2014 정보분석보고서
정보분석보고서
태양광 산업 및 글로벌 경쟁현황 분석
2014. 11
<본문 목차>
제1장 산업 및 시장의 정의 ··· 1 1. 산업의 특성 및 변화요인 ··· 1 1.1. 산업의 특성 ··· 1 1.2. 산업의 변화요인 ··· 4 1.3. 국내 태양광 산업 SWOT 분석 ··· 8 2. 시장개요 ··· 9 3. 국내외 시장 동향 ··· 21 3.1. 태양전지 공급망 구성요소 가격동향 ··· 21 3.2. 태양전지 효율 동향 ··· 25 3.3. 지역별 태양전지 시장 동향 ··· 27 4. 시장규모 및 전망 ··· 39 4.1. 태양광 시장규모 ··· 39 4.2. 태양광 부품 및 가정용 전략변환 시장 ··· 43 4.3. 태양광 시장전망 ··· 50 제2장 경쟁사 분석 ··· 56 1. 경쟁사 분석 전략 ··· 56 2. 경쟁구조분석 ··· 57 2.1. 공급망 구성요소별 주요업체 ··· 57 2.2. 광변환 효율 경쟁현황 ··· 642.3. 태양광 업계 수직계열화 및 구조조정 ··· 83 2.4. 태양광 신규진입자의 경쟁력 ··· 85 3. 주요 경쟁사 도출 및 제품 동향 분석 ··· 87 3.1. 중국업체의 사업전략 ··· 87 3.2. 일본업체의 사업전략 ··· 89 3.3. 주요 경쟁사 제품 동향 ··· 92 3.4. 핵심 경쟁사에 대한 심층 분석 ··· 97 제3장 결 론 ··· 109
<표 목차>
<표 1> 태양광의 산업화 장단점 ··· 3 <표 2> 국내 태양광 산업의 SWOT 현황 ··· 9 <표 3> 결정질 태양광산업의 가치사슬별 특징 ··· 10 <표 4> 미국 각 지역의 계절별 하루 Sun Power 가용 평균 시간 ·· 19 <표 5> 호주의 일평균 태양전지 충전량 ··· 20 <표 6> 국내 태양광 보급 정책별 설치 실적 ··· 36 <표 7> 국내 태양광기업들의 생산용량 현황 ··· 38 <표 8> 세계 폴리실리콘 및 웨이퍼분야 Top 10 업체 현황 ··· 57 <표 9> 세계 PV 모듈 및 태양전지 분야 Top 10 업체 현황 ··· 58 <표 10> 태양전지분야 및 신규 시공실적 기준 Top 10 업체 현황 ···· 59 <표 11> 국내 결정형 실리콘 태양전지 공급망 구성요소 및 주요업체 ···· 61 <표 12> 박막형 태양전지 공급망 구성요소 및 주요업체 ··· 62 <표 13> 공급망 단계별 국내 기업체 현황 ··· 62 <표 14> SunPower사 SPR-327NE-WHT-D 모듈 ··· 64 <표 15> 고효율 단결정 실리콘 태양전지 Top 10 ··· 65 <표 16> 단결정 태양전지/모듈 선도업체의 광변환효율 ··· 68 <표 17> 결정질 실리콘 태양전지 공정기술 비교 (2011년 기준) · 69 <표 18> Solland Solar사의 Sunweb 모델 특성 ··· 70<표 19> 가장 효율이 높은 다결정 실리콘 태양전지 Top 10 ··· 71 <표 20> Manz사의 M-GES101 특성 ··· 74 <표 21> 가장 효율이 높은 CIGS 태양전지 Top 10 ··· 75 <표 22> 업체별 태양전지 패널 최대 출력 온도 지수 ··· 82 <표 23> 국내 주요 계열별 태양광 수직계열화 및 생산규모 ··· 83 <표 24> 태양광 산업 구조조정 내용 정리 ··· 85 <표 25> 중국 모듈업체들의 해외사업 동향 ··· 88 <표 26> Sun Tech사 STP260-20/Wd (multi-crystalline) 사양 94
<표 27> Sun Tech사 보유 모델 ··· 95 <표 28> Yingli사 태양전지 모듈 제품군 ··· 97 <표 29> Suntech의 Screen-print 태양전지와 Pluto cell의 비교 ···· 98
<그림 목차>
<그림 1> 태양전지 중심의 연관 산업 구조 ··· 2 <그림 2> 글로벌 태양광 업체들의 Value Chain ··· 11 <그림 3> 일조량에 따른 태양전지 충전량 ··· 12 <그림 4> 일조량과 태양전지 충전량의 상관관계 ··· 13 <그림 5> 태국의 태양광 일조량 잠재 수준 ··· 14 <그림 7> 말레이시아 지역별 평균 일조량 ··· 17 <그림 8> Los Angeles의 계절별 일조량 ··· 18 <그림 9> 태양전지 패널의 시간대별 출력 분포 ··· 18 <그림 10> 폴리실리콘 가격동향 ($/kg) ··· 21 <그림 11> 웨이퍼 및 태양전지 가격동향 ($/W) ··· 22 <그림 12> 태양광 모듈 가격동향 ($/W) ··· 23 <그림 13> 주요 국가별 태양광시스템 가격동향 ($/W) ··· 24 <그림 14> 2020년까지 태양광 시스템 가격전망 ($/W) ··· 25 <그림 15> 연구실 수준의 태양전지로서 최고 효율 수준 ··· 26 <그림 16> 상용화 태양전지 모듈로서 최고 효율 ··· 26 <그림 17> 상용화 태양전지 모듈로서 일반적인 효율 ··· 27 <그림 18> 미국 태양광시장 현황 및 전망 ··· 28 <그림 19> 미국 태양광시스템 가격 동향 ··· 29 <그림 20> 발전차액 변화에 따른 일본 가정용 태양광 수요량 ··· 30 <그림 21> 일본 태양광시장 현황 및 전망 ··· 31 <그림 22> 일본 태양광기업들의 전지 및 모듈 생산량 ··· 31 <그림 23> 중국 발전원별 설치량 및 비중 전망 ··· 32 <그림 24> 중국 태양광시장 현황 및 전망 ··· 33 <그림 25> 중국 109개 기업의 밸류체인별 분포 ··· 35 <그림 26> 국내 태양광 설치량 현황 및 전망 ··· 37 <그림 27> 주요 국가별 태양광 시장규모 VS 성장률 ··· 38<그림 28> 전 세계 태양전지 누적 설치 규모 2000-2012 (MW) ···· 39 <그림 29> 2012년 유럽 이외 지역의 태양전지 신규 설치 규모 (단위: MW, %) ···· 40 <그림 30> 2012년 전 세계 태양전지 누적설치량 비중 (MW, %) ··· 40 <그림 31> 세계 태양광 모듈 수요 & 공급 현황 및 전망 ··· 41 <그림 32> 2013년 2분기 기준 주요 발전원별 전력생산단가 ··· 41 <그림 33> 전 세계 태양전지 생산능력 대비 생산량 (2012, %) ·· 42 <그림 34> 전세계 인버터 시장 공급(생산량) 전망(2008~2015) · 44 <그림 35> Application별 전세계 인버터 시장 공급(생산량) 전망(2008~2015) ··· 45 <그림 36> 10MW 고정형 설비에 대한 BOS 비용절감 프로젝트 (미국) ··· 47 <그림 37> BOS 시장 분류 ··· 48
<그림 38> 지역별 BOS 비용 비교 (10 MW Fixed-tilt c-Si System, 2012-2016) ···· 49
<그림 39> 2030년까지 지역별 소규모 태양광시장 현황 및 전망 ··· 50 <그림 40> 전 세계 태양광 시장전망 (MW) ··· 51 <그림 41> 전 세계 태양광 Rooftop과 Utility-scale 시장규모 (MW) ···· 52 <그림 42> 전 세계 태양전지 분야별 생산능력 대비 연간 시장전망 (2017, MW) ···· 52 <그림 43> 2017년까지의 태양전지 CAGR 전망 (%) ··· 53 <그림 44> 2030년까지 금액기준 세계 태양광 시장 전망 (십억 달러) ···· 54 <그림 45> 국내 태양광 시장전망 (MW) ··· 55 <그림 46> 박막형 태양전지 세계 시장 점유율(2010-2011) ··· 60 <그림 47> 국내 태양광발전 기업들의 해외 진출 사례 ··· 63 <그림 48> 박막태양전지 업체별 상용화 모듈제품의 효율 현황 (2010.08기준) ··· 78 <그림 49> a-Si 박막태양전지 업체별 상용화 모듈제품의 효율 현황 (2010.08기준) ··· 79 <그림 50> CIGS 박막태양전지 업체별 상용화 모듈제품의 효율 현황 (2010.08기준) ··· 80 <그림 51> CdTe 박막태양전지 업체별 상용화 모듈제품의 효율 현황 (2010.08기준) ··· 81 <그림 52> GCL의 폴리실리콘 및 웨이퍼 생산능력 ··· 93
<그림 53> Yingli의 PANDA cell의 구조 및 특성비교 ··· 95
<그림 54> PANDA cell의 공정비교 ··· 96
<그림 56> Yingli의 태양광 capacity현황(2004~2011) ··· 101
<그림 57> Yingli의 태양전지 효율 로드맵(2014~2020) ··· 102
<그림 58> Sharp사의 유럽에서 일본으로의 PV 마켓 이동 추이 ··· 103
<그림 59> Sharp의 집광기 화합물 태양전지 ··· 104
제1장 산업 및 시장의 정의
1. 산업의 특성 및 변화요인 1.1. 산업의 특성
태양광 산업의 가치사슬구조 크게 ‘소재산업 → 부품산업 → 세트산
업’으로 구분된다. 소재분야는 원재료의 종류에 따라 다양하게 구분되
며, 결정질 실리콘의 경우 폴리실리콘(Poly Silicon)으로 잉곳(Ingot), 웨
이퍼를 가공하는 단계까지를 의미한다1). 부품분야는 태양전지 제조 및 모듈 조립 부문으로 전지의 광전효율 이 발전 단가를 좌우하기 때문에 가장 핵심이 된다. 부품분야 중에서 전력기기 부문은 태양전원의 직류를 교류로 바꿔주는 인버터나 전력저 장 장치인 배터리 등의 제조 부문이다. 완제품 분야는 태양광 발전을 위한 최종 시스템을 시공하고, 유지보수 등의 서비스를 제공하는 부문 이다. 태양전지 관련 전방산업으로 태양전지 제조에 필요한 소재/원료/부 품 산업과 태양전지 제조공정 설비산업이 있다. 태양전지의 후방산업 은 태양전지 모듈 및 발전 시스템에 관련한 장비/시스템 응용 관련 산 업으로 정의할 수 있다. 태양전지는 결정형, 박막형 태양전지로 대분류 가 가능하다. 태양전지 및 태양광 발전 분야를 구성하고 있는 산업은 ① 폴리실리 콘 소재, 웨이퍼, 금속 소재, 공정 가스, 케미컬 재료 등 소재 관련 전 방산업, ② 태양전지 제조 공정, 검사, 자동화 설비, 분석, 검사 장비 등 태양전지 제조와 관련된 산업, ③ 전력제어 시스템(PCS), 전력저장 용 battery, 시스템 설치 가대와 접지 시스템 모니터링 및 건설 산업 등 태양전지 후방산업으로 구분이 가능하다. 1) 산업연구원, “한·중 태양광산업의 경쟁구조 분석과 협력방안”, 2013.12
결정형 태양전지는 주로 실리콘(Si)을 사용하는 태양전지로서 원재료
가 되는 실리콘 웨이퍼의 제조방식이 단결정 실리콘인 경우 FZ형, CZ
형, 구형, Bridgeman형으로 구분되며, 다결정 실리콘인 경우는 Cast형, HEM형, ZMR형, 리본형, 삼결정형으로 구분된다.
