태양광 세계시장 동향

다양한 제품 및 연관 산업으로 이루어진 종합 산업 특성

폴리실리콘 등의 소재, 태양전지 등의 반도체산업, 인버터 및 전기제어시스템 등의 중전기산업, 건자재 일체형 모듈 및 건축물 적용 및 설치 등 전기공사 및 건설 산업과 같이 여러 산업의 복합적인 성격이 혼재되어 있으며 산업 간의 특성이 매우 상이함

각국의 보급정책 등에 의한 정부 주도형 산업

현재로서는 기존 화석에너지를 이용한 발전에 비해 경제성 이 떨어지므로 에너지 자립, 환경보호, 기후변화협약 대응 등 각국의 신재생에너지 보급 정책하의 지원제도에 의한 정부 주도형 시장 창출 산업임

전력수요 증가와 송배전망의 한계에 대응한 분산발전 산업

분산발전 방식 중 수요자의 건물 등에 직접 적용이 가능하여 지역적 제한이 가장 낮은 최적의 분산 발전 방식임

태양전지산업의 경우 자본집약적이며 규모가 경제성에 지대한 영향을 줌

태양전지는 시장의 확대에 따라 최소한의 상업적 규모의 생산 Capa는 연산 20~30 MWp로 국내 시장 규모에 비해 대규모 고정 투자가 소요되는 산업으로서 해외시장 개척 등을 고려할 때 판매에 이르기까지에는 상당한 시간과 일정 규모의 투자가 요구되고 있음

전.후방산업 연관효과가 높아서 시장 창출 효과가 큰 산업

태양전지 산업은 실리콘 등의 소재, 태양전지 등의 반도체산업, 인버터 및 전기제어시스템 등의 중전기산업, 건자재 일체형 모듈 및 건축적용 및 설치 등 전기공사 및 건설 산업 등 과 같이 여러 산업의 연관 효과가 높은 산업임

자료출처) 2004 전력산업연구개발 연구기획사업 p277

고용창출 효과가 높은 산업

미국의 REPP에 의하면 1 MW의 태양광 보급에 제조, 설치, 서비스, 판매 등 관련 산업을 총 포함하여 35.5명의 고용창출 효과가 있는 것으로 추정되며(인용자료 : REPP : Renewable Energy Policy Project) 다른 신·재생에너지에 비하여 고용 창출 효과가 가장 큼

2010년까지 적어도 연 20~30%의 성장이 예측되는 차세대 성장 산업

- 최근 5년간 40%이상의 성장을 보이며 2005년에 1,759MWp, 약 100억불 시장 형성
- 2010년 까지 10GWp, 약 500억 불 시장 예측 (Photon Consulting 2006)

세계 시장 동향

세계시장은 2000년 이후 연평균 30% 이상 증가하고 있으며, 2002년 태양전지모듈 생산실적은 562 MWp (시장규모 : 35억불)이며 2003년도에는 전년도 대비 36% 성장하여 760 MWp (47억불) 규모가 되는 등 최근 5년 동안 30% 이상의 높은 신장 추세임. 2004년말 세계 시장은 약 1,200MW(83억불)의 태양전지를 생산하였으며, 시장규모의 확대로 업체마다 증설계획을 발표하고 있음. 향후 지속적으로 30%이상의 성장이 예측됨[CLSA 2005]

― 그림 <1-3>에서 보는 바와 같이 일본, 유럽, 미국이 전 세계 태양전지 및 모듈 생산량의 약 88%를 차지하며, 전 세계 시장을 선도해 나아가고 있음

자료출처) PHOTON International, 3/2005

― 생산량의 대부분은 일본, 유럽, 미국 등이 정부 주도로 추진하고 있는 대규모 주택용 태양광발전시스템에 사용되고, 일부는 제 3세계의 오지나 낙도 등 계통선 전기의 혜택을 입지 못하고 있는 주민을 위한 특수 목적의 전원공급용으로 이용되고 있음

자료출처) PV STATUS REPORT 2005, PV News

총 생산량의 약 90%는 단결정과 다결정 실리콘 태양전지이며 다결정 실리콘 태양전지의 점유율이 크게 증가하고 있음

박막 태양전지로는 비정질실리콘이 2004년도 약 55.3 MW로 전체의 4.4%에 해당하고, CdTe가 13.8 MW, CIS가 5.0 MW, 실리콘 결정질과 박막의 이종접합(HIT)이 약 41.4 MW임

