2010년 태양에너지시장,
긍정적 전망 잇따라 제기
중국과 미국의 청정에너지 수요가 증가하면서 글로벌 금융위기로 야기된 태양에너지발전 침체 상황에서 벗어나면서, 신규 태양에너지발전이 2010년에 두 배가 될 것이라는 주장이 나왔다. 2억 3천만 유로 규모의 SAM Smart Energy Fund에서 포트폴리오 구성 책임을 지고 있는 펀드 매니저 Thiemo Lang은 Suntech Power Holdings, Trina Solar, Canadian Solar가 이끄는 아시아 벤처기업들이 태양에너지를 통해 생산하는 전력량이 2009년에 6기가와트에서 2010년 10기가와트로 증대할 것이라고 전망했다. 그는 Zurich와의 전화인터뷰에서 태양에너지 시장이 올해에는 금융위기 영향으로 성장을 이루지 못할 것이지만, 2010년에는 미국과 중국의 신규 수요가 크게 증대하면서 보다 나은 시장상황을 갖게 될 것이라고 주장하였다. 노무라 증권에 따르면, 미국과 유럽이 온실가스 감축 노력을 강화하면서, 청정에너지에 대한 신규투자가 2007년 1,500억 달러에서 2012년 4,500억 달러로 확대될 것이다. 그리고 중국 재생에너지산업협회에 따르면, 중국이 태양에너지 발전용량을 현재 1.8기기와트 수준에서 2020년까지 10기기와트로 확대하려고 하고 있다. 이 수준은 미국의 1,000만 가구에 전기를 공급할 수 있는 수준이다.
한편, 전자산업 연구기관인 IC Insights 또한 미국, 유럽, 중국에서의 새로운 인센티브로 인해 2010년 태양에너지 설비 설치가 증가할 것이라고 전망하였다. IC Insights는 태양에너지 설비 설치가 2010년에 2009년 대비 37% 증가할 것이라고 전망하였다.
연구기관 Gartner 또한 태양에너지 부문의 성장 추정치를 태양패널 판매 기준 2009년 3,200만 개에서 2013년 1억1,400만 개로 증가할 것이라고 전망하였다. Suntech Power Holdings의 한 임원은 최근 로이터 글로벌 에너지 서밋에서 미국 태양에너지 시장이 2010년에 2009년 대비 3배가 될 것이라고 생각한다고 주장하였다.
전력관리에 초점을 맞추고 있는 반도체칩 제조업체들은 태양에너지 산업이 다시 살아나면서 큰 수혜를 입을 전망이다. National Semiconductor나 Micorsemi와 같은 칩제조업체들은 신규 또는 설치된 태양패널에 부착하여 패널의 전력생산 효율성을 향상시키는 칩 개발에 주력하고 있다.
2009년 초에는 태양에너지 산업이 다른 재생에너지 산업보다 큰 어려움을 겪을 것으로 전망되었다. 2009년 1월 당시 세계 최대 태양 모듈 제조업체인 Suntech Power는 자사 인력의 10%를 해고했다. Wuxi에 위치한 Suntech Power는 연간 1기가와트의 태양 패널을 생산할 수 있는 역량을 갖추었다. 그러나 Shi 사장은 세계 시장의 태양 패널 과잉 공급 때문에 2009년에 Suntech Powers社의 패널 가격이 25%에서 30%까지 낮아질 것이라고 말하였다.
미국 iSuppli 연구소는 태양 패널의 과잉공급 때문에 2009년에 글로벌 태양 패널 수익이 25%까지 감소할 것이라고 전망한 바 있다. 이는 8년 동안 이어진 태양광 패널 산업의 성장이 멈춘 것과 같다.
