25년간 태양광 분야에 전문화된 만츠의 열정

이 주 야 기자

1990년에 이미 결정질 태양광 모듈의 자동화 라인을 가장 먼저 개발한 만츠는 2005년에는 급성장하는 박막 태양광 모듈 시장에 발맞춰 태양광 모듈의 전도성 레이어를 기계적으로 스크라이브(Scribe) 하는 시스템으로 첫 제품을 생산했다. 이후 만츠는 자체적으로 개발한 장비의 밸류체인 안에서 모든 중요한 공정 단계를 아우르는 통합된 제품 생산 라인을 제공하는 자동화 전문 및 산업용 장비 제조사로 발전해 왔다.

만츠는 약 3분의 1의 수익을 태양광 생산 장비에서 거둬들이고 있는 가운데 다른 주요 사업 분야로 디스플레이 생산 장비와 리튬이온 이차전지 생산 장비 등을 운영하고 있다.

한국을 비롯해 인도 및 동남아시아 시장 전체를 총괄하고 있는 이인재 만츠AG 부사장은 “과거 몇 년간 계획적으로 다양화한 만츠의 제품 영역은 높은 성장을 이루는데 기여해 왔다고 생각하며, 태양광 분야가 그 중의 하나로, 태양광 장비 분야가 현재 우리의 핵심 역량으로 자리잡고 있다”고 말했다.

전 세계 태양광 기업들은 저마다 다른 기술을 활용해 결정질 실리콘 태양전지(c-Si)나 박막 모듈(TFS)을 생산하고 있는데, 이 두 기술에 대한 최근 트렌드를 반영한 솔루션을 제공하고 있는 만츠는 특히 CIGS 박막 생산 장비 개발에 집중하고 있다.

이인재 부사장은 “만츠는 현재의 태양광 기술 중에서 CIGS 박막 기술이 가장 전도유망하다고 믿고 있으며, 이는 수많은 산업 전문가들 또한 추가적인 생산비용 절감의 가장 큰 잠재력을 제공함과 동시에 태양광 모듈의 효율을 높일 수 있을 것으로 생각하고 있다”고 강조했다.

CIGS 박막 생산 장비에 만츠의 기술력 집중

유럽 중심으로 성장해왔던 태양광 시장이 미국, 일본, 그리고 중국 등 신흥국가로 확대되면서 시장의 많은 이슈에도 불구하고 지속적인 성장세를 구가하고 있다.

특히 결정질 태양전지에 대한 중국의 경쟁력이 여타 국가에 비해 월등히 높다 보니, 결정질 태양전지 분야에 대한 신규 사업 참여나 확대는 현저히 낮아진 반면, 아직 사업적 기회가 무한한 박막 분야에 대한 관심이 높은 것이 사실이다.

이 부사장은 “이러한 경향은 한국 기업들에게서 두드러지게 나타나고 있는데, 이미 일본 등 선진국들에 비해 기술적 우위에 있지 않으며, 현재 가격으로 리드하고 있는 중국 기업들보다도 사업 진입 시점이 늦어, 신기술에 대한 목마름이 다른 국가들에 비해 강하기 때문”이라고 분석했다.

박막 기술 중에서도 실리콘 기반의 박막 태양전지(a-Si) 사업은 시장에서 이미 경쟁력을 잃은 것으로 평가되고 있고, 미국의 퍼스트솔라(First Solar)가 주도하고 있는 CdTe 박막 태양전지 또한 신규 진입자가 경쟁력을 갖기에는 쉽지 않을 것으로 판단되고 있다. 따라서 아직 대량 생산이 시작되지 않았고, 기술적 가능성이 높은 CIGS 박막 태양전지에 대한 관심이 자연스럽게 높아진 것으로 풀이된다.

이 부사장은 “그동안 CIGS 분야의 턴키 솔루션을 가진 기업들이 여럿 있었으나, 2012년 상반기 현재 독일의 만츠만이 유일하게 CIGS 분야에 대한 턴키 솔루션을 제공하고 있다”고 소개했다.