자료출처) PHOTON International

해외 선진 기업 현황

신규참여를 위한 기존 기업의 인수합병 혹은 생산단가를 줄이기 위한 생산시설 확대를 경쟁적으로 추진하여 대형화되는 추세임

유럽은 BP, Shell, RWE 등 에너지 회사가 주도하고 일본은 반도체 및 전자업체가 주도를 하고 있음. 미국은 GE가 Astropower를 인수하여 신규진출 도모하고 있음

― 2004년도 일본 Sharp사가 324 MW를 출하하여 전세계 Market Share를 25.8%를 차지하여 1위 위치를 더욱 더 공고히 함

― 일본, 유럽, 미국의 선진기업 등은 2004-5년 경에 생산 Capa를 1,425 MWp 로 증설하여 가격저하와 세계시장 선점을 추구하고 있으며 2005년말 기준 약 1,500MWp의 시장으로 성장할 것으로 추정됨

― 2004년 전 세계 태양전지 제조업체중 10대 업체가 전체 생산량의 약 80%를 점유 함

― 일본이 세계 1위 업체인 Sharp를 비롯, Kyocera, Sanyo, Mitsubishi Heavy Industry 등 4개회사로 가장 많음

― 2004년 대만과 중국의 업체인 Motech과 Suntech이 35MW를 생산하며 나란히 세계 10위자리를 차지함.

세계 폴리실리콘 업체 동향

― <표 1-4>와 같이 세계 시장 확대로 인한 폴리실리콘의 수요증가에 따른 생산업체들의 증설 및 새로운 태양전지급 폴리실리콘 생산

자료출처) PHOTON International

해외 잉곳 및 웨이퍼 생산업체 현황

― 실리콘 원자재(poly silicon) 부족에도 불구하고 실리콘 웨이퍼 업체들은 생산능력을 빠르게 늘리고 있음

― 실리콘 원자재 난으로 인해 더 얇은 웨이퍼 생산이 주요 이슈로 떠오름 (현재 280μm에서 220μm-180μm로)

― 고효율의 단결정 실리콘이 다시 관심이 집중됨

― 대형 셀과 모듈 생산업체들은 독자적인 잉곳 및 웨이퍼 생산라인을 가지고 있어서 가격경쟁력에서 우위를 차지함 (Kyocera, BP solar, Shell Solar 등)

자료출처) PHOTON International 4/2005

자료출처) PHOTON International 4/2005

해외 태양광 셀 및 모듈 생산업체 현황

― 업체별 증설계획 및 해외 생산라인 계획 등의 사업 확대

자료출처) PHOTON International 3/2005

자료출처) PHOTON International 3/2005

해외 PCS 생산업체 현황

― 대규모 발전용 설비를 위한 대용량 PCS의 개발 및 생산에 주력함

― 500kW급 이상의 대형급 단일용량 PCS 상품화하여 MW급 태양광발전소에 적용 중임

자료출처) PHOTON International 3/2005

일본 기업 현황

Sharp Corporation

― 1959년에 태양전지 개발에 착수하여 1963년에 대량생산에 성공

― 일본의 첫 번째 상업용 위성인 “Ume"에 제품을 처음 설치한 1974년 이후 우주용 태양전지 생산하는 유일의 제조업체가 됨

― Sharp는 2005년 연산 400 MWp의 생산능력을 모두 가동하고 있는 세계 제 1의 셀 및 모듈 제조회사

― 새로운 박막 결정질 태양전지를 위한 생산라인을 추가하여 총 생산라인은 8개 (단결정 2 라인과 다결정 6 라인)로 증가[Sha 2004a]

― 2004년에 314MWp를 판매하였으며, 2002년 1월 Sharp의 Photovoltaics Department는 Solar Systems Group으로 승격

― Nara현의 Katsuragi 공장에 태양전지 생산 능력이 증가함에 따라서 Sharp는 2003년에 미국 멤피스 테네시주 에 첫 번째 해외 모듈공장을 설립[Sha 2003]. 20MW의 생산능력을 향후 40MW까지 증설할 계획[Ikk 2004]. 2004년 7월에 영국 Wrexham에 20MW의 두 번째 모듈공장을 설립. 2004년 10월까지 40MW로 증설할 계획[Sha 2004c]