2009년 초기 전망에 따르면, 전 세계의 패널 출하 수익이 2008년 159억 달러에서 19.1% 하락한 129억 달러에 이를 것으로 예상된다. 이러한 큰 수익 하락은 지난 10년 동안 한 번도 일어나지 않았다고 iSuppli 연구소는 말한다. 보고서에 따르면 2008년에는 태양 패널 수요 대비 공급량이 102%였는데, 2009년에는 168%로 늘어난다고 한다. 그러나 2010년에 주요국의 강력한 경기부양책 및 태양에너지 산업 육성책으로 한 동안 침체기에 머물러 있었던 동 산업이 다시금 활기를 되찾을 것으로 보인다. GTB

실용적인 유기 태양전지의 실현
미국 국립표준기술원(National Institute of Standards and Technology) NIST의 최근 연구 결과로, 저렴하고 유연하며 제조하기 쉬워서 경제적으로 실용적인 새로운 종류의 태양전지 셀의 실현이 한층 더 가까워졌다. 이번 연구에서 과학자들은 태양전지 셀의 핵심부에 있는 복합 유기 필름에 대한 이해를 높였다.
유기분자에 의지하여 햇빛을 포획하고 전기로 바꾸는 유기 태양전지(PV)는 전통적인 단단한 실리콘 셀에 비해서 원칙적으로 큰 장점이 있기 때문에 활발한 연구가 이루어지고 있는 분야이다. 유기 PV는 양탄자를 펼치는 것처럼 넓은 면적에 쉽게 펼쳐질 수 있는 태양전지 모듈을 만들기 위해 유연한 표면위에 적용될 수 있는 잉크와 같은 형태로 나온다. 이러한 모듈은 제조비가 훨씬 더 저렴하고 광범위한 전력 분야에 적응시키기도 쉽지만, 기술이 향상될 때까지는 시장점유율이 제한될 것이다. 가장 우수한 유기 PV조차 6퍼센트의 빛만 전기로 바꿀 수 있으며 불과 몇 천 시간 동안만 지속될 수 있다. “전지의 효율이 10퍼센트를 넘어서고 수명도 1만 시간을 넘어선다면, 이 기술의 채택은 확실히 가속화될 것이라고 산업계는 믿고 있다. 그러나 이 기술을 개선하기 위해서는, 재료 속에서 무슨 일이 일어나고 있는지를 긴급히 확인해야 한다. 지금 우리는 그 시작 단계에 있을 뿐이다.”라고 NIST의 데이비드 거맥(David Germack)은 말했다.
NIST 연구팀은 유기 PV가 형성되는 방식을 통제할 방법을 알려줄 새롭고 강력한 유기 PV측정 전략을 마련하는 최근 연구를 통해 그러한 이해를 진척시켰다. 가장 일반적인 종류의 유기 PV에서는, 햇빛을 흡수하여 전자들을 방출하는 폴리머(polymer)와 전자들을 모으는 풀러린(fullernes)이라는 공 모양의 탄소분자들의 혼합체가 “잉크”이다. 이 잉크가 표면에 적용되면, 혼합체는 풀러린 채널들이 뒤섞인 무질서한 폴리머 네트워크를 담고 있는 필름으로 굳는다. 재래식 장치에서는, 전기가 장치 밖으로 올바른 방향으로 흐를 수 있도록 폴리머 네트워크가 이상적으로 모두 필름 밑바닥까지 도달해야 하고 풀러린 채널은 이상적으로 모두 완전히 꼭대기에 도달해야 한다. 하지만, 만일 폴리머와 필름의 밑바닥 가장자리 사이에 풀러린 장벽이 형성되면, 전지의 효율이 감소된다.
