태양전지의 필요성과 태양광 산업 동향

1. 태양광발전의 필요성

에너지 통계연보에 따르면 OECD 국가의 총 전기 소비량의 비율은 원자력 22.2%, 석탄 2.7%, 천연가스 20%, 석유 47.3%, 신재생 5.6%(2018년 기준)이다. 전기 소비량의 70% 이상을 화석연료에 의지하여 지구온난화, 대기오염, 산성비, 수질 오염, 토양 오염, 열 오염 등의 환경오염과 자원 고갈로 인한 단가 상승의 문제가 심해지고 있다. 또한, 20%를 차지하는 원자력은 가장 낮은 발전원가로 꼽히지만 원전사고의 피해가 막대하기 때문에 시민들의 불안감과 안전상의 문제가 일어나고 있다. (그림 1의 파란색과 빨간색 부분이 화석연료, 주황색 부분이 신재생에너지이다.)

 

 

 

그림1. 전력공급량과 소비량(출처 : 2018에너지통계 연보)

 

 

 

 

 

모든 화석연료는 탄소화합물의 한 형태로 연소과정에서 필연적으로 이산화탄소를 발생시킨다. 화석연료를 많이 사용함에 따라 이산화탄소의 농도가 그림2와 같이 증가하였다. 이산화탄소가 많이 배출되면  지구 내에 막을 형성하여 햇빛이 들어오되 나가지 못하는 온실효과가 일어나고, 이러한 온실효과가 지속되면 지구온도가 높아져 지구 온난화가 일어난다.

 

 

 

 

그림2. 지구 이산화탄소 및 평균기온 상승그래프(출처 :  비상학급백과 중학교 사회)

 

 

 

 

 

신정부의 3020 이행계획에 의하면 환경오염, 자원고갈 등의 문제점을 해결하기 위하여 2030년까지 재생에너지를 20%로 확대하겠다고 발표하였다. 그림 4에서는 2030년까지의 계획에 신규 재생에너지의 63퍼센트는 태양광에너지가 차지하고 있음을 나타낸다. 때문에, 친환경적이고 안전한 신재생 에너지에 대한 필요성이 늘어가고 있다. 특히 태양광발전은 발전원가가 하락하는 유일한 전력원이고, 어떠한 신재생에너지 보다 유지보수가 쉽고 보수비용도 매우 적다는 등의 이유로 각광을 받고 있다. 

 

 

 

그림 4. 3020 이행 계획안(출처 : 산업통상자원부)

 

 

 

2. 태양광발전의 문제점

앞서 말했듯 태양광발전이 많은 장점을 갖고 있지만, 아직까지는 발전원가가 가장 비싸다는 문제점과 전력 생산량에 한계가 있다. 때문에, 제작비용을 낮추면서 태양광 변환효율을 높이는 태양전지 개발이 요구된다.

 

 

3. 태양전지 산업점유율

Si를 사용하는 결정질 태양전지는 90%의 시장 점유율을 차지하고 있다. 기본적으로 가장 흔한 Si물질을 사용하기 때문에 대량생산이 가능하고, 가격 대비 효율이 잘 나오기 때문이다. 다결정 실리콘 태양전지의 경우엔 단결정 실리콘 태양전지보다 생산비용이 적게 들기 때문에 효율이 단결정에 비해 조금 낮아도 높은 시장점유율을 차지한다. 최근에는 유기물 태양전지나 비실리콘 태양전지 등 다양한 소자들로도 연구가 진행되고 있다.

 

 

 

그림3. 태양전지 Type 별 점유율 (출처 : 미국 에너지부(DOE)(2015신재생에너지보고서))

 

 

 

 

4. 국내 태양광산업  동향

2019년 1분기 기준 국내 태양광 설치량은 615MW로 성장세를 지속하고 있다. 이로 인해 국내 태양광 산업은 크게 활성화될 것으로 예상되고 있다. 2019년 4월까지 폴리실리콘·잉곳 수출은 전년대비 64% 감소한 1.43억 달러였으며, 태양 전지·모듈 수출액은 전년대비 22.6% 감소한 5.6억 달러를 기록했다. 모듈 수출은 전년대비 22.5% 감소했으나, 태양전지 수출은 전년대비 220% 증가한 0.83억 달러를 기록했다. 

 

 

 

 

 

 

 

 

BNEF의 자료에 의하면 폴리실리콘, 단결정 잉곳, 웨이퍼, 태양전지, 태양광 모듈의 생산용량 모두 중국이 선두주자를 달리고 있다. 또한, 한국태양광협회 자료에 따르면 국내 태양전지 생산기업의 경우 2018년 기준 한화큐셀이 3,700MW로 가장 많은 셀, 모듈 생산용량을 기록했다.

 

 

5. 참고자료

[1] 에너지 통계연보 (2018)

[2] 비상 학급 백과 중학교 사회 (2010)

[3] 산업통상자원부 (2017)

[4] 미국 에너지부(DOE)(2015 신재생에너지보고서) (2015)

[5] 강정화, "2019년 1분기 태양광산업 보고서" (2019)