박막형 태양전지는 웨이퍼를 사용하지 않는 thin film 태양전지로서 실리콘 박막, CdTe 박막, Si:Ge 박막, 화합물 III-V(GaAs) 박막, CIGS
박막, 염료감응형 박막, 유기 박막 태양전지 등이 모두 포함된다. 태양전지 제조에 필요한 소재에는 활성층 재료, 전극층 재료, 반사방 지막, 절연막 재료, 밀봉용 수지 등이 있으며, 부품, 생산공정 설비와 주변 장치 관련 산업도 전체 산업경쟁력 강화를 위해 필수적이므로 대 상 범위에 포함된다. 현재는 결정형 실리콘(Si) 태양전지가 시장을 주도하고 있으며, 박막
형 Si, CdTe, CIGS 태양전지 등은 상품화 완료된 상태이고, 염료감응
형 태양전지와 유기 태양전지의 경우는 아직 연구 개발 수준에 있어 상품화가 미완성된 상태다. 출처 : 중소기업청, "2013 중소기업 기술로드맵, 에너지생산", 2013 <그림 1> 태양전지 중심의 연관 산업 구조 태양광 산업의 발전은 국내 반도체, 디스플레이 기반 산업과 유사한 특성의 제조 산업에 더해, 발전을 위한 건축, 중공업 산업과 금속, 화
학, 소재 등 관련 산업이 융복합적으로 경쟁력을 가지고 있어야 대외 기술 우위를 점할 수 있는 산업이다. 태양광은 지구상에서 가장 풍부하고 고갈의 염려가 없는 에너지원이 다. 태양광 발전은 연료가 필요 없고 열적 공해와 환경오염이 없으며, 방사능, 소음, 폭발 위험이 없고, 운전 및 유지가 간편하고 무인화가 용 이한 점이 커다란 장점이다. 그러나 태양광 발전은 다른 에너지 대비 발전단가가 높아 경제성이 취약하며, 날씨 조건에 따라 발전량이 일정 하지 않고, 한정된 일조량으로 발전시간이 제한받는 등의 단점이 있다. <표 1> 태양광의 산업화 장단점 구분 특성 및 내용 장점 에너지원이 청정하고 무제한 필요한 장소에서 필요한 양만 발전 가능 환경 적합성 : 배기가스, 폐열 등 환경오염과 소음이 없음 연료, 냉각수 불필요 : 에너지-자원 보존, 입지상의 제약이 적음 모듈화 : 발전용량의 신축성, 발전시설의 유동성 단기 건설기간 : 수요증가에 신속 대응 가능 부하 패턴 적합성 : 첨두부하 경감, 공급예비력 감소에 효과적 대응 유지보수 용이하고 무인화 가능 : 운전비용 절감 단점 설치장소가 한정적이고 시스템 비용이 고가 초기투자비와 발전단가 높음 대면적 필요 : 에너지밀도가 낮아 큰 설치면적 필요 이용률 낮음 : 야간, 우천시 발전 불가능 전력생산이 지역별 일사량에 의존 : 일사량 변동에 따라 출력 불안정 고출력 불가능 : 공급 출력에 한계, 급격한 전력 수요대응 불가 출처 : 산업연구원, “한·중 태양광산업의 경쟁구조 분석과 협력방안”, 2013.12 태양전지 원료인 폴리실리콘 소재는 전 세계적으로 10개사 이내의 메이저 회사들이 독점적으로 공급하고 있어 원료 공급자의 교섭력이 강하나 현재로서 공급 초과 상태이므로 원료 확보의 어려움은 없다고
할 수 있다. 고효율 저가형 태양전지 및 발전시스템 산업은 기술집약 적인 산업에 해당되며, 특히 태양전지 모듈과 주변장치, 그리고 설비 및 장비가 중소기업 주도의 산업 특성이 강하다. 1.2. 산업의 변화요인 태양전지 산업은 시장 경쟁력 확보를 위한 고효율화, 저가격화 노력 에 집중하고 있으며, 정부의 일관성 있는 지원제도 추진 및 수출 주력 제품 개발이 필요한 실정이다 현재 결정질 실리콘 태양전지가 태양광 발전 산업을 주도하고 있으나, 향후 박막 태양전지의 시장 비중이 증 가할 것으로 예상되며, 디스플레이 산업에 참여하던 대기업을 중심으 로 사업화를 검토 중이다. 이에 따른 산업의 변화요인으로써, 수요측면, 환경측면, 기술측면에서 의 촉진요인과 저해요인을 분석하면 다음과 같다2). (1) 수요측면(Needs) 지식경제부에 따르면 2008~2010년 3년간 국내 30대 기업의 신재생에 너지에 대한 투자규모는 5.9조원이고, 이중 5.1조원이 태양광에 투자되 었다. 정부에서는 2008년 12월 수립한 ‘제3차 신.재생에너지기본계획’에 서 태양광을 통한 발전비율을 2010년 1.8%, 2015년 2.7%, 2020년 3.2%, 2030년 4.1%까지 증가시키는 목표를 제시한 바 있다. 현재의 태양광발전은 발전단가가 기존 에너지원보다 높다. 차세대 태 양전지의 비전은 기술개발을 통해 초고효율(효율 20% 이상), 초저원가 ($0.5/Wp 이하) 태양전지 상용화에 있으며, 이를 위해 관련된 업체에 대한 지속적인 지원이 필요하다. 태양광발전의 발전단가가 기존 에너 지원과 비교하여 경쟁력을 확보하는 그리드 패리티(Grid Parity) 도달 2) 중소기업청, "2013 중소기업 기술로드맵, 에너지생산", 2013
은 국가별로 시점에 차이를 보인다. 한국의 경우 태양광발전 시스템 설치 단가가 약 $1/Wp를 하회하는 2020년경에 도달할 것으로 예상된 다. 태양광 시장이 공급자 중심에서 수요자 중심으로 변환됨에 따라, 태 양광 응용분야별로 수요자의 욕구가 다양화, 고급화 되고 있는 추세에 있다. □ 촉진 요인 정부는 반도체, 디스플레이 산업에 이은 차세대 신성장 동력으로 태 양광 산업 육성에 대한 의지가 확고하다. 세계적으로 태양광 설치 시 장의 지속적인 성장세가 전망되며, 국내외적인 대규모 투자 및 활발한 기업합병이 이를 뒷받침하고 있다. □ 저해 요인 국내 시장만을 고려하면 시장규모가 작아 투자대비 경제성 확보가 어려우며, 세계시장을 대상으로 할 경우, 신재생에너지 사업은 각국 정 부정책에 크게 좌우되는 특성으로 인해 시장예측에 있어 불확실성이 높다. 2012년 현재 국내 태양광모듈 생산 설비 규모가 약 3 GW에 이 르기 때문에 최소한 국내에서 30% 내외의 시장을 형성하기 위해서는 RPS 등 각종 지원 제도를 통해 단계적으로 2015년까지 1 GW/년 (1조 원/년) 이상의 내수시장 규모를 형성할 필요가 있다. 대규모 투자와 함께 초고속으로 시장이 확대됨에 따라, 제품가격 하 락률 경쟁이 극심하여, 기술우위 및 투자여력을 확보한 메이저 기업이 세계시장을 지배하는 상황이다. 2011년 기준 태양광 상위 10개 업체가 전체 시장의 60.6%를 점유하고 있는 것으로 나타났으며, 상위 순서로
SunTech(중), First Solar(미), JA Solar(중), Yingli Solar(중), Trina Solar(중), Canadian Solar(중), Motech(대만), Sun Power(미), Jinko Solar(중국), 한화솔라원(한국) 등이 있다.