필름 경계면에 X-선 흡수 측정법을 적용한 연구팀은 전극 표면의 성질을 변화시키면, 기름이 물을 거부하듯이 전극 표면이 풀러린을 거부하고 폴리머를 당긴다는 것을 발견했다. 경계면의 전기적 특성 또한 극적으로 바뀐다. 그렇게 처리된 구조는 빛으로 발생된 광전류가 적당한 전극에 더 많이 도달할 기회를 제공하고 풀러린은 필름 밑바닥에 덜 축적되도록 만든다. 이 2가지 효과는 모두 PV의 효율이나 수명을 향상시킬 수 있을 것이다. “우리는 필름의 양쪽 가장자리에서 일어나는 일들을 최적화하는데 필요한 중요한 매개변수 몇 가지를 확인했으며, 이것은 산업계가 셀의 전체 성능을 최적화할 전략을 갖게 될 것이라는 것을 의미한다. 바로 지금 우리는 가장자리에 관해서 알게 된 것에 의지하여 필름 전체에서 일어나는 일을 확인하고 있다. 이러한 지식은 산업계가 유기 셀의 성능과 노후화를 이해하는데 도움이 됨으로써 유기셀의 수명을 확장시키는데 매우 중요하다.”라고 거맥은 말했다. GTB

중국 태양광 발전 산업의 5대 발전 추세
전 세계적으로 화학 석유 에너지가 부족함에 따라 태양 에너지를 위주로 한 신에너지 산업은 양호한 발전 기회에 직면하게 되었다. 최근 몇 년 간, 독일의 ‘Q-Cells’, 중국 ‘우시(無錫)의 상더(尙德)’, ‘장시(江西) 사이워이(賽維) LDK’ 등 태양광 발전 산업 분야 국제 유명 업체들이 신속히 발전하여 전 세계 태양광 발전 산업 발전을 대폭 추진하는 면에서 중대한 역할을 발휘하고 있다. 2009년 3월 말, 중국 정부가 태양광 발전 산업을 발전시키기 위한 ‘128호, 129호 문건(文件)’을 공식 발표하면서 중국은 ‘신에너지 산업 발전 계획’을 제정, 실행하고 있는데 이런 상황은 중국의 태양광 발전 산업으로 하여금 중요한 발전 기회에 직면하도록 하였다. 최근 중국의 태양광 발전 산업은 다음과 같은 5대 발전 추세를 나타내고 있는 상황이다.
1) 태양광 발전 산업은 ‘수직적이고, 일체적이며, 통합되고 있는 추세’를 나타내고 있다. ‘다결정 실리콘’의 폭리 시대가 결속되고 이윤이 태양광 발전 산업 체인의 여러 단계에서 합리적으로 배분됨에 따라 중국의 ‘티엔워이(天威) 잉리(英利)’, ‘허베이(河北) 징오우(晶澳)’, ‘창저우(常州) 티엔허(天合) 광 에너지’ 등 수직, 일체화 면에서의 강점을 보유한 태양광 발전 분야 회사들은 더욱 높은 수익을 실현하고 있는 상황이다. ‘장시 사이워이 LDK 회사’는 현재 이미 세계 최대 규모의 ‘다결정 실리콘’ 편(片)을 생산하는 업체로 부상하였다. ‘장시 사이워이 LDK 회사’는 지난 2008년 2월에 25억 달러를 투자하여 ‘수저우(蘇州) BestSolar 회사’를 설립하여 태양전지를 생산하고 있다.
2) 박막(薄膜) 태양전지에 대한 투자가 점차 증가하고 있다. 중국 ‘허베이(河北) 신오우(新奧) 태양광 에너지 유한 회사’는 지난 2007년도에 박막 태양전지 분야에 진출하여 중국 내 최초의 5.7m2에 달하는 대형 실리콘 박막 태양전지판을 개발하였다. ‘허베이 신오우 태양광 에너지 유한 회사’는 140억 위안(약 21억 달러)을 투입하여 오는 2010년에 박막 태양전지 생산 능력을 500MW 규모에 도달시킬 전망이다. 그 외, 중국 대륙과 홍콩, 타이완(臺灣)의 박막 태양전지 생산 업체들은 현재 중국 대륙에 대량의 비용을 투입하여 박막 태양전지 산업을 발전시키고 있는 상황이다.
3) 산, 학, 연 협력이 더욱 밀접히 이루어지고 있는 추세를 나타내고 있다. ‘중국과학원’은 2009년 초에 ‘태양광 발전 산업을 추진하기 위한 행동 프로젝트’를 확정하여 산, 학, 연 협력을 추진하고 있다. 지난 6월 1일, ‘나노 제조 기술’ 분야 국제 선진 업체인 미국의 ‘응용 재료 회사’는 중국의 ‘난카이(南開) 대학’, ‘저장(浙江) 대학’과 공동으로 ‘태양광 에너지 연구 개발 관련 공동 협력 협정’을 공식 체결하고 태양광 발전 분야 공동 연구 개발을 추진하기로 결정하였다. 지난 2006년도에 중국 ‘난창(南昌) 대학’은 ‘사이워이 LDK 회사’와 공동으로 ‘난창대학  LDK 태양 에너지 연구 센터’를 공동으로 설립하였으며 지난 2008년 10월 6일에는 중국 내 최초의 태양광 발전 분야 전문대학인 ‘난창대학 태양광 발전 대학’을 설립하였다. 중국 ‘우시 상더 회사’는 ‘우시 과학기술 대학’과 공동으로 ‘상더 태양광 발전 대학’을 공식 설립하였다. 현재 태양광 발전 분야 산, 학, 연 협력은 국제적인 추세로 되고 있는 동시에 중국에서도 중요한 발전 추세로 나타나고 있는 상황이다.
