[한국에너지기술평가원 명승엽 PD] 최근 두바이에서 개최된 COP28에 참가한 123개 국가는 2030년 글로벌 재생에너지 11TW 설치 목표를 약속했다. 재생에너지 자금 조달, 인허가 기간 단축, 공동 기술개발, 슈퍼그리드 구축 등 글로벌 협력은 더욱 가속화될 것으로 보이며, 태양광을 비롯한 재생에너지의 균형 잡힌 보급 확대가 이뤄질 것으로 예상된다.

#1. BNEF, 2030 태양광 기반 글로벌 재생에너지 용량 3배 확장 가능

글로벌 재생에너지 보급 전망 [자료=BNEF, 2023. 11.]

BNEF의 최신보고서 <Tripling Global Renewables by 2030>에서는 두바이에서 개최된 COP28 목표 ‘2030년 재생에너지 누적설치용량 11TW 달성’이 가능하다고 전망하고 있다. 현재 용량의 3배인 목표를 태양광만으로도 달성할 수 있지만, 글로벌 탄소배출 문제를 해결하려면 다른 재생에너지원과의 균형 잡힌 성장도 필요하다고 밝히고 있다.

태양광은 가장 저렴한 대량 전력 공급원이고 설치가 용이한 장점이 있지만, 설비이용률(Capacity Factor)이 낮고 간헐성이 높은 단점도 갖고 있기 때문이다. 목표 달성을 위해 재생에너지 투자는 2022년 5,640억달러에서 2023~2030년 기간 동안 연평균 1.175조달러로 증가 될 필요가 있다. 그리고 △화석연료 보조금 철폐 △재생에너지 경매 및 PPA 확대 △인터커넥터를 포함한 그리드 확대 △인허가 간소화 △효과적인 전력시장 설계 등이 추진돼야 한다고 강조하고 있다.

COP28에서는 미국, EU, 대한민국을 포함한 123개 국가가 2030년 글로벌 재생에너지 11TW 설치 목표에 약속했다. 이를 위해 국가들은 재생에너지 자금 조달에 협력하고 보급을 확대하는 동시에 인허가 기간을 단축할 계획이다. 공동 기술개발과 더불어 탄력적인 밸류체인과 국경을 초월한 슈퍼그리드 구축에 대한 협력도 모색될 것이다.

EU집행위원장 우르줄라 폰 데어 라이엔(Ursula von der Leyen)은 23억유로를 투자하겠다고 발표했다. 미국과 더불어 글로벌 탄소배출량 상위 3개국인 중국과 인도가 서명에 참여하지 않은 것은 아쉬움을 남겼다.

또한, BNEF에서는 2023년 글로벌 태양광 신규설치용량 전망을 기존 392GW에서 413GW로 상향했다. 2030년 글로벌 태양광 신규설치용량도 727GW로 상향됐는데, 태양계 인류의 광폭 행보가 아닐 수 없다. 중국태양광산업협회(CPIA)도 2023년 중국 태양광 신규설치용량을 두 번째 상향하면서 AC 기준 160~180GW를 전망했다. 우리나라에서는 태양광발전소 설계 시 모듈 DC 용량이 인버터 AC 용량의 1.05배를 넘지 않도록 제한하고 있지만, 해외에서는 모듈 DC 용량을 인버터 AC 용량의 1.2~1.3배로 설계해 설비이용률을 향상한다. DC 기준으로 환산할 경우, 2023년 중국 신규설치용량은 192~234GW로 상향된다.

(왼쪽 위) 연도별 글로벌 태양광 신규설치용량 전망 [자료=BNEF, 2023. 12.], (오른쪽 위) 2023년 중국 태양광 신규설치용량 전망, (왼쪽 아래) 연도별 EU 태양광 신규설치용량 전망 [자료=CPIA, 2023. 12.], (오른쪽 아래) 연도별 미국 태양광 신규설치용량 전망 [자료=WoodMac, 2023. 12.]

SPE(SolarPower Europe)의 최신 보고서 <EU Market Outlook; For Solar Power>에 따르면, DC 기준 2023년 EU 태양광 신규설치용량은 56GW, 누적설치용량은 263GW로 전망된다. 유틸리티 규모 태양광 19GW(전년대비 3GW 증가)와 지붕 태양광 37GW(전년대비 13GW 증가)로 구성되며, 3년 연속 신규설치용량 40% 이상 성장이 확정적이다. △독일 14.1GW △스페인 8.2GW △이탈리아 4.8GW △폴란드 4.6GW △네덜란드 4.1GW 순으로 예측되며, 1GW 이상 달성국가도 전년대비 4개국이 증가해 14개국으로 확대될 전망이다. 2024년에는 태양광 신규설치용량이 62GW로 11% 성장이 기대되지만 2027년까지 주택 지붕태양광 시장이 둔화될 것이라는 어두운 전망이 나오고 있다.

