위험 낮추고 자신감 높이는 포괄적 일괄제조 솔루션

크리스 오브라이언(Chris O’Brien)

필자는 저비용의 박막 필름 실리콘 태양광 PV 모듈 생산을 위한 첨단 제조 설비와 라인의 세계적 공급업체 올리콘솔라 시장개발팀 책임자이며, 20년 이상 주요 태양광 PV 업체와 에너지 회사, 무역협회에서 고위 간부직을 역임해 왔다.

2011년은 PV 시장에 있어 순조롭지 못한 한 해였고, 2012년의 상황도 마찬가지일 것으로 예측되지만 장기적으로 박막 필름 시장의 미래는 밝다고 할 수 있다. 실제로 IMS리서치는 최근 향후 몇 년 동안 태양광 PV 제조 설비에 대한 수요 급증을 예측했다.

IMS리서치의 예측에 따르면 PV 설비 판매는 단기적으로 수요가 늘지는 않겠지만 2013년과 2014년에 설비에 대한 지출이 20% 가까이 증가하고, 2015년에는 거의 40%의 매출 증가가 일어나는 등 급격한 V자 형태의 매출이 상승할 것으로 예상된다.

그러나 여전히 생산과잉으로 인한 새로운 투자의 위축과 가동률이 낮은 상황에서 태양광 PV 제조업체들은 기존의 노후된 설비를 개선, 교체하는 데 집중할 것으로 보인다. IMS리서치는 이와 관련된 규모를 250억달러/20GW 수준으로 예상하고 있으며, 이는 지금부터 2016년까지 설비 공급업자에게 좋은 성장 기회가 될 전망이다.

이런 상황은 박막 필름 제조업체들에게도 엄청난 기회가 된다. 장기적인 시장 전망에 따르면, 시장 점유율을 높이고 경쟁력을 유지하는 데 압박감을 느끼고 있는 업체들은 첨단 일괄 제조공정과 기술에 투자하는 게 현명해 보이며, 이런 투자는 경쟁에 앞서 경기 침체에서 빠져나올 수 있는 필수적인 선택과정이 될 것이다.

PV 산업의 선도업체들은 혁신적인 차세대 하드웨어와 실제 현장 경험, 실시간 현장 지원 시스템을 통합하고 있다. 이를 통해 진정한 통합 솔루션과 일괄 시스템이 탄생하며, 고객들은 지속가능하고 수익성이 높은 사업 성장과 새로운 경쟁력을 얻게 된다.

다수의 시장 발전은 일반적으로 개별적이고 다양한 영역에서의 발전이 서로 결합해 일어난다. PV 시장의 근본적 시장 발전에 도움이 되는 개별 발전 영역은 생산비 감소, 고성능 설계, 신뢰성 증가, 자본지출(CAPEX) 감소, 확장성 높은 플랫폼, 환경영향 최소화 등이 있다.

경쟁력 있는 일괄 제조 솔루션에 투자하는 고객들은 더 적은 위험과 더 큰 자신감으로 급격하게 변하는 PV 시장을 대면할 수 있고, 장기적으로도 높은 경쟁력을 선점할 수 있다.

최신 일괄 솔루션의 핵심 경쟁력

낮은 생산 비용

일괄 제조 라인은 현재 상당 수준으로 생산비용을 절감해 와트당 0.5달러로 박막 필름 PV 모듈을 생산할 수 있다. 이는 1, 2년 전의 유사 일괄 솔루션에 비해 23%나 낮은 수치이며, 경쟁이 치열해지고 어려워진 시장 상황에 대처하기 위해 기술이 얼마나 급속하게 발전하고 있는지 단적으로 보여준다. 이런 생산비용 감소로 박막 필름 실리콘이 다른 기술에 뒤지지 않고 경쟁력을 갖추는 것은 물론, 투자자들은 PV 모듈의 시장 가격이 지속적으로 낮아지고 있는 상황에서도 지속가능하고 수익성 높은 사업을 계획, 실현할 수 있다.

높은 에너지 산출량

박막 필름 기술은 저온 계수 결과 고온의 조건에서 생산된 실제 전력량이 뚜렷이 증가하는 결과를 가져온다. 예를 들어 비정질 박막 필름 실리콘은 일반 결정질 모듈에 비해 약 50% 낮은 온도 계수를 가지며, 비교 가능한 결정질 모듈에 비해 고온에서 5~10% 더 많은 전기 생산이 가능하다. 이 고온 성능의 장점 덕에 박막 필름 일괄 솔루션 고객들은 태양광이 풍부한 지역의 부상하는 시장에서 최저의 전기발전비용(LCOE)으로 전기 생산이 가능하다.

높은 신뢰성

일괄 제조 솔루션의 또 다른 장점은 고객들이 모듈의 장기적인 신뢰성을 최적화함에 있어 기술 제공업체의 경험과 투자를 이용할 수 있다는 점이다. 기술 제공업체들은 자체적으로 높은 습도, 고압 등 까다로운 조건 하에서 적극적인 스트레스 시험을 실시한다. 그리고 고객들은 새로운 첨단 모듈 설계가 전통적 박막 필름 기술과 결정질 박막 필름 기술을 압도하는 결과를 통해 이점을 가진다. 또한 제조 공정 표준화는 고객들에게 세계 주요 모듈 인증 연구소(예 : TUV라인란드)에서 기술 제공업체들에게 ‘최고 기술 인증서’를 이용해 사업 초기의 자산매수 기간에 매출 증대를 꾀할 수도 있다. 이는 투자자들의 긍정적 현금흐름에 도움을 줘 투자 수익률 확보 기간을 단축시킨다.

