▲ 현대중공업이 지난 2007년 스페인 엘보니요(ELBONILLO)에 설치한 7MW급 태양광 발전소.

태양광발전(Photo Voltaic, PV)은 지속가능한 미래 주요 에너지원으로 떠오르면서 녹색성장을 위한 신성장동력 산업분야로 각광을 받고 있다.

세계 시장 규모는 지난 5년간 연평균 43% 이상의 폭발적인 성장세를 보이고 있어 지난해 712억달러에서 오는 2020년 1,136억달러 규모로 성장이 예상되며 누적설치량으로는 2030년 1,845GW, 2050년이면 4,670GW 수준에 달할 것으로 전망된다.

생산 우위를 확보하는 쪽이 태양전지(PV Cell) 시장을 선점할 수 있을 것으로 기대되는 가운데 미국, 중국을 중심으로 한 해외기업들이 규모의 경제를 통한 가격경쟁력 강화를 위해 투자확대를 지속하고 있다.

특히 태양광의 응용분야가 확대되면서 가격과 효율 등 특성별 장점을 가진 박막 등 차세대 태양전지 시장이 확대될 것으로 관측되고 있다.

오는 2030년에는 전체 태양광시장에서 박막이 차지하는 비중이 40%로 1위를 차지하고 결정질과 기타 차세대 품목이 나머지 시장을 분점할 것으로 예상된다.

특히 가정용, 상업용 건축물에 적용되는 건물일체화 태양광발전(BIPV)시장의 급성장이 전망된다.

정부는 결정질 실리콘 태양전지와 박막 태양전지에 집중 투자한다는 전략이다.

핵심 원천기술 및 소재·부품, 장비기술 개발에 주력해 기술우위를 선점하고 국내 태양광산업의 공급체계를 강화해 태양전지를 제조하는 대기업과 소재 및 부품, 장비를 분야를 맡는 중견·중소기업으로 이어지는 견고한 산업구조를 확립한다는 계획이다.

이를 통해 결과적으로 GW급 태양전지 생산용량을 갖춤으로써 가격경쟁력을 확보한다는 구상이다.

특히 BIPV 모듈 기술개발과 시장창출을 지원해 세계시장 선점을 노리는 부분이 눈에 띈다.
우선 내수시장 창출을 통해 기술과 가격 양면에서 경쟁력을 강화한다는 내용으로 이를 위해 차세대 BIPV 시장 진입과 저가 보급을 위한 정부 지원이 확대될 전망이다.

▲ 2008~2010년 국내 태양광산업 밸류체인별 매출경향.

■고율화·대면적화로 시장 창출한다

이 같은 구상을 위해 결정질에서는 셀의 경우 초고율화, 대면적화 기술이 확보돼야 하며 소재·부품의 국산화와 양산장비 기술 역시 필수적이다.

태양전지 고효율화와 함께 50㎛ 이하 박판전지 개발을 2015년까지 마무리하고 2020년 이후 초고효율 결정질 하이브리드 실리콘 태양전지 제조기술과 해당 양산장비를 개발한다는 것이 정부의 전략이다.

내년 이후 단결정 셀의 경우 광전변환 효율 23% 확보가 전망되며 제조단가도 W당 1달러선 이하로 떨어질 것으로 기대되고 있다.

업계 일각에서는 이미 지난 4월 1달러/W 밑으로 떨어졌다는 의견도 나오고 있으며 오는 2030년 태양전지 효율이 30%에 달할 것으로 전망되고 있다.

실리콘 박막 태양전지 품목에서는 2015년까지 유리기판 기반의 고효율 대면적 양산화 기술 개발과 플렉서블 전지에서는 효율 9% 수준의 5세대 전지와 제조단가 0.5달러/W가 기대된다.

같은 기간 8세대 다중접합전지 개발, 광전변환 효율 30% 달성이 기대되며 제조단가는 W당 0.5달러 선이 확보될 것으로 전망되고 있다.

2030년까지는 효율 15%, 제조단가 W당 0.5달러 수준의 나노기반 실리콘 박막 태양전지 기술을 확보한다는 계획이다.

CIGS전지는 2015년까지 제조단가 W당 0.7달러 수준의 효율 16%급 전지기술을 갖춘다는 방침으로 유리기판 제품의 대면적 양산화 기술을 갖추고 효율 13%급, 제조단가 W당 0.7달러 수준의 플렉서블 전지 기술을 확보할 계획이다.

2030년까지는 대면적 유리기판 제품 양산화와 비진공 CIGS 태양전지 양산화를 통해 효율 20%, 제조단가 W당 0.5달러를 달성한다는 방침이다.

BIPV는 대면적·연속제조기술과 함께 장비기술, 건자재 일체화 기술이 요구된다.