우드맥킨지(WoodMac)와 미국태양광산업협회(SEIA)의 최신보고서 <US Solar Market Insight: Q4 2023>에서는 DC 기준 2023년 미국 태양광 신규설치용량을 사상 최고치인 33GW(전년대비 55% 증가)로 예상했다. 이 경우 미국의 태양광 누적설치용량은 175GW 수준이 된다. 유틸리티 규모 태양광의 증가가 크게 기여했다. 모듈의 80%가 베트남, 태국 등 동남아시아에서 수입돼 수급이나 가격면에서는 안정적이지만, 높은 국채 금리와 2024년 대선의 향방, 그리고 전력계통의 변압기, 초고압 차단기 등 전력기기의 리드타임 등이 병목으로 작용하여 BOS(Balance of System) 가격 증가의 우려로 향후 5년 전망은 불투명하다.

#2. SPE, 글로벌 부유식 수상태양광 누적설치용량 5.7GW 돌파… 개발자 위한 지침 제공

연도별 글로벌 부유식 수상 태양광 누적설치용량 [자료=SPE, 2023. 12.]

SPE(SolarPower Europe)는 부유식 수상 태양광발전 가이드라인 <Floating PV; Best Practice Guidelines>을 발표했다. 2022년 글로벌 부유식 수상 태양광 신규설치용량은 2.3GW로 전년대비 68% 성장해 누적설치용량 5.7GW를 기록했다. 중국이 70%를 차지하며 그 뒤를 일본, 한국, 유럽이 차지하고 있다.

부유식 수상태양광 시스템은 크게는 수상과 해상으로 분류된다. 수상태양광은 내륙의 저수지, 하천, 댐 등에 설치된 시스템으로 설치 환경에 따라 담수(Static Freshwater Bodies), 내수(Inner Waters), 대형 내수(Large Inner Waters)로 구분된다. 담수는 파도가 없는 얕은 물, 분지, 연못 등을 일컫는다. 내수는 파고 1m 이내의 작거나 중간 파도가 발생하는 면적 1~3km² 이내의 수역을 정의하고, 대형 내수는 파고 1m 초과의 중간 파도를 갖는 면적 3km² 초과 수역을 정의한다. 수상태양광 보급잠재량은 미국, 중국, 브라질, 인도, 캐나다 순으로 보유하고 있다. 해상 태양광은 염수에 설치된 근해(Nearshore)와 원근해(Offshore) 시스템으로 구분된다. 근해는 합리적으로 보호된 모든 위치로 최대 2~3m의 상당한 파고가 있는 지역이다. 원근해는 2~3m 이상의 높은 파고에 노출된 모든 위치를 나타낸다.

부유식 태양광발전의 분류, 수상태양광(왼쪽)과 해상태양광(오른쪽) [자료=SPE, 2023. 12.]

부유식 수상 태양광의 장단점 [자료=SPE, 2023. 12.]

프로스트앤설리번(Frost&Sullivan)이 지난 2월에 발표한 보고서 <Technological Advancements in Floating Solar Technologies>에서는 부유식 수상태양광이 재생에너지를 생산함과 동시에 증발로부터 물을 절약하고 토지를 절약하는 장점으로 향후 주요 시장에서 게임체인저가 될 수 있다고 전망했다.

2022년 기준 부유식 발전소 설치비용은 65~78만달러/MW로 육상 52만달러/MW 수준보다 고가이지만, 설치비용의 50%를 차지하는 부력체 등 비용 요소들의 지속적인 개선으로 설치비용이 낮아질 것으로 예상했다. 공유수면을 사용하기 때문에 토지비용이 면제되고 수력발전소와 연계하면 계통 구축 비용 절감이 가능하다. 비용 외 수상 설치 및 운영을 위한 숙련된 인력확보는 성장에 또 다른 장애물이기 때문에 체계적인 인력양성 교육 프로그램 개발도 요구된다. 참고로 IEA PVPS가 전망한 2030년 글로벌 부유식 수상 누적설치용량은 60GW, 보급잠재량은 3~7TW이다.

