지구 햇빛 1시간 모으면 세계가 1년 쓸 에너지 생산

온라인 중앙일보

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이달 초 미국 항공우주국(NASA)의 무인 태양광 우주선 ‘주노’가 태양광 에너지만으로 28억㎞를 비행해 목성에 도달했다. 연료로 가져간 건 1만8698개의 태양광 패널이 전부였다.

흡수한 빛을 동력으로 날아간 주노는 앞으로 20개월간 초저전력으로 작동하는 첨단장비를 이용해 목성 탐사에 나선다. 천연자원 태양광은 재료·운반비용이 없는 무한의 에너지원이다.

온실가스 배출량도 석탄·석유의 10분의 1 정도에 불과하다. 태양광은 다가올 저탄소 시대를 책임질 이상적인 신재생 에너지로 꼽힌다.

지구 표면에 도달하는 태양광을 한 시간 동안 모으면 1년간 모든 지구인이 쓰는 에너지 양을 충당할 수 있다. 태양광은 장소 제한 없이 다양한 용도로 쓰일 수 있다. 생활과 가깝게는 휴대전화를 충전하고, 주방의 불을 밝히며, 라디오를 켤 수 있다. 미국 미주리주는 태양광 도로를 설치할 계획도 세우고 있다. 강화유리로 코팅된 태양광 패널을 길 위에 설치해 가로등·신호등의 전력으로 사용하거나 겨울철 눈을 녹일 때 활용한다는 것이다.

태양광은 활용도가 높은 친환경 에너지원이지만 높은 발전단가(전력 생산에 드는 비용)와 유가 하락 등으로 경쟁력을 확보하지 못했다. 최근 몇 년간 세계시장 전체가 주춤했다. 많은 업체가 쓰러졌고 이 시장에 뛰어드는 업체도 드물었다.

그러나 최근 세계적인 친환경 움직임과 정부 지원, 기술 개발 등에 힘입어 본격적인 성장을 예고하고 있다. 시장조사업체 IHS에 따르면 올해 전 세계 태양광 시장은 67.1GW(신규 설치 기준)로 지난해보다 17% 증가할 전망이다. 한국도 2013년 406㎿에서 올해 1GW(1000㎿)로 2년 만에 두 배 이상 성장할 것으로 보인다.

온실가스 배출량이 석유·석탄 10분의 1

지난해 12월 파리에선 유엔기후변화협약 당사국 총회가 열렸다. 전 세계 196개국이 참여해 21세기 중반까지 온실가스를 줄이자고 합의했다. 2030년부터는 온실가스 감축량을 유엔기후변화협약 사무국에 정기적으로 제출해야 한다. 한국은 2030년까지 온실가스를 37% 감축하기로 했다.

각국은 태양광 등 신재생 에너지 개발에 적극 나설 수밖에 없다. 국제에너지기구(IEA)는 2030년 태양광 발전량이 세계 전력 소비량의 5%, 2050년에는 11%까지 오를 것으로 내다봤다.

우리 정부는 이달 초 2020년까지 에너지 신산업에 42조원을 투자하겠다고 발표했다. 그 중심은 태양광•풍력 같은 신재생 에너지다. 신재생 에너지 중 산업 규모로는 태양광이 단연 선두다. 2014년 국내 태양광 시장은 6조3358억원으로 신재생 에너지 전체의 63%를 차지했다.

태양광 산업 부활에는 발전 단가 하락도 한몫했다. 수출입은행 해외경제연구소에 따르면 시간당 1㎾를 생산하기 위한 평균 태양광 발전 단가는 2009년 400원에서 2014년 180원으로 5년간 55% 떨어졌다. 이 연구소 강정화 선임연구원은 “태양광 발전 단가가 석탄의 발전 단가(약 60원)에 점점 가까워지고 있다”며 “한국과 중국은 2025년께 두 에너지원의 발전 단가가 같아지면서 태양광 산업이 더욱 커질 것”이라고 말했다.

발전 단가가 내린 것은 태양광 패널의 원료인 폴리실리콘 가격이 떨어지고, 태양전지 등 관련 기술이 발전했기 때문이다. 태양광 셀 생산 분야 세계 1위인 한화큐셀은 ‘Q.ANTUM(퀀텀)’이라는 태양전지 관련 기술을 개발해 셀 효율을 높이고 발전 단가를 낮췄다. 퀀텀 기술은 태양광이 들어오는 셀 뒷면에 방지막을 추가해 햇빛이 빠져나가는 것을 막고 흡수율을 높여 생산량을 증가시키는 것이다.

한화는 보통 15% 수준인 셀의 전기 전환효율을 이 기술을 적용해 19.5%로 끌어올려 최근 전환효율 부문 세계신기록을 수립했다.

가격•기술 경쟁력을 확보하면서 국내 태양광 기업이 해외시장에서 두각을 나타내고 있다. 한화큐셀은 지난해 4월 미국에서 둘째로 큰 전력업체 ‘넥스트에라’와 관련업계 단일 공급으로는 최대 규모(1.5GW)인 모듈 공급계약을 했다. 같은 해 10월 미국 오스틴에너지와 전력 구매계약을 체결했다. 미국 텍사스에선 여의도의 약 2배 크기 땅에 170㎿ 규모의 태양광 발전소를 건설해 이곳에서 생산된 전력을 오스틴에너지에 판매할 예정이다. 최근엔 태양광 신흥시장인 인도에서 약 150㎿의 대규모 태양광 발전소를 건설했다.

효율성 가장 높은 태양전지 기술 개발

태양광 발전소 설립을 통해 환경보호 역할도 인정받았다. 한화는 2014년 4월 인디애나주 환경오염 부지에 태양광발전소를 지은 공로로 미국 인디애나주의 환경 분야 주지사상을 받았다. 또 다른 국내 태양광 업체인 OCI도 미국 텍사스에 450㎿ 규모의 태양광 발전소를 지었다.

발전 단가가 많이 내렸지만 경제성 면에선 아직 석탄이나 원전에 밀린다. 하지만 석탄·석유 같은 자원이 고갈되는 것에 대비해 지금부터 태양광 산업에 적극 투자해야 한다는 목소리가 높다. 독일에선 정부 주도로 지난 10여 년간 태양광 산업에 집중 투자한 결과 태양광 발전량을 전체 발전량의 7%까지 끌어올렸다. 국내의 경우는 아직 1%에도 못미친다. IEA는 최근 낸 ‘풍력·태양광 발전 보고서’에서 “태양광 에너지는 경제성뿐 아니라 환경적인 이익 등을 고려할 때 가장 확실한 미래 에너지 동력”이라고 주장했다.

한국폴리텍 대전캠퍼스 SG전기전자제어과 전준옥 교수는 “자원 빈국인 우리는 현재 100%에 가까운 에너지 수입 의존율을 낮추기 위해서도 정부·기업이 힘을 합쳐 태양광 등 신재생 에너지 개발에 적극 나서야 한다”고 주문했다.

▲태양광 발전=햇빛을 연료로 해 전기를 생산한다. 연료 자체와 수송·저장에 돈이 들지 않고 유지·보수도 쉬워 한번 설치하면 20~25년간 안정적으로 전력을 생산할 수 있다. 폴리실리콘을 소재로 전기를 생산하는 태양전지(셀)를 만들고, 생산된 전기가 태양광 모듈에 모여 전력을 공급하는 원리다.