(2) 환경측면 고유가에 따른 대책, 저탄소화 노력의 일환으로 정부가 추진하고 있 는 신재생에너지 계획 및 발전 비중 증대 시책에 따라 태양광산업은 지속적인 성장이 예상된다. 태양광 발전은 온실가스인 이산화탄소 저 감효과가 석유에 의한 화력발전과 비교할 경우, 단위 전력량(1 kWh) 생산당 689g으로 매우 크다. 이는 1 kWh당 0.277리터의 석유 사용 시 발생하는 온실가스 저감효과에 해당한다. 정부의 온실가스 감축 목표 (2020년 배출전망치의 30% 감축) 달성을 위해 온실가스 저감효과가 큰 태양광 발전 비중을 적극적으로 향상시킬 필요가 있다. 이는 향후 신 재생에너지 의무할당제 등을 통해 시행될 예정이다. □ 촉진 요인 태양광 발전 산업은 고유가 환경 도래, 세계적인 친환경 지속가능 성 장 기조 등으로 시장전망이 매우 밝다. 후쿠시마 원전 사태 이후 태양 광의 지속가능 발전에 대해 우호적인 시각이 증대된다. 대기업 및 해 외 우수기업의 국내투자 및 인수합병 확대에 따라 국내 태양광 발전 시장 확대가 기대된다. □ 저해 요인 신재생에너지 보급 확대 및 보조금 지원제도로서 시행되었던 발전차 액지원제도(FIT, Feed In Tariff)는 2011년 종료되고, 2012년부터 신재생 에너지 의무공급제(RPS, Renewable Portfolio Standard)로 전환시행 되
고 있다. 보조금 증대 및 제도 변경으로 인한 사업상 리스크 완화 등
이 요구되고 있다. 실제 2008년 이후 정부의 발전차액 보조금 규모가
축소되어 내수 시장이 위축된 바 있으며, 이는 태양광 산업을 활성화
하여 수출 산업화하고자 하는 정부의 시책과는 상응하지 않는 측면이 있다.
(3) 기술측면 태양전지 제조 공정은 반도체 제조공정과 유사하지만, 광전환 효율 증대, 저가화 등 기존의 반도체.LCD 기술과는 다소 다른 기술적 목표 및 노하우도 존재한다. 즉, 태양전지 공정은 반도체 제조 분야와 유사 하긴 하지만, 기존의 기술과 차별화되는 고효율, 저가화 달성기술의 확 보가 필요한 특성을 가지고 있다. 결정형 및 박막형 태양전지 및 발전 시스템의 원료/소재, 소자/공정, 모듈, 시스템, 설비/장비 등 모든 부 분에 있어 핵심 요소기술 개발이 필수적이다. □ 촉진 요인 한국은 반도체, 디스플레이 분야에서 세계 1등 기술을 보유하고 있으 므로 태양전지 기술에서도 우위 확보가 가능하다. 핵심기술 개발과 더불어 상용화 기술이 함께 연동된 중견, 중소기업 기술 경쟁력 강화를 통해 세계 태양전지 분야 품질/가격 경쟁력 1등 기술 보유 국가로 전환할 수 있으므로, 기술우위 중소기업 육성 추진 및 기술개발 지원이 요구된다. 생산기술의 진보로 낮아진 태양전지 제 조원가는 수출경쟁력을 바탕으로 시장을 확대하고 산업을 촉진하는 요 소로 작용한다. □ 저해 요인 독일, 미국, 중국, 일본 등 선진기업의 급속한 성장에 따라 국내기업 들과의 기술력 격차가 점차 심화되고 있다. 태양전지는 반도체, 디스플 레이 산업과 유사하게 생산 규모의 경제가 단가하락에 영향을 미치며, 중국의 태양전지 생산용량 급증으로 기술 및 가격 경쟁이 심화되고 있 다. 한국은 태양전지 분야에 있어서 세계 1등 기술을 보유하고 있지 못 하며, 생산공정 장비, 부품·소재 관련 국산화 기반이 취약한 것이 현실
이다. 1.3. 국내 태양광 산업 SWOT 분석 국내 태양광산업에 대한 SWOT의 경우 강점으로는 고성능·고품질의 태양광 전지를 양산할 수 있는 고도 생산기술, 기업 보유의 높은 기술 개발력·상품개발력, 높은 기술력의 재료·부품 등을 들 수 있다. 특히 결정질 재료분야는 장기간의 운전 실적과 신뢰성에 관한 기술 축적이 풍부하다고 할 수 있다. 또한 녹색성장기본법 제정, 산업융합촉진법 등 정부 주도적 성장정책과 전략에 대한 많은 경험이 있다. 하지만 약점으로는 주택용 태양광 시장이 확립되어 있지 않고, 결정 질에 지나치게 의존하여 중국과 치열한 무역마찰을 야기하고 있으며, 핵심적 연구기관의 리더십이 부족하다. 또한 태양광 산업정책에 대한 가시적 성과 미흡, 이산화탄소가스 감 축 정책에 대한 산업계의 소극적 대응, 국내 태양광 시장 협소 및 환 경산업의 기술·자본력 불충분 등이 있으며, 이러한 문제점들이 향후 극 복해야 할 과제이기도 하다. 기회요인으로는 기후협약 대응책, 스마트 그리드 추진, 저탄소 사회 구현, 원자력발전의 대체에너지 관심고조, 신재생에너지에 대한 국민적 인식 제고 등이 있다. 반면에 위협요인으로는 중국의 신속한 의사결정 메커니즘과 투자 스 피드, 중국의 태양광 발전 산업에 대한 국가적 지원 확대 및 저가격 공세, 공급 과잉에 수반하는 시장가격의 폭락 등을 빠뜨릴 수 없다. 이와 같이 태양광 산업은 제조공정이 LCD나 반도체 제조공정과 유 사하기 때문에, 세계 최고의 기술을 보유한 우리나라가 단기간에 태양 광 산업 강국으로 부상할 잠재력이 높다.
<표 2> 국내 태양광 산업의 SWOT 현황 강점(Strength) 약점(Weakness) - 고품질의 태양광 생산기술 확보 - 기업의 높은 기술개발력, 상품기획력 - 반도체, LCD 등 유사산업 발달 - 중전기 및 전력제어의 높은 기술력 - 밸류체인의 수직계열화 구축 - 우수한 공정 및 장비기술 발전 - 주택용 태양광 발전 미흡 - 국내 시장 협소 - 원천기술, 기반기술 등 취약 - 박막태양광의 기술개발 투자 미흡 - 낮은 전기요금으로 보급애로 - 핵심 연구기관의 리더십 부족 - 국내 많은 기업들이 사업 중단 기회요인(Opportunity) 위협요인(Threat) - 저탄소사회 구현 정책 확대시행 - 신재생에너지 관심 지속 - 스마트 그리드 정책 확대 - 원자력 발전의 대체에너지 관심고조 - 박막태양광의 시장초기단계로 선진국도 지배력 미약 - 공급과잉에 따른 시장가격 폭락 - 세계적 발전차액 보조금 축소경향으로 수출시장 축소 - 셰일가스의 개발 확대로 신재생에너지 관심 축소 경향 - 중국을 둘러싼 무역마찰 심화 출처 : 산업연구원, “한·중 태양광산업의 경쟁구조 분석과 협력방안”, 2013.12 2. 시장개요 태양광 산업에서 고부가가치의 소재 영역은 참여기업이 적은 과점형 태이고, 부품에서 세트 영역으로 갈수록 참여기업이 많아 심각한 과당 경쟁 구조를 형성하고 있으며, 부가가치도 낮은 편이다. 폴리실리콘, 잉곳, 웨이퍼, 셀 등은 첨단기술이 필요한 기술집약적 장치산업으로서 시장진입장벽이 높은 부문이다. 반면, 모듈조립, 설치, 유지보수 분야로 내려 갈수록 중저급 기술이 요구되는 노동집약적 산업으로 시장진입장 벽도 낮고, 규모의 경제가 필요한 분야이다.