― 지난 6년간 일본 주택용 태양광시스템의 시장 약 60%를 점유

― 주택 건설업체와 긴밀한 협력 체제를 구축하고 있고, 자체적으로 시스템에 필요한 모든 부품을 공급하고 있는 점이 특징임

― 현재로서는 주택용 시스템이 설비 확장의 주요 원동력이지만 향후 산업용 시스템의 보급도 확충할 계획임

Kyocera Corporation

― 1975년 태양전지 연구를 시작한 이래 1982년 대량생산을 시작함

― 2004년 태양전지 모듈 105 MW를 판매하여 세계2위의 업체가 되었고, 현재 태양열 사업도 함께 운영하고 있음

― 2005년 8월까지 240MW 증설목표와 2007년까지 480MW 증설계획을 발표[Kyo 2005a]

― Kyocera는 중국의 Tianjin지역에 있는 Tianjin Yiqing 그룹(10% 지분)과 현지시장을 위한 태양전지모듈을 생산하기위해 합작회사를 설립했다고 발표[Kyo 2003]. 이 공장은 2004년에 20MW를 목표로 2003년 10월에 가동.

― 멕시코 Tijuana지방에 36MW의 생산능력의 두 번째 모듈 공장을 설립하여 2004년 12월에 생산을 시작 [Kyo 2004a]

― 성장하는 유럽시장의 공급을 위하여, Kyocera는 세 번째 모듈 조립공장을 체첸 공화국에 설립하기로 결정. 공장가동은 2005년 상반기로 계획되었으며 연간 생산능력은 50~60MW라고 발표[Kyo 2004]

― 연구개발에서는 대면적 다결정실리콘의 저가 태양전지 개발에 초점을 맞추고 있음

― 1993년 단결정 실리콘 태양전지(면적 : 10cm2)에서 효율 19.5%의 세계 기록을 달성하고 일본에서는 처음으로 주택용 태양광시스템을 판매한 회사가 되었음

Sanyo Electric Company

― 1975년 비정질실리콘(a-Si) 연구에 착수하여 1980년 소규모 전자제품용 a-si 태양전지의 대량생산을 시작함

― 1990년 HIT(Heterojunction with Intrinsic Thin Layer) 구조 태양전지 연구개발을 시작하여 변환효율 21%를 달성하였고 1997년에는 HIT의 대량생산을 시작함

― 2002년 10월 최신 구조의 HIT에서 태양전지 효율 18.5%, 모듈 16.1%를 발표하였음

― 2003년에 Sanyo는 35MW의 태양전지를 판매. 현재 생산능력은 HIT 태양전지 153MWp와 비정질 실리콘 7MWp

― 2006년 250MW와 2010년 1,000MW로의 빠른 확장을 계획[Ikk 2005b]

― 현재 Daiwa House와 HIT를 이용한 지붕 기와 개발을 추진 중인데, 기존 기와에 비해 가볍고(50%) 장점이 있음

― 최근 주택 건설업체인 Kubota House를 매입하여 그 이름을 Sanyo Homes Corp. 로 바꾸고 태양광 기와를 설치한 주택을 판매하고 있음

― Solar Arc Project를 통해서 동 회사의 Gifu 공장에 세계 최대의 구조물인 630 kW 규모의 태양광 시스템을 2001년 12월에 완공되었음

Mitsubishi Electric

― 1974년 태양전지 모듈 연구개발 착수에 이어 1976년 우주용 태양전지 사업부를 설립하고, 1986년 공공 및 산업용 태양전지 사업을 개시하였음

― 2004년 75MW 판매로 Mitsubishi Electric는 Q-Cell과 함께 세계 3위의 위치를 차지

― 현재 생산능력은 135MW이고 2006년에 연산 230MW로 증설할 계획[Mit 2004]

Kaneka Solartech

― 지난 24년간 a-Si 태양전지 개발을 추진하였음

― 초창기는 소규모 전자제품의 전원용을 목표로 하였으나 1993년 연구개발 및 사업 전략을 바꾸어 주택 및 산업용 전력시장을 겨냥하여 1999년까지 roof-top용 a-Si 모듈 개발을 목표로 설정하였음