대량생산 CIGS 박막 효율 평균 15% 이상 보장

CIGS 기술은 구리, 인듐, 갈륨, 셀레나이드 등 각층의 전도성에 기반을 둔다. 이 기술의 가장 큰 장점은 요구되는 재료의 양을 최소화하고 타 박막기술에 비해 고효율을 가지고 있다는 것이다.

현재 결정질 태양전지의 두께는 200㎛인 반면 CIGS 에브소버(Absorber)의 두께는 2㎛ 미만이다. 이 층의 절반 이상이 상대적으로 저렴한 구리로 구성되어 있다. 생산에 있어서 가장 중요한 장점은 박막 반도체 층을 직접 두는 것과 유리 위에 접촉시키는 것이다. 그리고 어쨌든 복잡한 웨이퍼, 셀, 모듈의 제조 공정은 박막 기술에는 적용되지 않는다.

또한, 완전 자동화 통합 생산라인에서는 모든 모듈을 생산할 수 있다. 그 결과 어떤 노동력의 개입 없이 최소한의 인건비로 몇 시간 만에 유리기판을 강력한 태양광 모듈로 변환할 수 있다.

CIGS는 다른 박막 기술과 비교해 높은 효율성으로 우위를 점하고 있으며, 2010년에는 20.3%의 효율로 세계 기록을 달성했다. 이 기록은 만츠와의 개발 파트너로서 독일 슈투트가르트(Stuttgart)에 위치한 태양광에너지 및 바덴-뷔르텐베르크 수소연구센터(ZSW)에서 달성했다. 현재 만츠의 세계 기록 모듈의 개구 효율은 15.1%이다.

만츠의 CIGS 역사는 파트너와의 35년 CIGS에 대한 기술 경험으로 이어지는데, 1995년 ZSW에 의한 시범 프로젝트에서 첫 CIGS 모듈 생산라인을 구축한 것이 기술개발의 첫 이정표였다. 5년 후 1200×600mm 패널 측정(Panels Measuring) 시범 생산라인이 출범했다.

워쓰솔라(Wuurth Solar)는 후일 15.1%의 애퍼처(Aperture) 효율로 2011년 여름 동안 세계적 수준의 모듈을 생산한 CIGS 생산라인이다. 만츠는 2012년 이 생산라인의 기술과 직원에 대한 권리를 인수했다. 워쓰솔라 인수로 118명의 CIGS 전문가들이 만츠로 이동해 왔다.

이에 대해 이 부사장은 “수년 동안 전문가들로 구성된 그룹이 구축한 지식은 세계 그 어느 업체와도 견줄 수 없는 수준”이라고 강조했다.

워쓰솔라의 CEO이자 CIGS 전문가로 명성이 높은 버나드 다임러(Bernhard Dimmler) 박사와 베른드 스프래처(Bernd Sprecher) 박사, 그리고 솔리보(Solibo)의 CTO였던 요한네스 제그너(Johannes Segner) 박사 등 세계 최고의 CIGS 전문가들이 현재 모두 만츠에서 근무하고 있다.

이 부사장은 “최근 만츠에게 가장 중요한 기념비적인 사건은 불과 연간 6MW의 태양광 모듈 생산라인을 혁신을 통해 연간 30MW로 전환한 사건”이라면서 “만츠는 이 라인을 현재 독일 슈베비슈-할(Schwabisch-Hall)에서 테스트와 대량생산 조건 하에서 신개발 시스템 최적화에 공을 들이고 있다”고 말했다.

현재 ‘CIGDFab’이라는 브랜드로 연간 43MW에서 354MW의 대규모를 생산할 수 있는 통합된 일괄 공급 체계의 생산 라인을 제공하고 있는 만츠는 평균 14.4%의 효율로 0.5유로/Wp에 대량 생산할 수 있는 지금의 생산 원가를 2016년까지 0.35유로/Wp 이하로 줄일 계획이다.

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