 설치 지역의 외부 환경, 어플리케이션별 폼팩터 다양화 등 관련 기업들이 고려해야 할 사항들이 늘어나고 있다.

양 연구원은 "계통 연계가 잘 되어 있는 미국, 일본, 독일 등에서는 모듈 위주의 판매나 계통 안정성 확보를 위한 소형 ESS와의 결합 등을 고려하고 있다."고 말했다.

미국의 솔라시티는 테슬라의 ESS ‘파워월’을 결합한 모델을 내놓은 바 있다. 또한 독일의 SMA도 자사의 인버터와 ESS를 결합한 시스템을 사업화하였다. 송전망 등 전력 인프라가 미흡해 계통 연계성이 약한 인도, 아프리카 등에서는 커뮤니티형 분산 발전에 대한 기대가 크다고 볼 수 있다.

♦ 사막형, 수상형 시스템의 부상

태양광 모듈 가격 및 발전단가가 급격하게 하락하고, 지역별 수요 시장도 확대됨에 따라 다양한 환경에 적합한 형태로 태양광 모듈이 진화하고 있다.

온화한 기후에만 설치되던 태양광 모듈이 고온, 먼지 등 가혹한 기후 조건의 지역에 설치되는 경우가 늘어나고 있다.

코너지와 스코트 솔라를 비롯한 몇몇 기업들은 사막의 모래폭풍으로 인해 모듈을 보호하는 백시트가 마모되어 태양전지가 노출될 수 있는 문제, 모래에 섞인 염분에 의한 부식 문제 등을 해결하기 위해 백시트 대신 강화유리를 사용한 ‘Glass to Glass’ 모듈을 대안으로 제시하였다. 또한 사막형 모듈에서 가장 많은 문제가 발생하는 정션박스에는 자체 공기 냉각 시스템을 도입하고, 알루미늄 소재를 이용하여 냉각 효과를 극대화했다.

태양광 인버터 시장의 강자인 SMA는 사막과 같은 특수 환경에 대응하기 위해 주변 온도 조건 및 미세먼지, 결로 등과 같은 환경 요인에 대응 가능한 인버터를 개발하기도 했다. 절반 이상의 발전 효율을 떨어뜨리는 주범인 사막 모래 먼지를 자동으로 클리닝하는 시스템도 주목을 받고 있다. 사우디아라비아의 스타트업 기업인 노마드는 물없이 브러시만을 이용하여 모듈의 모래 먼지를 털어내는 기술을 개발했다.

농지나 임야같은 토지의 효율적 이용을 위해 수상 태양광 발전도 주목받고 있다. 수상 태양광 발전은 주로 저수지나 호수 등에 설치되며, 저수지의 수분 증발 억제 및 녹조 방지를 기대할 수 있다. 뿐만 아니라 수면 냉각 효과로 주변 온도가 일정 수준을 유지하여 육상 발전소 대비 발전효율이 10% 이상 높다.

세계 최대 규모의 수상 태양광 발전소가 경북 상주에 설치되는 등 수상 태양광은 우리나라 기업들이 기술을 선도하고 있다. LS산전은 수상 태양광 모듈 개발에 앞장서고 있고, 한화큐셀은 해상 태양광 발전을 위해 소금기에 강한 ‘염해 방지 모듈’을 내놓기도 했다.

♦ 건축, 운송 등 적용 어플리케이션 확대

지금까지 주로 가정용이건 발전소용이건 대용량 발전 기능을 담당했던 태양광 모듈이 건물 외벽이나 창문에 부착하는 BIPV(건물일체형 태양광)를 비롯하여 자동차, 드론에 이르기까지 다양한 어플리케이션에 적용되기 시작했다. BIPV는 현재 주류를 이루고 있는 결정질 태양전지가 아닌, 박막 태양전지나 화합물 태양전지 기술을 적용할 수 있어 태양광 산업에서 기대하는 바가 크다.

독일의 머크는 BIPV 기술을 보유하고 있는 영국의 폴리솔라와 사업 제휴를 맺고 관련 프로젝트를 수행할 계획이다. 머크의 경우, 유기태양전지의 반투명 소재 기술을 가지고 있어 투명 태양광 패널 개발이 가속화될 것으로 기대된다. 투명 태양광 패널이 상용화되면 유리창을 대체할 수 있어 건물의 에너지 비용을 절감하는 동시에, 디자인 측면에서도 활용도가 높아질 것으로 예상된다. 건물 외벽이나 창문 이외에도 버스정류장 지붕이나 보도블럭, 가로등 등에 설치하여 기존 구조물에 발전 기능을 추가하는 것도 가능해진다.

태양광 시스템을 적용한 자동차, 보트, 비행기 등도 등장하고 있다. 지난 2003년 100% 태양광 비행기인 ‘솔라 임펄스’가 개발되었고 유럽과 미국을 횡단한 바 있다. 2014년 개발된 ‘솔라 임펄스 2’는 현재 세계 일주 도전 중에 있다.‘튀라노 플래닛 솔라’라는 보트도 있다. 독일과 스위스 정부의 후원으로 만들어졌으며 100% 태양광으로 움직인다. 2010년 세계일주에 성공했으며 현재는 해양 및 동굴 탐사에 사용되고 있다. 

양성진 연구원은 "향후 적용 어플리케이션의 확장은 신기술의 상용화도 앞당길 것으로 기대된다."며 "기존 발전용에서는 결정질 태양광 패널이 주를 이루었지만, 건축이나 운송용으로 쓰일 경우 박막 태양전지, 화합물 태양전지 등 고객 맞춤형 모듈이 필요하기 때문"이라고 밝혔다.(이코노믹리뷰)