증착 방식 개선

박막 필름 실리콘 일괄제조 라인의 핵심인 플라즈마 강화 화학 증착(PECVD) 도구와 공정은 상당한 혁신과 개선이 진행됐다. 이 방법을 통해 이미 표준형 실리콘 PV 전지에 비해 99% 더 얇은 두께의 전지 생산이 가능해졌고, 주요 일괄 기술 제공업체들은 이보다 훨씬 전진한 상태다. 최근 내로 갭 반응기(Narrow Gap Reactor) 설계를 통해 이온 에너지 유입이 줄어들어 이온 충격이 감소됐고, 이는 최고 품질의 막 증착을 가능하게 해 놀라운 수준의 효율성 증가로 이어졌다. 비용에 민감한 공정 가스의 이용 증가로 35%의 추가적 비용 절감 효과도 발생한다.

빛 추적 모듈 설계

최신 세대 박막 필름 실리콘 일괄 제조 솔루션에서 찾아볼 수 있는 또 하나의 혁신은 앞면과 뒷면의 전기 접촉층 증착에 사용되는 설비와 공정의 개선이다. 이로 인해 빛 추적 성능이 향상되는 동시에 전기 산출량과 설비 생산성이 엄청난 수준으로 증가했다. 그 결과 사전에 코팅되는 유리 사용에 제한이 없어져 유리 조달에 상당한 유연성이 부여돼 비용 경쟁력과 동시에 모듈 효율성이 상당히 개선됐다.

자본지출 감소

향후 PV 산업의 가장 근본적인 관심은 모듈 생산 비용 감소이겠지만 박막 필름 실리콘 일괄 제조 솔루션에 대한 자본지출 감소 또한 현실화 되고 있다. 최근 세대의 일괄 솔루션은 현재 와트당 1달러의 비용으로 이용 가능하다. 이는 이전 세대에 비해 20% 인하된 금액이며, 일괄 제조 라인에 대한 이 자본지출 비용에는 설비와 기술 라이선스, 전반적인 성능 보증과 함께 업체 엔지니어들의 중요한 현장 엔지니어링과 공정 통합 지원에 대한 전체 비용까지 포함된다. 현장 지원을 통해 첨단 제조 공정은 신속하고 순조롭게 상업화를 가속화 할 수 있고, 투자비용을 빠른 시간에 회수해 수익 창출과 더불어 고객들의 위험도 상당히 감소시킨다.

무제한 확장성

최신 세대의 일괄 제조 라인이 늘 미래 상황을 염두에 두고 제작된다는 것은 투자 위험을 줄이는 또 다른 요인이 된다. 기술 제공업체들은 미래의 제품 및 공정 기술 개선에 집중 투자를 계속하며, 최신 세대의 일괄 제조공장은 향후 개선될 제품과 공정 기술을 조화롭게 통합할 수 있는 설계를 현실화 한다. 장기적으로 박막 필름 실리콘 일괄 제조 라인에 투자하는 투자자들은 이 기술이 향후 태양에너지 시장 성장에 맞춰 조정 가능한 최고의 확장성을 가지고 있다는 사실에서 위안을 얻는다.

환경 영향 최소화

유해 물질과 성분의 사용은 현재와 미래 PV 시장에 있어 잠재적인 걱정거리지만 박막 필름 실리콘 일괄 제조 투자자들은 이 부분에서 이점을 가질 수 있다. 마이크로모르프(Micromorph) 박막 필름 실리콘은 유해 요소나 성분을 사용하지 않고도 생산 가능하며, 이로 인해 다른 PV 기술에 위협이 될 수 있는 변화하는 환경 정책에 의한 시장 장벽의 위험을 피할 수 있다. 최신 세대의 일괄 제조 솔루션은 추가적인 장점도 갖고 있다. 설비 생산성 향상으로 PV 모듈 생산에 대한 에너지 회수기간이 1년 미만으로 업계 최고 수준이며, 최신 세대의 일괄 제조 라인에 의해 가능해진 최소한의 환경 영향을 나타내는 지표로 볼 수 있다.     

첨단기술 적용과 동시에 일괄 솔루션의 장기 가치 부여

다른 일괄 제조 솔루션의 경우와 마찬가지로 전체적 가치는 개별적인 기능에서 얻어지는 게 아니라 하나의 포괄적 적용이라는 통합적인 기능에서 얻어진다. 포괄적 일괄 제조 솔루션에서 전체 환경은 평균적인 모듈 전략 수준뿐만 아니라 전반적인 공장 산출량 목표도 포괄할 수 있도록 설계된다. 또한 전 세계의 수많은 다른 제조공장에서 얻은 노하우와 경험을 통해 현장 기술 지원팀을 제공하는 시장 선도업체들은 비용이 많이 드는 창업 지연문제와 다른 재정적 위험을 피할 수 있는 생산 일정을 보장한다.

현재 많아진 첨단 제조 공장들의 장기적 가치는 시간이 흐르면서 더욱 발전할 수 있는 잠재성을 지니고 있다는데 있다. 업계를 선도한 오랜 역사의 업체들은 자신들의 기술적 진보와 시장 장악력을 보여줄 수 있으며, 그들의 발전은 대부분 다년간의 투자와 혁신을 통해 가속화 된다. 주요 기술 제공업체들은 R&D 혁신에 대한 지속적 투자를 통해 엄청난 발전을 이룰 수 있는데, 이들은 지난 4년 동안 70% 이상의 생산 비용 절감과 125% 이상의 일괄 산출량 증가, 약 24%의 모듈 효율성 증대를 이뤘다. 이런 추세는 오늘과 내일의 시장에 경쟁력으로 작용할 것이며, PV 산업이 요구하는 시장 가속도에 크게 기여하고 있다.

본 기사는 미디어그룹 인포더에서 발행하는 글로벌 PV 매거진 Monthly INTER PV(영문) 내용을 게재한 것입니다.

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