<표 3> 결정질 태양광산업의 가치사슬별 특징 가치사슬 소재사업 부품사업 세트사업 소재 부품 태양전지 전력기기 태양광발전 결정질 실리콘 제품 Upstream ---> Downstream 폴리실리콘 잉곳/웨 이퍼 셀 모듈 인버터, 각종제어 설치,유지보수 특징 기술집약형 장치산업, 고부가가치 노동집약형 조립가공 산업 경쟁력 요인 ·장기 R&D ·원천 기술 경쟁력원가 설비투자대량 조립기술 제어 기반기술 진입장벽 매우 높음 높음, 낮음 중간 낮음 중간 낮음 원가 비중 약 35% 약 20% 약 15% 약 15% 약 15% 영업 이익률 ~35% ~25% ~25% ~10% ~8% 정부보조 금에 따라 큰 차이 출처 : 산업연구원, “한·중 태양광산업의 경쟁구조 분석과 협력방안”, 2013.12
주1) SunEdison 시스템/발전 부문은 SunEdison 사업부, 그외 나머지는 MEMC 사 업부
주2) ReneSola 폴리실리콘 부문은 in-house용
주3) ReneSola 시스템/발전 부문은 Solar Green Technology 사업부 주4) 주황색 음영 부분은 잠정 진입 영역
GCL: 중국 500MW 프로젝트, 미국 1.2GW, 기타 327MW/ 태양광 프로젝트 중 300MW는 연내 매출 발생시킬 계획
OCI: Pipeline 프로젝트 총 1.1GW/ 이 중 Alamo I은 연말 완공 예정 (40.7MW), 암사 프로젝트는 지난 7월 완공(2.5MW) 출처 : 유진투자증권, "태양광 산업", 2013.10.15. <그림 2> 글로벌 태양광 업체들의 Value Chain □ 일조량에 따른 SUN POWER 충전량 태양전지의 충전량은 단위 시간 충전되는 셀의 효율과 더불어 일조 량의 영향도 절대적이다. 이에 대해서는 태양전지가 설치되는 지리적 환경과 관련이 있는데, 국내 환경과 그 외에 미국, 호주 등에서 이루어 진 충전량에 대한 몇 가지 검토 결과를 소개하면 다음과 같다.
① 국내 일조량에 따른 태양광 충전 사례 태양광 충전에 대한 연구로서, 윤성욱 등은 주간동안에 생성된 발전 량은 컨트롤러에 의해 전력과 전압을 측정하여 데이터로거에 저장되면 서 직병열로 배열된 축전지에 충전되도록 하는 실험을 하였다3). 이에 따르면, 일사량이 200W·m.2 정도에서 전력이 생성되고 그 후 일사량 의 증가와 함께 전력 생성도 증가하지만, 어느 이상의 일사량이 되면 전력 생성이 일정하게 됨을 알 수 있다. 주) 2012년 1월 23일 실험, 축전지를 이용한 전력 저장 출처 : 윤성욱 외, “축전지 사용 유무에 따른 태양광발전기의 성능 분석”, Protected Horticulture and Plant Factory, Vol. 22, No. 3, 2013
<그림 3> 일조량에 따른 태양전지 충전량
<그림 4>는 일사량과 전력량의 상관관계를 나타낸 것이다. 어레이의
3) 윤성욱 외, “축전지 사용 유무에 따른 태양광발전기의 성능 분석”, Protected Horticulture and Plant Factory, Vol. 22, No. 3, 2013
온도가 높아지는 한 여름철에는 일사량에 비례해서 발생 전력이 증가
하지 않지만, 두 인자 간에 상관계수는 0.851 정도로서 상관관계가 높
은 것으로 나타났다.
출처 : 윤성욱 외, “축전지 사용 유무에 따른 태양광발전기의 성능 분석”, Protected Horticulture and Plant Factory, Vol. 22, No. 3, 2013
<그림 4> 일조량과 태양전지 충전량의 상관관계 ② 동남아 지역의 일조량에 따른 태양광 충전 사례
□ 태국
태국은 Udonthani Northeaster와 Central 지역 등이 속하는 남부 및
북부 지역에서 태양광 발전 잠재력을 충분히 가지고 있다4). 태국 지역 으로 보면 14.3%에 달하는 지역이 태양광 잠재력을 가지고 있는데, 일 평균 19~20 MJ/m2․day 수준이며, 다른 지역의 경우에도 약 18~19 MJ/m2․day 수준의 일조량을 보인다. 타 국가와 비교했을 때, 태국의 일조량은 미국보다는 낮은 수준이지 만 일본보다는 높다고 할 수 있다.
4) Thailand Ministry of Energy, “Areas with solar power potential“, 2014. http://weben.dede.go.th/webmax/content/areas-solar-power-potential
출처 : Thailand Ministry of Energy, “Areas with solar power potential“, 2014. http://weben.dede.go.th/webmax/content/areas-solar-power-potential <그림 5> 태국의 태양광 일조량 잠재 수준 일조량은 직접 받는 경우와 확산되어 받는 경우로 나뉘며, 직접 받 는 일조량이 확산되는 경우보다 더 많은 전력 생산이 가능하다. 태국 의 직사광 일조량의 최대 밀도는 연간 약 1,350~1,400 kWh/m2·yr 수 준으로서, Central 지역 및 Northeaster 지역의 4.3%를 감당할 수 있으 며, 다른 지역의 19.5%는 약 1,200~1,300 kWh/m2·yr 수준을 감당할 수 있다. □ 미얀마
미얀마는 한반도의 3.5배에 달하는 넓은 국토와 뱅갈만과 안다만해에 걸쳐 2832㎞의 해안선이 있으며, 에너지부 발표에 따르면 51,973.8 TWh/yr의 잠재적 태양광 에너지원을 보유하고 있다5). 연평균 일조량 은 지역에 따라 4.29~5.57kWh/㎡·Day이다. 중국 국경 인근의 Putao지 역의 경우 4.29kWh/㎡·Day에 불과한 반면, 태국 인근 지역인 Loikaw 의 경우 5.57kWh/㎡·Day에 달한다.
미얀마 전력공사(Myanmar Electric Power Enterprise)의 연구에 따르
면 건기시즌에는 일평균 5kWh/㎡·Day 이상의 일조량을 나타내어 경 제성이 있는 것으로 조사되었다. 지역별로도 미얀마 국토 면적의 약 36%에서 18~19MJ/㎡·Day의 일조량을 나타내고 있으며, 15MJ/㎡·Day 의 지역은 0.59%에 불과하다. 출처: Eleven News(2010), 고성민, “미얀마 신재생에너지 산업동향(3)- 태양광”, KOTRA 양곤무역관, 2013.06.07. <그림 6> 미얀마 주요 지역별 연평균 일조량 5) 고성민, “미얀마 신재생에너지 산업동향(3)- 태양광”, KOTRA 양곤무역관, 2013.06.07
미얀마는 본격적인 대규모의 태양광 발전설비보다는 주로 가정용 소 형 태양광발전시스템을 Myanmar Solar Rays, Sun Power, Earth Renewable Energy Systems, Myanmar Sustainable Energy System, Nay Thu Rein 등에서 일본 중국 등에서 수입해 설치·보급하고 있다.
□ 베트남 태양광 발전을 위해 베트남이 가지고 있는 기후적인 장점으로는 아 열대성 몬순 기후와 중남부 지역에서 건기와 우기가 확연히 구분된다 는 것이다. 수도 하노이를 중심으로 하는 북부지역의 기후가 여름에는 일조량이 많으나 겨울에는 일조량이 크게 줄어드는 특성으로 태양 방 사열이 3.0~4.5kWh/m2/일에 그치고 있으나, 중남부 지역에서는 태양 방사열이 4.5~6.5kWh/m2/일에 이르고 있다6). 또한 연간 조도시간도 북부지역이 1,800~2,100hrs인 반면 중남부지역 은 2,000~2,600hrs로 비교적 풍부하다. 즉, 조도시간이 많고 태양방사열 이 비교적 일정한 중남부지역이 태양광 발전에 좋은 입지 조건을 가지 고 있다. 그리고 지리적인 여건을 보면 베트남 국토의 70% 이상이 산 악지역으로 이루어져 있고 남북으로 1,800km가 넘는 해안선을 가지고 있어 전력 송배전망 설치 비용이 과다하게 소요된다. 아직도 농촌 인 구가 전체 인구의 70% 이상을 차지하고 있어 농촌 지역에 대한 전력 100% 보급이 시급한 상황이나 현재의 대형 수력 및 화력 발전소에서 이들 원거리 지역으로 전력을 공급하는 것은 어려운 상황이다. 특히 인구의 13%를 구성하고 있는 산악지역의 소수 민족 거주지에 전력을 공급하기에는 태양광 발전과 같은 소규모 발전소가 적합할 것이다. □ 말레이지아 6) 손승호, “베트남 전력산업의 최근 동향과 진출방안”, 한국수출입은행, 2012. 3
말레이시아는 북쪽에서 남쪽으로 갈수록 태양열 방사 수준이 낮아진 다. 이에 따라 Kedah, Penang, Kelantan, Sabah 등과 같은 지역이 태 양광 일조량이 가장 많으며, Johor, Sarawak 등과 같은 남부 지역의 일
조량은 가장 적게 나타난다. 말레이시아의 일평균 일조 시간은 4시간
~ 8시간 정도로 알려져 있다7).
(단위:MJ/m2)
출처 : Christopher Teh Boon Sung, “Electricity from solar energy in Malaysia”,
http://christopherteh.com, 2012.05
<그림 7> 말레이시아 지역별 평균 일조량
③ 미국의 일조량에 따른 태양광 충전 사례(Los Angeles)
John Farrell의 연구에 따르면, Los Angeles의 경우 일평균 일조량은 6.37 kWh/m2이다8).