4) 글로벌 전략적인 협력이 가속화되고 있는 추세를 나타내고 있다. 글로벌 태양광 발전 시장 경쟁이 날로 치열해짐에 따라 태양광 발전 분야 기업체들 간의 전략적인 협력이 가속화되고 있다. 지난 2008년 10월, 중국의 ‘우시 상더 회사’와 ‘허난(河南) 전력 실업(電力實業) 그룹’은 태양광 발전 분야 전략적인 협력 협정을 체결하였다. 중국의 ‘우시 상더 회사’는 미국의 태양 에너지 제품 개발 업체인 ‘3rd Rock Systems and Technologies,Inc.’와 전략적인 협력 관계를 구축하고 미국에서 공동으로 7.2MW 규모의 태양광 발전 시스템을 개발하기 시작하였다. 태양광 발전 분야 우수한 업체들은 글로벌 전략적인 협력을 통해 복잡하고 변화가 심각한 국제 시장에 공동 대응하고 있으며 자원 통합 및 업체 간의 ‘윈윈 협력’을 통해 생존 공간을 확충하고 시장 리스크를 줄이고 있다.
5) 태양광 발전 분야 선진 기술 연구 개발이 가속화되고 있는 추세를 나타내고 있다. 중국 ‘닝샤(寧夏) 인싱(銀星) 다결정 실리콘 회사’ 연구 개발팀은 ‘야금(冶金) 물리 방법으로 태양 에너지 다 결정 실리콘’을 개발하는 기술 난제를 해결하였는데 동 기술성과를 응용하여 개발한 ‘단일 결정 실리콘 태양전지’의 ‘전기 전환 효율’을 평균 16% 이상 수준에 도달시켰으며 최고 17.91% 수준에 도달시켰다. 중국 ‘저장(浙江) 정타이(正泰) 회사’가 개발한 ‘제2세대 박막 태양전지’의 ‘전기 전환 효율’은 9% 수준에 도달하여 중국 내 태양 에너지 산업 분야 ‘제2세대 박막 전지 기술’ 공백을 메우는데 성공하였다. 중국의 ‘우시 상더 전력(電力) 회사’가 개발한 ‘Pluto 기술’은 ‘단일 결정 실리콘 태양전지’의 ‘전기 전환 효율’을 19% 수준에 도달시켰으며 ‘다결정 실리콘 태양전지’의 ‘전기 전환 효율’을 17% 이상 수준에 도달시켰다. 현재 전 세계적인 금융 위기와 환경 문제가 점점 더 심각해지고 있는 상황은 중국 정부로 하여금 신에너지 발전 전략을 대폭 강화하고 재생 가능한 에너지 발전을 대폭 중시하도록 추진하고 있다. 중국 정부는 ‘신에너지 산업 발전 계획’ 실행을 통해 태양광 발전을 포함한 신에너지 산업을 중점 육성하게 될 것으로 전망된다. GTB

미국의 태양에너지 시장 동향
미국의 태양에너지 시장은 에너지가격 인상, 소비자 수요 증대, 정부와 전력사업자의 재정적 인센티브로 인해 활성화되고 있는 추세이다. 2008년에 약 6만2천개의 신규 태양열과 태양열전기설비가 설치되었는데, 이는 2007년에 비해 16% 증가하는 것이다.
태양광발전 동향은 다음과 같다.
- 2008년 태양광 설비용량은 2007년에 비해 63% 증가(2007년 211MW에서 2008년 335MW로 증가)하였고, 태양광 시스템의 평균 크기도 확대되고 있다. 그중에서도 전력망 연계 태양광설비의 증가폭이 증가율의 대부분을 차지한다.
