차세대 발전원? 태양광 산업 분석!

산업 한입2022-09-27

💡

이번 주 BYTE+ 스페셜 시리즈는 한화솔루션과의 협업을 통해 제작됐습니다.

탄소감축, 전 세계 에너지 관련 정책을 관통하고 있는 단어입니다. 기후변화로 인한 위기가 현실로 다가오자 각국 정부는 에너지 전환의 속도를 높이고 있는데요. 특히 러시아-우크라이나 전쟁 이후 에너지 안보의 중요성이 두드러지며 친환경 에너지에 관한 관심은 더욱 높아지고 있습니다.

탄소배출에 부담하는 비용을 늘리고 친환경 에너지 산업을 지원하는 정책은 글로벌 트렌드로 자리 잡았습니다. 탄소세와 배출권 거래제도(ETS)로 대표되는 탄소가격제가 전 세계로 퍼지고 있는데요. 현재 64개 국가에서 탄소가격제를 도입하고 탄소배출에 비용을 부과하고 있죠.

태양광은 재생에너지 중에서도 보급 여건이 가장 좋은 에너지원으로 주목받고 있습니다. 차세대 주요 발전원인 태양광 산업, 오늘 <마켓인사이드>에서 분석해보겠습니다!

태양광이란?

태양광 발전이란 태양 빛으로 직접 전기를 생산하는 발전 방식을 말합니다. 태양광의 밸류체인은 네 단계로 구분되는데요. 폴리실리콘, 잉곳과 웨이퍼, 셀, 모듈입니다.

태양광 발전은 태양전지를 이용해 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 전환하는 발전입니다.
태양광의 밸류체인(Value Chain)은 크게 네 단계로 구분할 수 있는데요. △ 기초소재인 폴리실리콘 △ 폴리실리콘을 기둥 형태로 주조하고 얇게 자른 잉곳과 웨이퍼 △ 웨이퍼에 회로를 새긴 셀 △ 셀이 배치된 전지판 모듈입니다.

태양광 산업의 규모

글로벌 태양광 발전설비 신규 설치량(2022년부터 추정치) ⓒ BloombergNEF

태양광 산업은 빠르게 성장하고 있습니다. 2021년 글로벌 태양광 설치량은 2020년 대비 27%가량 성장했는데요. 2022년의 태양광 설치량은 2021년보다 24% 이상 증가할 전망입니다.

세계 태양광 시장 규모는 2021년 1,972억 달러(한화 약 270조 원), 2030년에는 3,686억 달러(한화 약 500조 원)까지 성장할 것으로 기대됩니다.
2021년의 글로벌 태양광 신규 발전설비 설치량은 183GW로, 2020년에 비해 27%가량 성장했는데요. 2022년 설치량은 작년보다 24.6% 증가한 228GW로 전망됩니다.
2020년 기준 글로벌 태양광 발전 비중은 전체 발전량의 3%에 불과한데요. 다만 각국의 탄소 관련 정책에 따르면 2030년까지 12%까지 상승하고 2050년에는 26%에 육박할 전망입니다.

태양광 산업의 성장 배경

폭염, 가뭄, 폭우, 태풍 등 전 세계적으로 위협적인 기후 변화 위기를 겪으며 재생에너지의 필요성이 주목받았는데요. 이에 힘입어 태양광 산업은 더욱 발전했습니다. 러시아-우크라이나 전쟁 발발 후 화석연료 단가가 치솟고 에너지 안보의 중요성이 높아진 것 또한 힘을 실어줬죠.

미국은 지난 8월 통과된 인플레이션 감축 법안(IRA: Inflation Reduction Act)에 태양광 산업 지원 내용을 담았는데요. 태양광 산업 관련 세제 혜택의 기간과 세율을 늘림으로써, 자국 내 태양광 발전 설비 생산 시설 유인에 초점을 맞췄습니다.
EU는 지난 5월 에너지 전환을 가속하고 러시아산 화석연료 의존도를 낮추기 위해 ‘REPowerEU’ 계획을 발표했는데요. 2030년까지 신재생 에너지 비중을 45%까지 확대하겠다는 계획입니다.
중국 정부는 2060년까지 탄소 중립 달성이 목표라고 발표했는데요. 태양광 발전 전기를 석탄 발전 전기보다 50~100% 높은 가격에 매입하는 등 태양광 산업에 막대한 보조금을 지원하고 있습니다.

왜 하필 태양광일까?