7) Christopher Teh Boon Sung, “Electricity from solar energy in Malaysia”, http://christopherteh.com, 2012.05
출처 : John Farrell, “How Electricity Pricing Can Boost Distributed Solar, Part 1“, ILSR, 2012.1 <그림 8> Los Angeles의 계절별 일조량 또한, 태양전지는 하루 중 피크 시간대에 더 높은 출력을 가지는 것 으로 나타난다. <그림 9>은 SolarStik사에서 제공한 자료로서, 태양전지 의 시간대별 평균 출력 분포를 보여준다.
출처 : John Farrell, “How Electricity Pricing Can Boost Distributed Solar, Part 1“, ILSR, 2012.1
<그림 9> 태양전지 패널의 시간대별 출력 분포
절별로 하루 중 Sun Power 가용 평균 시간을 정리되어 있다.
<표 4> 미국 각 지역의 계절별 하루 Sun Power 가용 평균 시간
State, City Summer Avg. Winter Avg. Avg.Year State, City Summer Avg. Winter Avg. Year Avg. AL, Montgomery 4.69 3.37 4.23 MO, Columbia 5.5 3.97 4.73 AK, Bethel 6.29 2.37 3.81 MO, St. Louis 4.87 3.24 3.78 AK, Fairbanks 5.87 2.12 3.99 MS, Meridian 4.86 3.64 4.44 AK, Mantanuska 5.24 1.74 3.55 MT, Glasgow 5.97 4.09 5.15 AZ, Page 7.3 5.65 6.36 MT, Great Falls 5.7 3.66 4.93 AZ, Phoenix 7.13 5.78 6.58 MT, Summit 5.17 2.36 3.99 AZ, Tucson 7.42 6.01 6.57 NC, Cape Hatteras 5.81 4.69 5.31 AR, Little Rock 5.29 3.88 4.69 NC, Greensboro 5.05 4 4.71 CA, Davis 6.09 3.31 5.1 ND, Bismark 5.48 3.97 5.01 CA, Fresno 6.19 3.42 5.38 NE, Lincoln 5.4 4.38 4.79 CA, Inyokem 8.7 6.97 7.66 NE, North Omaha 5.28 4.26 4.9 CA, La Jolla 5.24 4.29 4.77 NJ, Sea Brook 4.76 3.2 4.21 CA, Los Angeles 6.14 5.03 5.62 NM, Albuquerque 7.16 6.21 6.77 CA, Riverside 6.35 5.35 5.87 NV, Ely 6.48 5.49 5.98 CA, Santa Maria 6.52 5.42 5.94 NV, Las Vegas 7.13 5.83 6.41 CA, Soda Springs 6.47 4.4 5.6 NY, Bridge Hampton 3.93 1.62 3.16 CO, Boulder 5.72 4.44 4.87 NY, Ithaca 4.57 2.29 3.79 CO, Granby 7.47 5.15 5.69 NY, New York 4.97 3.03 4.08 CO, Grand Junction 6.34 5.23 5.86 NY, Rochester 4.22 1.58 3.31 CO, Grand Lake 5.86 3.56 5.08 NY, Schenectady 3.92 2.53 3.55 D. C. Washington 4.69 3.37 4.23 OH, Cleveland 4.79 2.69 3.94 FL, Apalachicola 5.98 4.92 5.49 OH, Columbus 5.26 2.66 4.15 FL, Belle Island 5.31 4.58 4.99 OK, Oklahoma City 6.26 4.98 5.59 FL, Gainesville 5.81 4.71 5.27 OK, Stillwater 5.52 4.22 4.99 FL, Miami 6.26 5.05 5.62 OR, Astoria 4.76 1.99 3.72 FL, Tampa 6.16 5.26 5.67 OR, Corvallis 5.71 1.9 4.03 GA, Atlanta 5.16 4.09 4.74 OR, Medford 5.84 2.02 4.51 GA, Griffin 5.41 4.26 4.99 PA, Pittsburgh 4.19 1.45 3.28 HI, Honolulu 6.71 5.59 6.02 PA, State College 4.44 2.78 3.91 IA, Ames 4.8 3.73 4.4 RI, Newport 4.69 3.58 4.23 ID, Twin Falls 5.42 3.41 4.7 SC, Charleston 5.72 4.23 5.06 ID, Boise 5.83 3.33 4.92 SD, Rapid City 5.91 4.56 5.23 IL, Chicago 4.08 1.47 3.14 TN, Nashville 5.2 3.14 4.45 IN, Indianapolis 5.02 2.55 4.21 TN, Oak Ridge 5.06 3.22 4.37 KS, Dodge City 4.14 5.28 5.79 TX, Brownsville 5.49 4.42 4.92 KS, Manhattan 5.08 3.62 4.57 TX, El Paso 7.42 5.87 6.72 KY, Lexington 5.97 3.6 4.94 TX, Fort Worth 6 4.8 5.83 LA, Lake Charles 5.73 4.29 4.93 TX, Midland 6.33 5.23 5.83 LA, New Orleans 5.71 3.63 4.92 TX, San Antonio 5.88 4.65 5.3 LA, Shreveport 4.99 3.87 4.63 UT, Flaming Gorge 6.63 5.48 5.83 MA, Blue Hill 4.38 3.33 4.05 UT, Salt Lake City 6.09 3.78 5.26 MA, Boston 4.27 2.99 3.84 VA, Richmond 4.5 3.37 4.13 MA, E. Wareham 4.48 3.06 3.99 WA, Prosser 6.21 3.06 5.03 MA, Lynn 4.6 2.33 3.79 WA, Pullman 6.07 2.9 4.73 MA, Natick 4.62 3.09 4.1 WA, Richland 6.13 2.01 4.43 MD, Silver Hill 4.71 3.84 4.47 WA, Seattle 4.83 1.6 3.57 ME, Caribou 5.62 2.57 4.19 WA, Spokane 5.53 1.16 4.48 ME, Portland 5.2 3.56 4.51 WV, Charleston 4.12 2.47 3.65 MI, E. Lansing 4.71 2.7 4 WI, Madison 4.85 3.28 4.29 MI, Sault Ste. Marie 4.83 2.33 4.2 WY, Lander 6.81 5.5 6.06 MN, St. Cloud 5.43 3.53 4.53
④ 호주의 일조량에 따른 태양광 충전 사례
호주의 Clean Energy Council은 태양전지의 용량별, 지역별 일평균 충전 규모에 대한 연구결과를 발표하였으며, 그 결과는 <표 5>와 같 다9). 이에 따르면, 동일한 태양전지 시스템이라고 하더라도 지역별 일사량 등의 환경에 딸 충전량은 달라지는 것을 알 수 있다. 해외의 경우 이 러한 일사량의 차이에 대한 연구를 통해 충전량 최적값을 도출하고, 이를 통해 개별 태양전지 설치 각도 등의 최적화 조절 및 발생 전력에 대한 가격 책정 정책의 수립 및 논의가 진행되고 있다. <표 5> 호주의 일평균 태양전지 충전량
City system1 kW 1.5 kW system system2 kW system3 kW system4 kW Adelaide 4.2 kWh 6.3 kWh 8.4 kWh 12.6 kWh 16.8 kWh Alice Springs 5 kWh 7.5 kWh 10 kWh 15 kWh 20 kWh Brisbane 4.2 kWh 6.3 kWh 8.4 kWh 12.6 kWh 16.8 kWh Calms 4.2 kWh 6.3 kWh 8.4 kWh 12.6 kWh 16.8 kWh Canberra 4.3 kWh 6.45 kWh 8.6 kWh 12.9 kWh 17.2 kWh Darwin 4.4 kWh 6.6 kWh 8.8 kWh 13.2 kWh 17.6 kWh Hobart 3.5 kWh 5.25 kWh 7 kWh 10.5 kWh 14 kWh Melbourne 3.6 kWh 5.4 kWh 7.2 kWh 10.8 kWh 14.4 kWh Perth 4.4 kWh 6.6 kWh 8.8 kWh 13.2 kWh 17.6 kWh Sydney 3.9 kWh 5.85 kWh 7.8 kWh 11.7 kWh 15.6 kWh 출처 : Solar Choice Staff, “How much energy will my solar cells produce?”,
2010.1.19
3. 국내외 시장 동향 3.1. 태양전지 공급망 구성요소 가격동향 □ 폴리실리콘 2013년 8월 기준 폴리실리콘 가격은 $17.3/kg으로 현 가격대에서 안 정세를 보이고 있다. 2012년 $15/kg선을 바닥으로 2013년 $17/kg 상승 한 폴리실리콘 가격은 큰 변동 없이 안정적인 움직임을 보이고 있으 며, 현 가격대는 일부 업체들을 제외하고는 수익이 나기 어려운 가격 대이지만, 폴리실리콘 가격 상승은 제한적일 전망이다. 모듈 가격에 대 한 지속적인 가격하락 압력으로 2014년 수요증가에 따른 폴리실리콘 공급균형에도 불구하고 폴리실리콘 업체들의 가격 반영이 쉽지 않을 것으로 보이며, 2013년 하반기 이후 폴리실리콘 가격은 $15~20/kg에서 형성될 전망이다.
출처 : 한국수출입은행, "다시 떠오르는 태양광산업", Issue Briefing, Vol. 2013-G-04, 2013.09.25.