― 현재 roof-top용 a-Si 모듈과 일본식 기와 일체형 모듈을 생산하고 있고, 일부 수출도 하고 있음

― 기와 일체형 모듈은 Quarter-House, Kubota와 협력하여 일본 주택을 겨냥한 것으로 shingle 형태의 모듈이나 대형 기와용 부품재의 형태로 제조하고 있음

― 현재 생산설비는 연산 25MW이고 2002년 생산량은 7.5MW 임

― 2003년까지 Toyooka 공장의 설비를 40MW로 늘릴 계획이고 향후 잠재력이 큰 시장으로 독일 비롯한 유럽을 겨냥하고 있음

― 현재 모듈의 안정화 효율 8%로 20년간 초기 효율의 80% 성능을 보증하고 있음

― 현재 모듈 크기 3,738cm2에서 인공태양 이용 측정 결과 효율 11.57% 출력 43.24W, 옥외(북위 31.8도) 측정에서는 효율 12.3%, 출력 46.0W를 기록하였음

Mitsubishi Heavy Industries (MHI)

― 태양전지 사업에 새로이 진출한 회사로, 2001년 2월 Nagasaki 조선소 내에 10MW 태양전지 생산 설비를 갖추고 있음

― 2004년 MHI는 10MW의 비정질 실리콘 태양전지를 판매하였고 생산능력을 30MW로 증설할 계획[Ikk 2005b]

― PECVD 공정으로 a-Si 모듈을 유리 기판과 flexible기판을 이용한 roll-to-roll 기법이 기술의 핵심으로 현재 단일접합 효율이 8%(초기 효율 10%)임

― JQA 의 시험에 따르면 초기 효율 저하는 3-4개월 정도 소요되고 이후에는 효율 변화가 없는 것으로 나타나 수명 20-25년은 충분한 것으로 인정받음

― a-Si/μ-Si 구조로 효율 12%를 목표로 연구개발 중임

― 현재 지붕용 타일 형태의 모듈 개발에 주택 업체와 협력을 추진 중에 있고, 또한 Facade 용으로도 개발을 추진 중임

미국 기업 현황

BP-Solar

― Linthicum, MD에 본부를 두고 있고 SOLAREX를 합병한 이후 대규모 태양광회사의 하나로 자리 잡았음

― 2003년 70MW를 판매하여 세계 4위를 기록하였음

― 스페인 마드리드 (46 MW, c-Si Saturn solar cells), 호주 Sydney-Homebush Bay (25 MW mc-Si, c-Si Saturn solar cells), 인도 Bangalore (15 MW, mc-Si), 미국 Frederick, Maryland (35 MW mc-Si). 미국 Fairfield, California (2 MW CdTe-pilot Apollo line)등의 5군데에 공장을 가지고 있음

― Frederick 공장이 연간 50 MW의 다결정실리콘 웨이퍼 설비를 갖춘 최대 공장으로, 태양전지 설비는 35 MW임

― 현재 웨이퍼 설비를 60 MW로 증설할 계획으로 있고, 그에 따라 태양전지 설비도 확장할 계획임

Shell Solar

― 최근 Siemens Solar를 매입하여 세계적인 메이커로 부상하였는데, 웨이퍼 생산부터 최종 소비자를 상대한 사업까지 전 영역을 취급하고 있음

― 차세대 CIS 태양전지 모듈을 상업화 한 첫 번째 회사로 현재 효율 11%를 얻었음

― 2003년 판매량은 77 MW이고 현재 세계 4곳에 제조설비를 갖고 있음

RWE-Schott Solar

― 예전의 Angewandte Solarenergie - ASE America 는 독일 RWE Solar GmbH 의 자회사이임

― RWE Solar는 지상발전용 웨이퍼, 태양전지, 모듈, 비정질실리콘 박막 모듈, 우주용 고효율 태양전지 등의 사업영역을 갖고 있음

― "Edge-Defined Film-Fed Growth(EFG)"이라는 기판을 이용하여 태양전지를 제조함

United Solar Systems

― Energy Conversion Devices, Inc.(ECD)와 N.V. Bekaert S.A (BESS Europe)간의 공동 투자회사로 2000년 4월 UNI-SOLAR® 제품의 수요 증대에 대응하기 위해 전략적 제휴로 태어났음