우선 내년까지 건축외장재 BIPV 시스템개발을 완료하고 단열성능 0.8W/㎡, 투과율 20% 수준의 고단열, 고투과율 BIPV창호를 개발한다는 게 정부 계획이다. 박막형의 경우 10%, 염료계의 경우 8%의 효율을 목표치로 잡고 있다.

또 2030년까지 부착형 플렉서블 BIPV 기술을 갖출 계획이다.

기타 차세대 태양전지 부문에서는 고효율화 기술과 장기적 신뢰성을 담보할 수 있는 상용화 기술이 급선무다.

향후 시장 전개가 기대되는 ‘장기품목’으로서는 염료감응 태양전지(DSSC), 유기태양전지, 집광형 태양전지가 전략품목으로 꼽히고 있다.

정부는 2015년까지 면적 200㎠ 제품 기준으로 효율 12%에 제조단가 W당 0.7달러 수준의 염료감응 태양전지 관련 핵심소재 및 고효율 대면적 모듈기술과 품질평가기술을 확보한다는 계획이다.

특히 염료감응형의 문제로 지적돼 온 수명을 15년까지 연장시키는 기술을 개발할 계획이다.
이어 2030년에는 효율 18%, 수명 30년, 제조단가 W당 0.7달러를 목표로 잡고 있다.
유기태양전지는 2015년까지 100㎠ 제품의 효율 6% 달성을 목표로 핵심소재와 고효율·대면적 신뢰성 기술을 개발할 계획이다.

또 2030년까지는 장비일체형 태양광발전시스템(DIPV)제품과 범용 고효율화 제품을 개발해 효율 15%, 수명 5년, 제조단가 0.3달러/W를 달성한다는 계획이다.

집광형태양전지는 2013년까지 초저가 경박형 광학설계와 모듈기술을 개발하고 2015년까지 대규모 및 중소규모의 200W급 모듈을 생산하다는 전략이다.

이를 통해 제조단가를 W당 0.7달러로 낮추고 실리콘계는 18%, 다중접합은 28%까지 효율을 끌어올릴 계획이다.

2020년까지 BIPV용 200W급 모듈, 2030년까지 휴대용 플렉서블 모듈을 개발하고 제조단가 W당 0.5달러와 실리콘과 다중접합 모듈의 효율 각 28%, 38%를 확보할 방침이다.

▲ 지난해 8월 인천시가 시청사 민원동에 설치한 태양광 발전 설비.

■‘황금시대’ 노린 큰손 진출러시

국내외 태양광 시장에서는 우선 원료 및 소재 분야에서 ‘치킨게임’이 시작되는 양상을 보이고 있다.

올해 전 세계 태양광 시장에서 폴리실리콘 공급이 수요를 넘어설 것으로 예상되고 있는 가운데 폴리실리콘 가격이 급락세를 이어가며 셀가격도 하락하고 있다.

최근 대기업들이 폴리실리콘과 웨이퍼 사업에 진출하거나 대규모 증설에 나서고 있는 상황에서 충분히 예견된 상황이다.

결국 반도체 시장에서 나타나고 있는 가격과 캐파경쟁에서 버텨내는 기업만 살아남을 것으로 업계는 전망하고 있다.

이에 대한 생존전략으로 ‘수직계열화’를 완비하는 움직이미 대기업을 중심으로 나타나고 있다.

삼성과 LG는 폴리실리콘에서 잉곳, 셀로 이어지는 밸류체인 전반에 대한 수직계열화를 완성했다.

셀·모듈 사업의 교통정리를 단행한 삼성은 삼성정밀화학(폴리실리콘), 삼성코닝정밀소재(잉곳·웨이퍼), 삼성SDI(셀, 모듈)에 삼성물산과 에버랜드(발전)로 이어지는 그룹 내 밸류체인을 갖췄다.

특히 스크린프린팅 방식에서 발군의 효율을 뽑아내고 있는 삼성은 최근 2015년 ‘태양광 사업 글로벌 톱 10’ 진입이라는 목표를 제시했다.

효율 19.5%로 업계 최고 성능을 자랑하는 삼성전자는 올해 약 2,000억원의 매출을 기대하고 있으며 7월부터 태양광 사업을 기존의 삼성전자에서 삼성SDI로 이관, 2차전지와의 시너지를 창출한다는 전략이다.

삼성SDI는 현재 150MW 규모의 생산능력을 300MW까지 끌어올릴 계획이며 박막형의 경우 2020년 10GW까지의 확대를 목표로 하고 있다.

회사는 이를 위해 2015년까지 2조원, 2020년가지 5조9,000억원을 투자해 2020년 세계 태양광 시장 1위에 등극한다는 구상이다.

삼성정밀화학은 지난 2월 미국 MEMC와 50:50 합작법인 세우고 이달분터 울산에 연산 1만톤 규모 폴리실리콘 공장 건설 계획을 밝힌 바 있다.