□ 웨이퍼 & 태양전지 웨이퍼 부문에 있어서, 5인치 단결정실리콘 웨이퍼는 $0.74/개, 6인치 다결정실리콘 웨이퍼는 $0.91/개, 6인치 단결정실리콘 웨이퍼 가격은 $1.24/개 등으로 형성되어 있다. 태양전지 부문에 있어서는 2012월 하반기 이후 상승하던 태양전지 가격이 2013년 8월 이후 하락 조정을 받고 있으며, 다결정 실리콘 태 양전지 가격은 $0.405/W, 단결정 태양전지 가격은 $0.498/W 수준으로 형성되어 있다.
출처 : New Energy Finance, 한국수출입은행, "다시 떠오르는 태양광산업", Issue Briefing, Vol. 2013-G-04, 2013.09.25.
<그림 11> 웨이퍼 및 태양전지 가격동향 ($/W) □ 태양광 모듈
태양광 모듈 가격은 다결정 실리콘 모듈은 2013년 중반기 기준으로
다만, EU-중국 간 반덤핑 관세 합의로 중국산 태양광 모듈 가격이 상 승할 여지가 있다. 즉, EU에 수입되는 중국산 태양광패널 가격을 기존 가격보다 인상된 0.56유로 /W, 수입량은 연간 7GW로 제한하는 것에 합의했으며, 시행기간은 2013년 8월6일부터 2015년까지이다. 이번 가격 합의에는 90여 개의 중국 태양광 패널기업이 동참한 것으로 알려져 있 다.
출처 : New Energy Finance, 한국수출입은행, "다시 떠오르는 태양광산업", Issue Briefing, Vol. 2013-G-04, 2013.09.25. <그림 12> 태양광 모듈 가격동향 ($/W) □ 태양광 시스템 대량생산과 공급과잉으로 인한 태양광시스템 가격의 절반을 차지하 는 모듈 가격 폭락으로 태양광 시스템 가격은 빠르게 하락하고 있다. 독일 태양광시장에서 거래되는 10kW이하 가격은 $2/W 초반까지 하락 하여 그리드 패러티 도달 가능한 가격대까지 하락한 상황이다. 미국과
일본 태양광 시스템 가격은 독일대비 여전히 비싼 상황이나, 수요 확 대에 따른 업체간 경쟁 확대로 가격이 빠르게 하락할 것으로 전망된
다. 수익성을 맞추기 위해서 정부 보조금 지원 하락속도 보다 태양광
시스템 가격이 더 빠르게 떨어질 것이며, 시스템 가격하락 여지는 충
분한 상황이다.
출처 : New Energy Finance, 한국수출입은행, "다시 떠오르는 태양광산업", Issue Briefing, Vol. 2013-G-04, 2013.09.25.
<그림 13> 주요 국가별 태양광시스템 가격동향 ($/W)
2020년 태양광 시스템 가격은 대형 상업용 기준으로 $1.19/W까지 하
락할 전망이며, 소규모 가정용 시스템 가격은 $1.88/W까지 하락할 전
출처 : New Energy Finance, 한국수출입은행, "다시 떠오르는 태양광산업", Issue Briefing, Vol. 2013-G-04, 2013.09.25. <그림 14> 2020년까지 태양광 시스템 가격전망 ($/W) 3.2. 태양전지 효율 동향 현재 태양전지 소재 상용화 비율은 결정형 실리콘계 태양전지가 86%, 비결정형 실리콘 및 CIGS/CdTe 등의 복합 반도체 계열이 14% 를 차지하고 있다. 태양전지 셀의 효율의 달성 수준은 연구실 레벨의 달성 수준과 상용 화 수준의 달성 수준의 격차가 크다. 따라서 이 두 가지를 구분하여 볼 필요가 있다. 2012년 기준으로 연구실 레벨의 태양전지 달성효율은
III-V Multi-Junction Concentrator Solar Cell이 약 43%의 효율을 달성
출처 : Prof. Dr. Şener OKTİK, "Photovoltaic Industry and Role of Glass for Reducing Cost of Solar Energy", ŞİŞECAM, 2013.07
<그림 15> 연구실 수준의 태양전지로서 최고 효율 수준
이에 반해 상용화된 태양전지 최고 효율은 2012년 기준으로 C-Si계
태양전지가 약 20%를 상회하는 수준으로 가장 높게 나타났으며, CIS계
태양전지도 15%에 근접하는 효율을 보여주고 있고, 지난 10년간 5.5%
의 효율 개선이 이루어졌다.
출처 : Prof. Dr. Şener OKTİK, "Photovoltaic Industry and Role of Glass for Reducing Cost of Solar Energy", ŞİŞECAM, 2013.07
상용화 태양전지의 일반적인 효율은 2012년 기준으로 C-Si계 태양전 지가 약 15%에 근접하는 수준으로 지난 10년간 2.7%의 효율 개선이
이루어 진 것으로 나타났다.
출처 : Prof. Dr. Şener OKTİK, "Photovoltaic Industry and Role of Glass for Reducing Cost of Solar Energy", ŞİŞECAM, 2013.07
<그림 17> 상용화 태양전지 모듈로서 일반적인 효율 3.3. 지역별 태양전지 시장 동향 세계 태양광시장은 Big 3(일본, 중국, 미국) 시장으로 재편되었으며, Big 3 시장이 세계 태양광 수요의 60%를 차지하고 있다. 독일 및 이탈 리아로 대변되는 유럽시장은 북 태평양 지역의 국가들에게 주도권을 내주었으며, 향후 태양광시장은 북태평양 국가들을 중심으로 성장하고 있다10). 가. 미국 태양광 시장동향 미국의 2013년 1분기 태양광 설치량은 1.5~1.6GW이며, 연말까지 총
3.7~4.3GW가 설치될 전망이다. 미국 태양광시장은 대형(utility-scale) 태양광 발전과 소규모 분산형 전원시장으로 양분되어 성장하고 있다. 최근 들어 대형 태양광 발전보다는 소규모 분산형 수요가 확대되고 있 어 향후에는 이 시장이 태양광 수요를 주도할 것으로 전망된다. 과거 미국 태양광 수요를 이끌었던 대형 태양광 발전의 성장률이 완만해지 는 대신 분산형 태양광 수요는 빠르게 성장할 전망되며, 대규모 태양 광발전 비중은 2013년을 정점으로 점차 감소할 것으로 예상된다.
출처 : 한국수출입은행, "다시 떠오르는 태양광산업", Issue Briefing, Vol. 2013-G-04, 2013.09.25. <그림 18> 미국 태양광시장 현황 및 전망 미국 대형 태양광시장은 2012년 34억 달러 규모이며, 2013년은 전년 대비 20% 이상 성장한 41억 달러를 기록할 전망이다. 성장세가 둔화되 기는 하고 있으나 여전히 미국 태양광 수요의 50% 이상을 대형 태양 광 발전이 차지하고 있다. 이는 오바마 행정부의 신재생에너지산업에 대한 우호적인 지원정책이 지속되고 있고, 석탄 발전에 대한 규제 강
화도 긍정적인 요인으로 작용할 것으로 보이며, 수명 연한이 다 된 석 탄발전소를 폐쇄시키고 있으며, 석탄 발전에 대한 환경규제를 대폭 강 화하여 신규 석탄발전소 건설이 어려운 상황이다. RPS를 충족시키기 위한 대형 프로젝트들의 PPA(Power Purchase Agreement) 체결되고 있어 발전사들의 RPS를 위한 수요는 감소할 것 으로 보인다. 대형 발전사들은 대규모 태양광 발전소의 12%를 소유하고 있고, 나 머지 88%는 PPA 계약을 통해 1.1GW를 구매하고 있고, 대형 프로젝트 개발로 발전사들의 RPS 목표치에 근접하고 있어 향후 대규모 프로젝 트에 대한 발전사 수요는 크게 줄어들 전망이다.
출처 : 한국수출입은행, "다시 떠오르는 태양광산업", Issue Briefing, Vol. 2013-G-04, 2013.09.25. <그림 19> 미국 태양광시스템 가격 동향 미국의 소규모 분산전원 태양광시장은 세금공제 및 다양한 금융제도 로 성장세가 가속화되고 있다. 2010년 600MW에 불과했던 소규모 분산 전원 시장이 1.9GW로 3배 이상 성장하였다. 이러한 배경에는 태양광 설치비용이 꾸준히 떨어지고 있고 다양한 금융프로그램은 가정용 태양
광 수요를 유인하는 결정적인 역할을 하고 있는 것으로 분석된다. 나. 일본 태양광 시장동향 일본은 후쿠시마 원전사태 이후 태양광 발전차액제도 신설 등의 적 극적인 지원정책으로 태양광시장이 폭발적으로 성장하고 있다. 구체적 으로는 가정용 태양광발전 기준으로 2011년 48엔/kWh, 2012년 35엔 /kWh, 2013 년(4월 이후) 20엔/kWh 발전차액을 지급하고 있다. 이러 한 추세는 2013년 4월 이후 발전차액이 조정됨에도 불구하고 하반기 태양광 수요도 양호할 것으로 예상된다.
출처 : 한국수출입은행, "다시 떠오르는 태양광산업", Issue Briefing, Vol. 2013-G-04, 2013.09.25.