태양광 발전의 큰 장점은 햇빛이 있는 어디에서나 발전이 가능하다는 것입니다. 낮은 가격과 짧은 설치 기간도 큰 장점으로 꼽히죠. 2019년 기준 태양광의 LCOE(Levelized Cost of Electricity, 균등화발전비용)는 68달러/MWh로 화석연료보다 낮습니다. 균등화발전비용은 발전시설 구축부터 폐기까지 전기를 생산하는 데 드는 모든 비용을 평균낸 수치입니다.

태양광 발전의 설치비용은 2010년 4,702달러/kWh에서 2019년 995달러/kWh로, LCOE는 2010년 378달러/MWh에서 2019년 68달러/MWh로 80% 이상 감소했는데요. 같은 시기 화석연료의 LCOE는 100달러/MWh에 육박했습니다.
햇빛만 잘 드는 곳이라면 어디서든 태양광 발전을 할 수 있습니다. 태양광 에너지가 생활밀착형 에너지원으로 자리매김한 원동력이죠. 실제로 가정집, 빌딩 옥상, 주차장 등 도심 속 유휴부지는 물론 유휴수면과 농지 상부 등 다양한 곳에서 태양광 발전이 이루어지고 있죠.
한국도로공사는 비탈면이나 폐도 등 고속도로 유휴 부지를 활용해 태양광 발전소를 설치하는 사업을 추진 중인데요. 현재 경부선 서울산 나들목 인근 유휴부지에 약 8.1MW 규모로 고속도로 제1호 연료 전지 발전 시설을 구축 중입니다.
발전을 위해 필요한 설비와 설치 작업이 간단하다는 것도 태양광 발전의 큰 장점입니다. 자금 조달과 정부 승인 기간을 제외한 태양광 발전소의 실질적인 완공 기간은 1년 내외에 불과하죠.

국내 주요 태양광 기업

한화솔루션

한화솔루션은 고효율의 셀과 모듈을 제조하는 국내 최대의 태양광 기업입니다. 2010년 태양광 사업에 진출했으며 2012년 기술력 강화를 위해 독일의 태양광 기업인 큐셀을 인수했는데요. 이후 한화솔루션의 큐셀 부문으로서 태양광 관련 산업을 총괄하고 있습니다.

매출

한화솔루션의 사업부는 크게 큐셀, 케미칼, 첨단소재, 갤러리아, 인사이트 부문으로 구분됩니다.
이 중 큐셀 부문(한화큐셀)에서 태양광 사업을 진행하고 있죠.
2022년 상반기 한화솔루션의 매출은 6조 3,594억 원인데요. 큐셀 부문의 매출액 비중은 30% 이상입니다.

제품

한화솔루션 큐셀 부문은 태양광 발전을 위한 셀과 모듈을 생산하는 사업 부문인데요.
미국에 제조시설을 보유한 폴리실리콘 기업인 REC실리콘의 최대주주로 지분 21.34%를 확보하고 있습니다.

전망

한화솔루션 신재생에너지 사업부의 주력 판매 지역은 유럽, 미국, 한국 등인데요. 재생에너지 관련 법안이 신설되고 RE100 도입 등 산업 분야에서도 재생에너지 사용이 거스를 수 없는 트렌드가 되면서 글로벌 Top10 태양광 기업인 한화큐셀의 태양광 제품 수요도 계속 상승할 것으로 보입니다.
코로나19 확산 이후 글로벌 태양광 설치량이 급등하며 폴리실리콘 단가가 치솟았습니다. 2020년 5월 kg당 5달러에 불과했던 폴리실리콘은 지난 7월 40달러에 육박했는데요. 2023년부터는 글로벌 공급망이 안정되면서 한화솔루션의 원가 부담이 낮아질 전망입니다.

OCI

OCI는 2000년부터 폴리실리콘 산업에 진출했습니다. 2006년 첫 폴리실리콘 공장이 착공됐고, 2009년에는 폴리실리콘이 주요 사업으로 자리 잡았는데요. 현재 OCI는 국내 1위, 세계 7위 폴리실리콘 생산기업으로 거듭났습니다.

매출

OCI의 사업부는 크게 베이직케미컬, 카본케미컬, 에너지솔루션으로 구분됩니다.
베이직케미컬 부문은 폴리실리콘 등의 제품을, 카본케미컬 부문은 벤젠 등의 화학물질을 제조해 판매하는데요. 에너지솔루션 부문은 태양광 발전소를 건설하는 사업부입니다.
2022년 상반기 OCI의 매출은 약 2조 612억 원인데요. 베이직케미컬 사업부의 매출액 비중은 37%, 에너지솔루션 사업부의 매출액 비중은 13%입니다.