- 용량별 설비증가는 非거주부문에서 가장 높았다. 그러나 거주부문 역시 지속적으로 태양광설비가 증가하고 있다.
- 미국의 많은 주가 2007년에 비해 2008년 태양광 설비용량을 두 배로 확대하였다.
- 미국의 태양광 시장의 중심인 캘리포니아에서는 태양광 설비가 2008년 전년대비 95% 증가하였다.
태양열 동향은 다음과 같다.
- 태양열 온수 시스템 보급은 연방 투자세금혜택이 2006년 가정부문 설비에까지 확장된 이후 계속 활성화되었다.
- 북미대륙 48개 주에서 연간 설치된 용량은 2005년 이후 4배 이상이었고, 거주부문 설비가 대부분을 차지했다.
- 하와이주가 계속해서 가장 큰 태양열 온수 시장의 위치를 차지하였다.
태양열발전 동향은 다음과 같다.
- 2008년에는 신규 태양열발전 플랜트가 전력망에 연계된 사례는 없으나 태양열발전의 미래 전망은 밝으며, 2009년에 한 플랜트가 가동될 예정이다. 미국에서는 2006년과 2007년에 65MW급의 태양열발전 플랜트가 추가되었고, 354MW급의 9개의 플랜트가 1985년에서 1991년 동안 캘리포니아에 건설되어 현재까지 운영 중이다.
장기적으로 태양설비의 성장은 밝은 편이다. 2009년에도 태양에너지 시장 성장이 다소 주춤하지만 계속 성장할 것으로 보이며, 2010년이 되면 고 성장률을 회복할 전망이다. 연방 투자세금혜택의 장기 확장, 전력사업자들이 투자세금혜택을 이용할 수 있게 하는 신규 규정, 상업용 투자세금혜택의 대안으로 재원지원프로그램 설립 등으로 인해 태양에너지 설비가 확충될 것으로 보인다. 이러한 정책은 최근(2008년 10월, 2009년 2월)에 마련된 것이므로, 이 새로운 정책의 효과는 보다 시간을 갖고 지켜봐야 한다. 전력망에 연계되는 태양광 설비의 가격이 하락하기 시작했다. 다수의 전문가들은 그 가격이 계속해서 하락할 것으로 전망하고 있다. 이러한 태양광 설비 가격 하락은 정부의 인센티브에 대한 의존도를 낮추는 데 도움을 줄 것이다. 그러나 2009년에는 태양광 설비가 계속 강력한 재정적 인센티브 및 지원정책에 힘입어 성장할 것이다. 현재 재정적 인센티브와 정책은 태양에너지 시장 성장의 핵심이다. GTB

고농도 태양광 발전 시스템을 이용한
대용량 태양광 발전 프로젝트
재생에너지 산업의 선도회사인 그린윙 에너지 매니지먼트 주식회사(GreenWing Energy Management Ltd.)는 미국 서부에서 그린윙사가 진행하는 대규모 태양광 발전 프로젝트에 솔포커스 주식회사(SolFocus, Inc.)가 개발한 고농도 광 발전(Concentration photovoltaic, CPV) 시스템을 이용하는 계약을 체결하였다고 발표했다. 이번 투자 발표는 그린윙사가 빠르게 성장하고 있는 태양광 에너지 분야에도 투자하기 시작하였음을 의미한다. 그린윙사는 미국과 캐나다에서 세계에서 경쟁할 수 있는 풍력 에너지 프로젝트들을 지속적으로 개발하고 있다. 그린윙사는 솔포커스사의 고농도 광 발전시스템을 20~300메가와트 규모의 태양광 발전 프로젝트들과 1~20메가와트 규모의 분산형 발전 시스템에 적용할 계획이다.
혁신적인 솔포커스 고농도 광발전은 소형의 고효율 태양전지들로 태양광을 집중시켜 기존보다 650배 이상의 빛이 도달하도록 하는 새로운 반사광 시스템을 적용한다. 솔포커스 1100S 시스템은 대략 전통적인 광발전 패널들과 비교하면 대략 1000분의 1 정도의 활성을 가지는 비싼 태양 전지 물질을 이용한다. 또한 솔포커스 고농도 광 발전 시스템들에서 사용된 전지들은 전통적인 실리콘 계열의 태양 전지들보다 2배 이상의 효율을 가진다. 태양빛이 풍부한 지역에서 솔포커스 고농도 광 발전 기술은 화석연료 발전과 경쟁할 수 있도록 태양광 발전의 비용을 낮추어줄 만큼의 효율을 달성한다.