<그림 20> 발전차액 변화에 따른 일본 가정용 태양광 수요량 일본의 태양전지 산업은 2013년 최소 6,940MW에서 최대 9,414MW
일본 태양광시장은 규모 및 성장률 측면 모두에서 세계에서 가장 빠르
게 성장하고 있는 시장이라고 할 수 있다.
<보수적 전망치> <낙관적 전망치>
출처 : 한국수출입은행, "다시 떠오르는 태양광산업", Issue Briefing, Vol. 2013-G-04, 2013.09.25.
<그림 21> 일본 태양광시장 현황 및 전망
이러한 일본 태양광시장의 수요급증으로 일본 태양광 업체들의 생산
량이 증가하는 등의 수혜를 받고 있다.
출처 : 한국수출입은행, "다시 떠오르는 태양광산업", Issue Briefing, Vol. 2013-G-04, 2013.09.25.
2012년 2분기 300MW 규모에 불과했던 일본 기업들의 2013년 1분기 태양전지(686MW) 및 모듈(934MW) 생산량이 증가하였으며, 태양광 수 요 증가로 일본 업체들의 공급량만으로는 부족한 상황으로, 2011년 16%였던 수입량이 2013년 1분기 46%까지 증가하였다. 다. 중국 태양광 시장동향 2012년 기준으로 중국의 발전용량은 1,124 GW이며, 2030년까지 1,583 GW가 신규로 설치될 예정이다. 중국의 경제성장으로 인한 발전 수요 증가로 중국내 발전시장은 2030년까지 두 배 이상 성장할 것이 며, 탈 석탄발전에 대한 노력이 지속될 것으로 보인다. 2012년 기준 석 탄 발전비중이 67%에 달하는 중국은 석탄 사용량 과다에 따른 온실가 스 및 대기오염 등의 여러 문제가 발생하고 있다.
출처 : 한국수출입은행, "다시 떠오르는 태양광산업", Issue Briefing, Vol. 2013-G-04, 2013.09.25.
<그림 23> 중국 발전원별 설치량 및 비중 전망
온실가스 과다 배출에 대한 국제사회 압력이 더욱더 거세어질 전망
이며, 대기오염에 따른 사회적 비용이 크게 증가하고 있으며, 친환경에
것으로 예상된다. 이에 따라 2030년까지 신규로 설치되는 발전소(1,583 GW)의 42%가 신재생에너지 발전으로 건설될 것이며, 이 중 태양광 설 치량은 332 GW를 차지할 전망이다. 2012년 기준 1%에 못 미치는 태 양광 발전은 2030년 8%까지 확대될 것으로 보인다. 2013년 중국 태양광시장은 6.3~9.3 GW를 형성할 예상되며, 2014년에 는 9.9 ~ 10.9GW로 증가할 것으로 전망이다. 중앙 및 지방정부의 설치 보조금, 발전차액 지원 제도 등 다양한 정책지원을 통해 태양광 보급 에 나서고 있다. 국가 태양광 지원프로그램의 지연에도 불구하고 2013 년 1분기에만 2GW 이상 설치되었으며, 2015년까지 최소 20 GW에서 최대 35 GW 태양광 발전소가 건설될 예정이다. <보수적 전망치> <낙관적 전망치>
출처 : 한국수출입은행, "다시 떠오르는 태양광산업", Issue Briefing, Vol. 2013-G-04, 2013.09.25. <그림 24> 중국 태양광시장 현황 및 전망 한편 경쟁력이 떨어지는 중국 중소 태양광 기업들을 합병 및 퇴출되 었고 선도 기업 중심으로 중국 태양광산업이 재편되고 있다. 중국정부 는 2013년 상반기에 태양광산업에 대해 경쟁력 있는 대형업체 위주로 통합할 계획임을 발표한 바 있다. 특히 산업에 대한 진입장벽을 높이 는 방법으로 태양광산업의 통폐합 작업을 가속화한 바 있다. 일례로 중국 정부는 생산규모, R&D능력, 환경보호 등의 기준을 통해 경쟁력이
약한 태양광업체 진입을 차단할 예정이다. 현재까지 알려진 진입장벽의 기준은 다음과 같다. 1) 매출액이 5,000 만~2억 위안인 기업은 매출액의 최소 4%를 R&D(연구개발비)에 투자 해야 한다. 또한 5,000만 이하 매출 기업은 R&D비율 6%를 충족해야 한다. 매출액이 작은 기업일수록 R&D투자에 대한 의무가 커짐으로써 중소 규모의 태양광업체들이 어려움을 겪을 것으로 예상되는 부분이다. 2) 환경보호 기준이 강화되는데 전기 소비, 폐수처리, 배기가스 배출 등의 항목에서 새로운 기준이 마련될 것으로 예상된다. 3) 생산규모 역시 일 정수준을 충족해야 할 것으로 예상되지만 구체적인 기준은 제시되지 않았다. 위의 조건들을 갖추지 못하는 기업의 경우 은행 대출, 토지 매 입, 환경 평가 등에서 정부의 통제를 받게 될 것으로 예상 된다11). 중국정부의 구조조정에 대한 의지를 보여주는 대표적인 사례가 2013
년 3월에 발생한 Sun Tech의 파산이다. Sun Tech의 경우 파산신청 이 후에도 구조조정 과정을 거쳐 생산을 지속하고 있는 것으로 확인되지 만 중소업체들의 경우에는 생산설비 폐쇄로 이어졌다. 2014년 1월에 중국정부는 태양광기업 중 109개 기업의 리스트를 발 표했다. 이들 기업은 향후 정부가 발주하는 사업에 참여할 수 있으며, 수출기업에 지원하는 세제혜택을 받을 수 있다. 반면에 109개를 제외 한 기업의 경우 정부의 지원이 불투명해졌다. 109개 업체를 밸류체인 별로 살펴보면 폴리실리콘 11개, 잉곳 17개, 웨이퍼 30개, 셀 42개, 모듈 44개가 각각 선정됐다. 밸류체인 중에서 다운스트림 비중이 높은 중국 태양광산업의 특성상 웨이퍼/셀/모듈 기 업들이 더 많이 선정된 것으로 나타났다. 지역별로는 여전히 동부지역 의 업체수가 압도적이다. 이번 조치가 확정된다면 중국 내 태양광기업 중 80%가 정부 지원에 서 제외되는 효과가 있을 것으로 보인다. 주목할 만 한 점은 109개 기 11) 출처 : 한화투자증권, "태양광", 2014.2.5
업 리스트에 LDK, Shunfeng, ET Solar, Tianwei 등 비교적 대기업에 속하는 업체들이 제외되어 있다는 점이다. R&D능력과 환경보호 등의 기준에 미달할 경우 생산규모에 관계없이 구조조정이 진행될 가능성이 존재한다. 이들 기업들에 대한 중국 정부의 입장이 향후 구조조정의 강도를 가늠할 수 있는 척도가 될 것으로 예상된다. 출처 : 한화투자증권, "태양광", 2014.2.5 <그림 25> 중국 109개 기업의 밸류체인별 분포 라. 독일 태양광 시장동향 독일은 2013년 상반기 보조금 삭감에도 불구하고 2.8GW의 태양광 시스템이 설치되었다. 독일 태양광시장은 분산전원으로써 태양광발전 의 미래를 보여주는 시장이며, 정부 보조금이 삭감됨에도 불구하고 가 정용 태양광 수요가 지속적으로 늘어나고 있다. 보조금을 받고 전력회 사에 판매하는 것보다 가정에서 생산한 직접 사용하는 것이 저렴한 그 리드 패러티 도달로 자생적인 수요가 늘어나고 있다. 또한, 에너지저장장치와 결합한 태양광시스템에 대한 보조금 지급으 로 새로운 수요가 지속적으로 창출되고 있다.
마. 국내 태양광 시장동향 우리나라는 태양광분야에 주요 국가들과 비해 다소 늦게 참여한 후 발주자이지만 빠른 속도로 태양광산업 전체 밸류체인별로 국내생산 기 반을 확보한 것으로 평가된다. 우리나라는 대체로 2008년부터 비교적 짧은 기간에 정부의 적극적인 지원과 산업육성 노력에 힘입어 원료물 질로부터 시스템 설치에 이르기까지 태양광산업의 공급사슬이 본격적 으로 구축되었다. <표 6> 국내 태양광 보급 정책별 설치 실적 보급방법 2012년 신규(MW) 2012년까지 누적설치량 (MW) 비율(%) 공공기관 의무화 5.5 28.3 3 일반 보급사업 2 12.5 1.3 지방 보급사업 18.9 61.6 6.4 그린홈 백만호 보급 32.5 28.3 11.5 발전차액 지원 0 500 51.9 RPS 149.7 179.7 18.7 RPS 시범사업 0 69.7 7.2 합계 208.6 962.8 100 자료 : 한국태양광산업협회(2013.2) 즉 국내 태양광 분야는 반도체, 디스플레이산업의 높은 경쟁력을 바 탕으로 폴리실리콘, 잉곳, 웨이퍼, 셸, 모듈 및 발전시스템까지 일괄 생 산체제를 갖추고 있다. 공급사슬별 태양광발전 생산 추이를 살펴보면, 2008년부터 2011년 동안 국내업체들의 생산이 크게 확대되었으나 이후 공급과잉과 기업들의 수익성 악화 등으로 어려움을 겪으면서 생산규모 도 감소한 것으로 나타났다. 그동안 국내 태양광 보급은 발전차액보전제도(FIT) 시행으로 급증추
세를 보였다. 2012년까지 FIT을 통해 태양광발전 설치의 52% 정도가 이루어졌지만, 가정용 보급 사업은 약 11% 수준에 머무르고 있다. 이와 같이 2012년 기준으로 국내 태양광산업은 누적설치량이 약 1GW에 달하며, 2013년에는 약 330MW가 설치될 전망이다. 2006년 21MW에 불과했던 태양광 설치량이 발전차액지원제도와 RPS를 통해 서 2008년 이후 큰 폭으로 증가하여 2012년 기준 1,019MW 설치되었 다. RPS 기준을 맞추기 위한 태양광설치 수요는 2015년까지 연 300MW가 발생할 것으로 보이며, 국내 태양광 시장규모는 약 9,000억 원 규모에 달할 것으로 예상된다12).