― 2002년 6월 신규로 30 MW 용량의 라인 건설에 착수하였음

Evergreen Solar

― 1994년 설립된 회사로 String Ribbon 웨이퍼 생산 전문임

― 2001년 6월 폭 3.2 인치 태양전지(효율 12%) 모듈 라인인 Cedar Line(TM)에 대해 인증을 받음

― 2003년 Double ribbon 용 furnace를 도입하여, 효율 13%를 얻고 있음

― 향후 BIPV 시장의 중요성을 감안하여 Solar Works, Inc. (VT) 와 협력하여 Long Island Power Authority (LIPA) 주관 프로그램에 참여하고, 또한 일본의 Kawasaki Steel과는 시스템의 건축물 일체화 기술에 대해서도 협력하고 있음

First Solar LLC.

― CdTe 모듈을 생산하는 회사로 VTD(Vapor Transport Deposition) 라는 독특한 공정을 개발한 바 있음

― 2005년까지 25MW 생산을 목표로 설비를 확충하고 있음

Sunpower Corporation

― 1988년에 고효율 실리콘 태양전지의 상업화를 목표로 설립된 회사임

― 현재 평판형 태양전지에 집광기술을 적용한 Pegasus라 부르는 효율 22%의 태양전지를 생산하고 있음

― 2004년에는 필리핀에 규모 25MW의 생산설비 건설을 계획하고 있고 2006년까지는 이를 150MW로 늘릴 계획도 갖고 있음

EPV(Energy Photovoltaics, Inc)

― 주 생산품은 a-Si 모듈용 생산설비임

― 현재 5%인 a-Si 탠덤 태양전지 모듈의 효율을 2006년까지 10%(안정화 효율)로 향상하는 방안으로 a-Si/μ-Si 하이브리드 구조 채택

유럽의 기업 현황

Isofoton

― 개인 소유 기업으로 스페인 Universidad Politecnica de Madrid의 D. Antonio Luque 교수가 태양전지 생산을 위해 설립한 회사임

― 1985년에는 태양열 집열기에도 진출하였음

― 2003년 35MW를 판매한 유럽 최대의 태양전지 제조업체임

― 남아프리카 시장에 진출하기 위해 80% 지분을 보유한 자회사를 설립하였고, 2002년 12월 생산에 들어갔음

― 결정질 실리콘 외에 대규모 발전용으로 GaAS 집광형 태양전지에도 관심을 갖고 있음

RWE-Schott Solar

― 독일 Alzenau 소재의 RWE-Schott Solar GmbH는 RWE Solutions AG(본부 : Frankfurt am Main)의 자회사임

― 2003년 동 회사는 42MW 의 태양전지를 판매하였음

― 태양전지 개발은 1964년 우주용 태양전지 개발을 위해 시작하였음

― 1986년 결정질실리콘 태양전지를 개발하고 파일럿 생산에 들어갔음

― 2002년 동 회사는 연산 20MW 규모의 완전 자동 라인을 완성하고 EFG 실리콘 생산에 들어갔음

Photowatt

― 1979년 프랑스에서 설립되었고, 1991년 Bourgoin-Jallieu으로 이전하였음

― 실리콘 폐기물을 다시 원료로 사용할 수 있는 재생 설비를 갖고 있음

― 1997년 캐나다 ATS (Automation Tooling Systems)의 자회사인 Matrix Solar Technologies 가 Photowatt International을 인수하고 설비 확충에 들어갔음

ErSol

― 1997년에 설립된 회사로 다결정 실리콘 태양전지를 제조하고 있음

Eurosolare

― Eni SpA의 자회사로 1980년대 초기부터 태양광사업에 진출하였음

― 원료부터 시스템에 이르기까지 일관 생산라인을 갖춘 이탈리아 유일의 회사임

― 단결정 및 다결정 실리콘 태양전지와 모듈을 생산하고 있음

Q-Cells AG

― 1999년에 설립된 회사로 독일 Thalheim에 소재하고 있음

― 2004년 75MW를 생산했으며 2005년에 165MW 생산을 계획하고 있음