그린윙사의 사업개발 부사장인 매트 펜리(Matt Penry)는 솔포커스 고농도 광 발전 시스템들은 매우 뛰어난 태양 에너지 전환 효율을 보여주었다고 말했다. 새로운 광 발전 시스템들의 높은 효율은 솔포커스에 의한 낮은 생산 비용과 결합되어 태양 에너지를 기존의 발전 설비들과 경쟁할 수 있도록 해준다고 덧붙여 말했다. 태양 에너지의 포집 효율을 극대화하고 낮 동안에 전력 생산을 정상적으로 운전할 수 있도록 하기 위하여 솔포커스 고농도 광 발전 패널들은 2개의 축으로 구성된 트랙커들에 의해 지상에 결합된다. 물을 전혀 사용하지 않고 매우 낮은 탄소 배출량을 보이며 환경오염이 전혀 없는 전력을 생산하고 설치 지역의 소음이 없으며 영구적인 그늘 또는 자연광의 방해가 없다는 점을 포함하여 다른 태양광 발전 방식들과 비교할 때에 솔포커스 고농도 광발전 설계는 많은 환경적 이익들을 제공해 준다.
펜리는 세계에서 태양광이 풍부한 지역들에서 태양 에너지 생산은 매년 40% 이상씩 성장하거나 또는 전통적인 태양광 시장보다 2배 이상 높으며 그린윙사와 솔포커스사는 매우 빠르게 성장하는 태양광 시장에 참여하기 위한 이상적인 위치를 차지하고 있으며 소비자들에게 저렴하고 환경 친화적인 공정을 제공해 준다고 말했다.
솔포커스사의 최고 책임자인 마크 크로울리(Mark Crowley)는 그린윙사와의 협력에 매우 기뻐하고 있으며 건설, 개발, 관리 등과 함께 프로젝트 개발에 뛰어난 전문가들 및 전문지식을 그린윙사가 보유하고 있으며 양사의 협력을 통해 태양광 분야의 성장을 가속화할 것이라고 말했다. 광 발전 기술 분야에 대한 그린윙사의 노력이 이번 협력에 나타나며 솔포커스 기술의 에너지 전환 효율과 뛰어난 환경 장점들을 그린윙사가 보장한다고 그린윙사의 최고 책임자인 댄 앨라드(Dan Allard)가 말했다. GTB

호주 Dyesol, 염료감응형 태양전지
상업생산을 위한 첫 걸음 
호주 Dyesol의 한국 JV인 Dyesol-Timo는 염료감응형 태양전지(DSC, Dye Solar Cell)의 상업 목적 생산을 위한 파일럿 설비를 한국 성남에 준공했다고 7월 13일 발표했다. 주한 호주 대사인 Sam Gerovich는 “한국-호주 간의 새로운 경제협력의 장을 여는 시도이며 특히 청정에너지 기술에 있어 협력관계를 굳건히 할 수 있도록 지원할 것”이라고 언급했다. Dyesol은 2008년 9월 JV에 합의한 이후 50만 호주달러를 투자, 10개월 만에 파일럿 생산설비를 준공했으며, 이 과정에서 경기도와 한국 정부의 상당한 지원을 받아왔다. 이번 JV의 목표는 Dyesol에서 개발한 염료감응형 태양전지 염료를 유리 기판에 도포해 제작하는 상용화 과정을 개시하는 것으로, JP모건은 2008년도 보고서에서 한국을 태양광 산업이 향후 4년간 빠르게 성장할 것으로 예측한 바 있다. 염료감응형 태양전지는 현존하는 태양전지를 대체할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 실내와 같은 적은 광량인 환경에서도 발전이 가능한 염료감응형 태양전지는 태양전지의 가능성을 한층 확대할 것으로 예측되며 특히 Dyesol-TIMO가 그 선두에 설 것으로 예상된다. GTB