환경 친화적이고 고유가를 극복할 수 있는 신재생에너지, 태양광발전
태양광발전은 최근 중동의 자스민 혁명으로 유발된 유가상승과 같이 원유자원이 갖고 있는 고유가 리스크를 근본적으로 회피하는 대체 에너지의 하나로 주목받고 있는 신재생에너지 중 하나다.
2010년을 기점으로 급속한 성장 회복세를 보이고 있으며, 그 이전의 성장추세를 완전히 회복할 경우, 세계 태양광 발전 시장규모는 2013년에 는29.7GW에 이를 전망이다.
2015년경에는 보조금 지원 없이 경제성을 확보하는 그리드 패러티 도달
태양광 발전은 타 에너지원에 비해 경제성이 낮아 발전차액지원제(FIT, Feed In Tariffs)와 의무 할당제(RPS, Renewable Portfolio Standard Incentive)등 정부차원의 정책적 지원이 시장을 확대하 는 가장 큰 동력이 되고 있다. 발전차액지원제는 정부가 신재생 에너지로 생산한 전력을 10~20년간 정부가 정한 일정한 가격으로 구매해 주는 고정가격제 방식이다.
이에 반해 의무할당제는 정부가 시장에서 결정된 가격으로 에너지의 일정비율을 신생에너지로 공급도록 의무화하는 방식이다. 태양광발전 단가는 결정형 태양전지 모듈의 경우 1.3달러Wp (Wp : peak Watt), 박막형 태양전지 모듈의 경우 1.6~1.7달러Wp 수준이다.
그러나 현재의 기술개발속도를 전제로하면 2015년경에는 보조금 지원 없이 경제성을 확보하는 그리드 패러티에 도달할 수 있을 것으로 판단된다.
기술개발과 상업화수준
태양전지는 제조방법에 따라 실리콘, 박막형, 유기물 태양전지 등으로 구분된다. 그 중 실리콘웨이퍼 기반으로 제조하는 결정계 태양전지와 유리기판 위에 화학물질을 증착하여 제조하는 박막계 태양전지 가 기술개발과 상업화에서 가장 앞서 있다.
특히, 결정형 실리콘 태양전지는 광변환 효율이 높고 물질의 물적 안정성이 좋아 태양전지 시장의 85%를 점유하고 있다.
이는 웨이퍼에 전극 구조 및 광변환층의 Doping 공정의 차이에 따라 Screen Printing, Back Contact, HIT 등의 구조로 구분되며 현재 결정형 실리콘 태양전지 시장의 대부분이 저원가의 Screen Printing 공정으로 제조되고 있다.
박막형은 낮은 광변환 효율이라는 단점으로 결정형에 비해 시장비중은 10~15% 전후수준이나 경제성과 활용성 면에서 그 비중은 커질 전망이다.
태양광발전산업의 가치사슬 내 특성과 전망
현재 시장의 85%이상을 차지하고 있는 결정형 실리콘을 기준으로 볼 때 ‘실리콘→ 잉곳웨이퍼→ 태양전지셀→ 태양전지모듈→ 태양광발전시스템’등으로 태양광 발전 산업가치사슬을 정리할 수 있다.
태양광발전 산업 내에서도 2011년 기준으로 국내외 폴리 실리콘업체의 PER(주가수익비율: Price -Earnings Ratio)값은 11~16배 수준이며 셀·모듈업체의 경우5~20배 수준이며 태양광장비 업체는 10~16배 수준이다.
이와 같이 각 부문별 시장의 세부양상과 전망은 달라질 수 있어 거시적이고 미시적인 안목으로 접근하는 것이 필요하다.
일반적으로 태양광발전 산업 내 가치사슬에서 Upstream으로 갈수록 생산 공급업체 수가 많다. 수익성면에서는 진입장벽이 높은 폴리실리콘 분야와 원재료 부품가격 하락 효과를 누리는 시스템 설치 및 서비스 분야가 상대적으로 높은 것이 일반적인 현상이다.
폴리실리콘 사업분야는 대규모 자본투자가 요구되며 기술진입장벽이 높은 반이 가치사슬 내에서 상대적으로 수익성이 높은 분야이다.
세계적으로는 Hemlock, Wacker 등10개 내외의 메이저 업체가 시장을 주도하고 있으며 국내기업으로 OCI가 상위에 랭크되어 있다.
향후 메이저사들의 지속적인 증설로 공급과잉과 가격하락이 예상되어 기존 업체 내에서의 경쟁이 치열할 전망이다. 동 사업 분야에서의 경쟁력은 다음과 같다.
●규모의 경제: 생산규모 1만 톤 이상, 약 1조원 이상의 자금투자
●생산 기술력: 고순도(99.99이상) 폴리 실리콘 생산 기술력
잉곳웨이퍼 사업분야는 반도체 제조공정과 유사하지만 순도면에서 태양전지에 쓰이는 제품이 순도면에서 낮다. 따라서 가치사슬 중 기술진입장벽이 상대적으로 낮아 경쟁이 치열하고 제품 차별화가 어렵다.
세계적으로는 LDKSolar 등 14개 메이저업체가 시장을 나누고 있으며 국내업체인 웅진에너지도 여기에 포함되어 있다. 이 사업 분야에서의 경쟁력은 생산효율성과 품질경쟁력에 있다.
셀모듈사업분야는 폴리실리콘에 비해 상대적으로 진입장벽이 낮다. 세계 상위 10개 업체가 전체 태양전지 시장의 44.7%를 점유하고 있으며, 태양광 모듈 시장도 37.2%를 점유하고 있다.
중국 업체들의 공격적인 설비 투자로 중국 업체가 각각 4개(태양전지), 5개(태양광모듈) 차지하고 있는 등 생산거점이 중국을 중심으로 한 아시아로 이동하는 모습을 보이고 있다.
기 진출업체들은 수직계열화를 통한 경쟁력강화를 도모하는 추세이다.
발전시스템 설치 및 서비스 부문은 많은 중소형 업체들이 존재하는데 셀 모듈 등의 가격하락은 이 부문업체들의 수익성을 개선시키는 효과를 가져왔다.
이에 따라 대기업들의 관심과 시장진입이 진행되고 있어 향후 적정규모를 보유한 업체들이 경쟁력을 발휘할 것으로 전망된다. 아직까지 태양광산업은 투자에 대한 회수기간이 8~12년으로 타 산업들에 비해 사업위험이 낮은 반면 높은 수익률(low risk- high returns)을 기대할 수 있는 분야로 평가되고 있다.