LG그룹도 LG화학(폴리실리콘), LG실트론(잉곳ㆍ웨이퍼), LG전자(셀·모듈)로 이어지는 체계를 완성했다.

특히 그룹 내 수직계열화의 마지막 고리였던 폴리실리콘 분야에 진출한 LG화학은 지난달 초 전남 여수에 4,910억원 규모의 신규 투자 계획을 밝히고 1일부터 설비건설에 들어가 오는 2013년 말까지 연산 5,000톤 규모의 폴리실리콘 공장을 완공할 계획이다.

한화그룹도 한화케미칼을 통해 폴리실리콘 시장에 본격 진입, 수직계열화를 완료한다는 방침을 밝히고 지난 4월 1조원 규모의 투자계획을 내놨다.

회사는 내년 초 공장건설에 착수해 오는 2013년 공장 가동에 들어갈 계획이다.

폴리실리콘 시장에서 독보적인 위치를 지키고 있는 OCI 역시 1조8,000억원을 들여 새만금 산업단지에 연산 2만4,000톤 규모의 공장을 건설, 2013년까지 총 8만6,000톤의 세계 최대 캐파를 갖출 계획이다.

전문가들은 매년 15% 이상 하락하고 있는 태양광 발전단가를 고려할 때 현재의 1.4달러 수준인 W당 모듈 가격이 1달러 이하로 떨어지는 2015년 이후 화석연료의 경쟁이 본격화될 것으로 내다보고 있다.

웅진폴리실리콘 역시 지난 4월 경북 상주에서 폴리실리콘 공장 준공식을 가졌다. 2013년까지 7,500억원을 투입해 총 생산능력을 1만7,000톤으로 확장한다는 구상이다.

이 같은 흐름에서 정유사들의 움직임도 눈에 띈다.

에쓰오일(S-Oil)은 최근 2,650억원 규모의 한국실리콘 주식을 취득, 지분 투자 방식으로 폴리실리콘 분야에 진출했다.

이에 따라 한국실리콘 지분 관계는 S-Oil 33.4%, 오성엘에스티 34.2%, 수성기술 21.4%, 신성솔라에너지 10.9%로 변동됐다.

지난해 국내에서 두 번째로 고순도 폴리실리콘 상업 생산을 시작한 한국실리콘은 현재 연간 생산량 3,500톤을 갖추고 있으며 내년 증설 투자가 완료되면 연간 1만2,000톤의 생산능력을 확보하게 된다.

SK이노베이션은 결정질 실리콘 기반 전지가 아닌 박막을 택했다. 회사는 현재 산하 연구소 SK글로벌테크놀로지에서 박막 태양전지에 대한 R&D를 진행하고 있다.

SKC도 태양전지 핵심소재인 EVA시트 생산라인 증설에 나섰고 자회사인 SKC솔믹스도 지난 5월 잉곳·웨이퍼 공장을 준공했다.

GS칼텍스 역시 태양광 사업 진출에 대해 그룹 최고경영진의 재가가 떨어진 것으로 알려져 있어 조만간 사업 구상 발표가 있을 예정이다.

■한차례 ‘솎아내기’ 거칠듯…올해가 중요

이 같이 국내 산업계 큰손들이 앞을 다퉈 태양광 시장에 뛰어들고 있는 가운데 최근 폴리실리콘 가격이 kg당 60달러 밑으로 떨어지고 웨이퍼와 셀도 각각 8%, 5%대의 하락율을 보이고 있다.

환경이 척박해 질수록 적자생존의 법칙은 뚜렷해진다.

연산 규모 600MW로 국내 최대 태양광 셀·모듈 기업인 현대중공업의 1분기 영업이익률이 3%를 밑돌고 삼성·LG도 적자를 면치 못하고 있는 것으로 알려진 상황.

반면 단단한 기술력을 가진 OCI는 전년 동기 대비 3배가 넘는 3,000억원대의 영업이익을 거두며 고공행진을 이어가고 있다.

기술력이든 자금력이든 한층 강화된 경쟁과 떨어지는 제품가격을 극복할 만한 힘이 없는 회사가 도태되고 경쟁력 있는 소수만이 살아남게 되는 것이다.

업계에서는 그 시작점을 올해로 보고 있다.

이우현 OCI 부사장은 자신의 트위터를 통해 “준비 없이 경쟁에 뛰어든 많은 업체가 아마도 상당한 수업료를 내야 할 것”이라고 일침을 가한 바 있다.

밝은 장기전망과 정부의 육성의지가 앞길을 비추고 있지만 한번은 겪어야 할 홍역이 조만간 시장을 덮칠것으로 전망되는 태양광 업계, 앞으로 1~2년이 시장 지형도의 큰 그림을 만드는 중요한 시기가 될 것으로 관측된다.