#3. 美 IRA ‘태양광 제조 세액공제’ 지침 나와… EU 또한 EPDB·EMD 합의

연도별 미국 IRA 태양광 제조 세액공제 내역 [자료=美 재무부, 2022. 8.]

미국 재무부(US Department of Treasury)는 2022년 12월 31일 이후에 생산 및 판매된 부품에도 소급 적용되는 인플레이션감축법안(IRA) 섹션 45X에 따라 제안된 첨단제조생산공제(Advanced Manufacturing Production Credit) 지침을 발표했다.

여기에는 태양광 제조 인센티브 대상의 정의와 적격 부품 공제액을 명확화하고 있는데, 미국 내 생산을 장려하기 위한 주요 용어에 대한 정의를 제안하고 납세자가 세액공제를 청구할 수 있는 규칙을 나열했다. 섹션 45X에 따른 태양광 제조 인센티브 대상은 태양광 모듈, 태양전지(셀), 웨이퍼, 태양광 등급 폴리실리콘, 추적장치(Tracker) 부품, 폴리머 백시트, 태양광 인버터이다.

폴리실리콘의 경우에는 8N 순도 이상의 태양광용 폴리실리콘만 대상으로 인정된다. 웨이퍼의 경우, 단일 제조업체에서 잉곳 성장 후 웨이퍼(면적 240cm² 이상 필수) 제작 시에만 인정된다. 백시트는 폴리머 백시트만 인정된다. 태양광 모듈은 결정질 실리콘과 박막에 상관없이 미국 내 제조된 모듈이 모두 인정된다. 추적장치 부품의 경우에는 토크 튜브(Torque Tube)와 구조물 체결장치(Fastener)가 대상으로 인정된다.

인버터 중 마이크로인버터에는 DC파워옵티마이저와 다중모듈 인버터가 포함된다. 세액공제는 2029년까지 100% 유지되다가 2030년에는 75%, 2031년에는 50%, 2032년에는 25%로 점차 감소될 예정이다. 2033년에는 일몰 예정이어서 해당 주요 광물만 세액공제가 가능하다. 미국 퍼스트솔라(First Solar)의 CdTe 박막모듈의 경우, 모든 밸류체인이 미국 내 자급자족 가능하다고 밝혀 웨이퍼+셀+모듈 생산에 대한 최대 0.175달러/W의 세액공제를 받을 자격이 있기 때문에 가장 많은 혜택이 예상된다. 이 규칙 제정 공지는 최종안 발표를 앞두고 60일간 대중의 의견 수렴 중이다.

EU이사회와 EU의회는 전력시장설계지침(EMD) 개정에 대한 임시 합의에 도달했다. 2023년 3월 EU집행위원회에서 제안된 개정안은 전기가격의 러시아 가스와 화석연료 의존도 저감이 목적이다. 현행의 시가총액 시행을 종식하고 EU 수준의 명확한 규칙을 통해 태양광 부문에 법적 확실성을 제공할 수 있어 장기투자를 위한 명확한 경로 제공이 기대된다.

기업은 회원국이 지원하는 전력구매계약(PPA)을 체결하고 회원국은 시장 개발에 대한 모든 장벽의 제거가 가능하다. 개발자는 프로젝트에 대해 CFD(차액 계약) 또는 PPA 중에서 선택하거나 두 옵션 모두 선택할 수 있다. 시민들은 다중 또는 결합된 전기 계약을 통해 동적 가격 선택이 가능하다. 특히, 시민들은 태양광 패널에서 생산된 잉여전기를 이웃에게 판매할 수 있다. 양방향 CFD는 태양광, 풍력, 지열, 저수지 없는 수력 발전 및 원자력 에너지 기반 투자에 적용되는데, 화석연료에 대한 면죄부 제공이라는 비판도 공존한다.

임시 합의에 도달한 EU의회와 이사회는 ‘Fit for 55’ 패키지의 일부인 지붕 태양광 설치를 촉진하는 건물에너지성능지침(EPDB)에 대한 임시 합의에도 도달했다. 이에 2026년까지 모든 신규 공공 및 상업용 건물에 지붕(옥상) 태양광발전 의무화가 추진될 전망이다. 또한, 2029년까지 모든 신규 주거용 건물, 2027년까지 관련 개조 공사가 진행되는 비주거용 건물, 2030년까지 모든 기축 공공건물로 확대 예정이다. 법으로 제정되기 위해서는 지침이 EU의회와 이사회 모두에서 승인되고 공식적으로 채택돼야 한다.