출처 : 한국수출입은행, "다시 떠오르는 태양광산업", Issue Briefing, Vol. 2013-G-04, 2013.09.25. <그림 26> 국내 태양광 설치량 현황 및 전망 2012년에 진행되었던 세계 태양광산업의 구조조정을 국내 태양광산 업도 피해가지 못하였다. 국내 폴리실리콘 업체 중 한국실리콘, 웅진실 리콘, KCC가 공장 가동을 멈추었으며, 많은 태양전지 및 모듈업체들이 어려움을 겪고 있다. 중국 태양광업체들과의 경쟁이 여전히 치열한 상 황이며, 이를 극복하기 위해선 차별화된 기술 확보가 무엇보다 필요한 시점이다.
<표 7> 국내 태양광기업들의 생산용량 현황
출처 : 한국수출입은행, "다시 떠오르는 태양광산업", Issue Briefing, Vol. 2013-G-04, 2013.09.25. 각 국가별 태양광 시장규모와 성장률을 정리하면 다음 <그림 27>과 같이 요약할 수 있다. 앞서 살펴본 미국, 일본, 중국 등은 대규모 태양 광시장을 형성하고 높은 성장률을 보일 것으로 전망되며, 프랑스, 벨기 에, 스페인 등은 중소규모 태양광시장을 형성하고, 태양광시장이 점차 축소되는 것으로 자리매김할 수 있다. 출처 : 한화투자증권, "태양광", 2014.2.5. <그림 27> 주요 국가별 태양광 시장규모 VS 성장률
4. 시장규모 및 전망 4.1. 태양광 시장규모 2012년 태양광 시장규모는 누적 설치량 기준으로 102 GW에 달하였 으며, 70 GW를 보인 유럽 시장이 선도 지역으로 나타났다13). 비율로 는 전 세계 태양광 용량의 70%에 해당한다(2011년의 경우 75%). 그 다 음 순위로는 중국(8.3 GW), 미국(7.8 GW), 일본(6.9 GW) 등이 있다. 유럽 이외 지역의 누적 설치량은 2012년 기준으로 30 GW 수준이다.
출처 : EPIA, "Global Market Outlook for photovoltaics 2013-2017", 2013
<그림 28> 전 세계 태양전지 누적 설치 규모 2000-2012 (MW) 2012년 기준으로 유럽 이외 지역의 신규 설치량은 13.9 GW로 전해
진다. 중국은 약 5 GW 규모로 그 중에서 가장 큰 규모의 시장을 형성
하였으며, 그 다음으로 미국(3.3 GW), 일본(2GW) 순으로 나타났다. 한편, EPIA(2013)에 따르면 국내 태양광 신규 설치 규모는 252MW
수준인 것으로 나타났다.
출처 : EPIA, "Global Market Outlook for photovoltaics 2013-2017", 2013
<그림 29> 2012년 유럽 이외 지역의 태양전지 신규 설치 규모 (단위: MW, %) 2012년까지 태양전지 누적 설치량을 국가별로 살펴보면, 독일이 32.4 GW로 전체 규모의 31%를 차지하여 선두에 자리 잡고 있고, 그 외에 이탈리아(16.4 GW, 16%), 중국(8.3 GW, 8%) 순으로 조사되었다.
출처 : EPIA, "Global Market Outlook for photovoltaics 2013-2017", 2013
태양광에서 주요 쟁점이라고 할 수 있는 모듈 수요와 공급간 균형은 빠르면 2013년 3분기에 이루어 질 전망이다. 출처 : 맥쿼리증권, 한국수출입은행, "다시 떠오르는 태양광산업", Issue Briefing, Vol. 2013-G-04, 2013.09.25 <그림 31> 세계 태양광 모듈 수요 & 공급 현황 및 전망 또 다른 중요 이슈인 태양광 평균 발전단가는 2013년 이후 $150/MWh 이하로 떨어지고 있는 상황이다. 2012년 4분기 $150/MWh 를 상회했던 태양광 발전단가가 $150/MWh이하로 떨어졌다.
출처 : 한국수출입은행, "다시 떠오르는 태양광산업", Issue Briefing, Vol. 2013-G-04, 2013.09.25.
이것은 신재생에너지원 중 가장 빠른 속도로 발전단가가 떨어지고 있는 것으로서, 태양광 발전단가 하락속도에 비례하여 수요 증가 속도 도 빨라질 것으로 예상된다. 2012년 전 세계 태양광 시장에서 제품 생산능력과 실제 생산량을 살 펴보면 다음과 같다. 지역별로 생산능력은 2011년에 비해 크게 달라진 것은 없지만, 태양전지의 종류와 가치사슬에서 차지하는 위치에 따라 서는 큰 차이를 보이고 있다. 그럼에도 불구하고 아시아 지역에서 태 양전지 산업의 강세는 두드러지는 현상을 보였고, 특히 웨이퍼, c-Si 셀, c-Si 모듈 부문에서 중국의 선도적인 지위는 당분간 유지될 것으로 보인다. 유럽과 미국은 폴리실리콘 부문에서 강세를 보였다.
출처 : EPIA, "Global Market Outlook for photovoltaics 2013-2017", 2013
<그림 33> 전 세계 태양전지 생산능력 대비 생산량 (2012, %)
박막태양전지 부문에서는 유럽이 실제 생산량의 20%를 차지하며 중
러진다. 반면 중국은 이 분야에서 생산량과 설치량 모두 약세를 보이
고 있다. 하지만, 그 외의 아시아 지역에서는 실제 생산량의 60%를 차
지하면 선두 제조업체를 차지하는 점이 대조적이라고 할 수 있다.
4.2. 태양광 부품 및 가정용 전략변환 시장
태양광 부품으로서 최근 이슈가 되고 있는 분야는 전력변환장치(PCS,
power control system)와 태양전지 시스템 주변장치(BOS, Balance of System)이다. □ 전력변환장치 시장 개요 태양광 발전시스템에서 모듈 다음으로 중요한 구성요소인 인버터는 모듈에서 생산된 직류 전력(DC)을 교류 전력(AC)으로 변환하는 역할 을 한다. 국내에 태양광 인버터 수요가 증가한 것은 2004년부터 추진 된 태양광주택 10만호 보급 사업이 계기가 됐고, 민간사업자, 지자체 및 공기업의 MW급 태양광 발전단지 조성 등으로 소용량부터 대용량 까지 다양한 인버터 수요가 생겨났다. 태양광 주택과 대규모 태양광 발전단지가 빠르게 증가하면서 국내 태양광 인버터 시장도 국산제품 개발, 해외 제품수입 등 국내외 업체 가 활발하게 참여하고 있으며, 태양광 주택사업에 정부의 인증을 받은 제품만 사용하도록 규정이 강화되었다. □ 전력변환장치 시장 현황 2008~2015년의 기간 동안 전 세계 태양광발전 설치 수요시장 전망치 를 기반으로 한 전 세계 인버터 공급은 2011년 26.0GW, 2012년에 31.5GW, 2015년에는 50.9GW까지 증가할 것으로 전망되며, 2011~2015
의 연평균 성장률은 22.4%에 이를 것으로 기대된다.14). 2011년 전 세계 인버터의 생산현황은 SMA를 중심으로 한 KACO, Siemens, Refu등의 독일 기업이 50%에 육박하는 점유율을 나타내고 있으며 오스트리아, 이탈리아, 스위스 등 대부분이 유럽소재 기업들이 주류를 이루고 있다. 국내업체도 헥스파워시스템, 다쓰테크, 윌링스 등 의 중소기업과 현대중공업, LS산전, 효성 등 대기업들이 제품을 판매하 거나 개발을 진행 중에 있다. 또한 전 세계 태양광 인버터 시장의 매 출 규모는 2011년 70억 달러에서 2015년에 93억 달러까지 이를 것으로 전망된다. 출처 : Solar&Energy, “태양광용 인버터 기술 및 시장전망(2008~2015)”, 2nd Edition, 2012.4.4. <그림 34> 전 세계 인버터 시장 공급(생산량) 전망(2008~2015) 국내 태양광 PCS시장은 해외 주요 시장과 마찬가지로 정부의 정책에 따라 결정된다. 2009년부터는 정부의 정책 변경으로 2009년, 2010년, 2011년에 각각 50MW, 70MW, 80MW가 할당되었지만 2010년 하반기 14) Solar&Energy, “태양광용 인버터 기술 및 시장전망(2008~2015)”, 2nd Edition, 2012.4.4