제품

OCI의 주력 제품은 폴리실리콘입니다.
폴리실리콘을 생산하는 베이직케미컬 사업부의 매출 비중은 37% 정도인데요. 그러나 베이직케미컬 사업부의 영익이익 변동성이 매우 크기 때문에, OCI의 영업이익은 베이직케미컬 사업부의 실적을 따라 변동하는 경향이 있습니다.

전망

지난 6월 신장 지역 폴리실리콘 생산 공장에서 사고가 발생한 데다 중국 내륙 지역에 60년 만의 최악의 가뭄이 덮쳤습니다. 그래서 중국의 2022년 하반기 폴리실리콘 공급량이 감소하리라 예상되는데요.
그러나 미국의 인플레이션법이 통과되는 등 태양광 수요는 오히려 증가하면서, 2022년 하반기까지 현재의 폴리실리콘 가격 강세가 지속될 전망입니다.

태양광 밸류체인 속 중국의 독주?

중국의 태양광 밸류체인 점유율이 점점 높아지며, 한국 태양광 산업은 고전을 면치 못하고 있는데요. 이미 중국산 재료에 대한 의존도를 낮출 수가 없는 상황이라 각 밸류체인에서의 경쟁력이 약해지고 있습니다.

중국이 태양광 밸류체인의 모든 단계를 독점하고 있다고 해도 과언이 아닐 만큼 공급망 지분이 높은데요. 특히 잉곳과 웨이퍼의 상위 10개 기업 모두 중국 기업으로, 중국이 전체 시장의 95%를 점유하고 있습니다.
폴리실리콘을 생산하는 OCI와 한화솔루션은 2020년부터 국내에서 폴리실리콘 생산을 중단했습니다. 국내 생산만으로는 경쟁력을 확보하기 힘들다는 판단이죠.
잉곳과 웨이퍼는 중국의 점유율이 특히 높은 만큼 국내 기업이 살아남기 어려웠는데요. 한국의 유일한 잉곳과 웨이퍼 제조사였던 웅진에너지는 최근 법원의 회생 불가 판단을 받아 파산을 앞두고 있습니다.
한편, LG전자는 지난 2월 기존에 진행하던 태양광 사업 중단을 발표했습니다.

태양광 발전의 미래, 가상발전소

재생에너지 비중의 확대로 전력망이 중앙집중형에서 분산형으로 전환될 전망입니다. 분산형 전력망 구조에서의 전력 수요를 파악하기 위해 가상발전소가 등장했는데요. 흩어져 있는 발전설비와 ESS를 통합해 하나의 발전소처럼 관리하는 소프트웨어입니다.

각국 정부 동향을 보면 태양광 산업의 성장은 예정된 결과인데요. 재생에너지 비중이 확대되면 전력망이 현재의 중앙집중형에서 분산형으로 전환되리라 예상됩니다.
분산형 전력망이란 스마트그리드라고도 불리는 차세대 전력망으로, 태양광 등 재생에너지와 에너지저장장치(ESS: Energy Storage System)가 융합된 형태인데요. 전국 각지에서 소규모 설비로 생산한 전력을 저장하거나 거래할 수 있는 시스템입니다.
ESS는 전력을 저장하고 거래할 뿐만 아니라 전력계통을 보호하는 역할도 수행합니다. 계통망에는 매 순간 균일한 양의 전력이 흘러야 하는데요. 따라서 ESS는 발전량이 부족할 때 이전에 저장했던 전력을 계통망에 흘려보내는 방식으로 재생에너지의 문제점을 보완하고 있습니다.
그러나 이렇게 전력망이 분산되면 전력의 수요와 공급을 파악하기 힘들다는 문제가 발생합니다. 그래서 등장한 해결책이 바로 가상발전소(VPP: Virtual Power Plant)인데요. 가상발전소란 흩어져있는 발전설비와 ESS를 클라우드에 통합해 하나의 발전소처럼 관리할 수 있는 시스템을 말합니다.

글로벌 트렌드도 우호적인 가운데 태양광 산업은 빠른 속도로 성장하며 IT 기반 산업으로 변모하고 있습니다. 그러나 현재 대부분의 수혜는 밸류체인을 독점한 중국에 돌아가고 있는데요. 과연 한국은 중국의 독주를 막아낼 수 있을까요?

*이 콘텐츠는 한화솔루션으로부터 소정의 원고료를 받고 제작되었습니다.