#4. 2023년 폴리실리콘·모듈 가격 역사적인 폭락 기록… 2024년 글로벌 공급과잉 심화 전망

폴리실리콘(왼쪽) 및 모듈(오른쪽) 태양광 평균가격 동향 [자료=PV인사이트]

2023년 12월 21일 기준으로 태양광 폴리실리콘 평균가격이 7.28달러/kg를 기록하면서 2022년 12월 28일 기록했던 23.21달러/kg 대비 1년 만에 약 1/3 수준으로 폭락했다. 이 영향으로 태양광 모듈 가격은 역사적 저점 행진을 거듭하고 있다.

태양전지 시장을 주도하던 M10(182mm)면적 p형 PERC 태양전지는 최근 1년간 0.232달러/Wp에서 0.117달러/Wp로 절반 수준으로 감소했고, M12(210mm)면적 p형 PERC 태양전지도 0.233달러/Wp에서 0.123달러/Wp로 비슷한 수준으로 감소했다.

2023년부터 시장에서 점유율을 빠르게 늘려나가는 M10(182mm)면적 n형 TOPCon 태양전지의 경우에는 2023년 3월 29일 0.216달러/Wp에서 줄곧 감소해 12월 28일 기준 0.122달러/Wp를 기록하며 동면적 p형 태양전지 보다 약 4% 비싼 가격을 보이고 있다. 2023년 중국 기업들의 역대급 제조라인 투자가 초래한 글로벌 공급과잉은 2024년에도 지속돼 2024년 말에는 모듈 가격이 0.10달러/Wp에 접근할 것이라는 예측도 나오고 있다. (*단결정 실리콘 웨이퍼 크기: M4(161.75mm), M6(166mm), M10(182mm), M12(210mm), N(182mm))

2024 태양광 폴리실리콘 생산용량 및 가격 분석(왼쪽 위), 연도별 글로벌 모듈 생산용량 전망(오른쪽 위), 2023 국가별 태양광 밸류체인 생산용량(아래) [자료=BNEF, 2023. 12./WoodMac, 2023. 11.]

최근 BNEF의 분석을 살펴보면, 2024년 글로벌 신규설치용량을 470~549GW로 전망하고 있다. 현재 모듈당 폴리실리콘 소모비율 2.2g/W를 고려하면 103,400~120,780MT의 폴리실리콘 수요가 예상된다.

2024년말 태양광 제조단가 예측(위), 연도별 결정질 실리콘 태양전지 시장 점유율 변화(아래) [자료=BNEF, 2023. 12.]

n형 고효율 태양전지 투자현황(2023년 7월 기준); 글로벌 발표 및 건설 중인 용량(왼쪽), 비 중국 국가에서 발표 및 건설 중인 용량(아래) [자료=BNEF, 2023. 12.]

하지만 최근 우드맥킨지(WoodMAC)에서의 보고서 <How Will China’s Expansion Affect Global Solar Module Supply Chains>를 보면, 2023년 말 중국의 폴리실리콘 생산용량은 모듈 1TW를 생산할 수 있을 수준으로 수요의 2배를 초과하고 있다.

2024년 폴리실리콘 가격은 공급의 차질을 가져올 특별한 이벤트가 없다는 가정에서 7.3달러/kg 이하의 치킨게임이 지속될 것이다. 폴리실리콘 제조단가의 40~50%를 전력비용이 차지하는데 전력비용이 싼 중국의 내몽고나 신장·위구르 지역 외에서는 제조업에 대한 세액공제 등의 인센티브가 없는 한 수익성을 확보하기 어려울 것이다.

우드맥킨지에 따르면, 중국의 모듈 생산용량은 2023년 말 1TW에 도달한 것으로 분석된다. 즉 2024년 모듈의 공급과잉은 더욱 심화될 전망이다. 현재 시장에서 p형 PERC 태양전지가 70%의 압도적인 점유율을 보이고 있지만 2023년부터 신규라인 투자는 고효율 n형 태양전지가 주도하고 있다.

특히, 중국의 기존 기업들을 중심으로 p형 PERC 태양전지의 업그레이드 버전이라고 할 수 있는 n형 TOPCon 태양전지 투자가 집중되고 있어 7월 기준으로 발표되거나 건설 중인 태양전지 생산용량은 무려 511GW나 된다. n형 HJT(Heterojunction) 태양전지의 경우에는 시장의 도전자인 신생 기업들이 투자에 적극적이다. 특히, 중국 기업들과의 경쟁을 피하려는 비중국 국가 기업들의 관심이 높다.

[이건오 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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