[인더스트리뉴스 정한교 기자] 국내에서 유일하게 ‘단결정 N타입 모듈’을 제조·공급하는 LG전자는 2013년부터 지속적으로 고품질 N타입 모듈을 시장에 공급하고 있다. P타입 모듈이 대부분의 시장 수요를 소화하고 있는 상황이지만, LG전자가 N타입 모듈을 고집하는 이유는 소비자에게 최고 효율의 제품을 공급하겠다는 목표에서 비롯됐다.

LG전자 BS사업본부 솔라연구개발담당 홍창직 상무는 “LG전자는 ‘고효율’과 ‘고품질’을 전략으로, 저효율의 저가 제품 중심이었던 태양광 시장에서 고객의 선택 폭을 넓히고 있다”며, “N타입 웨이퍼를 사용해 모듈 출력과 효율을 향상시키고, 일반적인 불순물에 대한 내성이 우수하다”고 설명했다.

최근 국내외 태양광 시장에서 양면모듈에 대한 수요가 증가하며, 다양한 제품의 양면모듈이 모습을 드러내는 상황이다. 홍창직 상무는 “이러한 시장 요구에 가장 잘 부합하는 제품이 바로 N타입 모듈”이라고 강조했다.

홍창직 상무의 설명에 따르면, LG전자가 본격적으로 양면모듈 양산을 시작한 시기는 2016년도부터이지만, 이전 단면모듈 때부터 후면에서도 일정량의 발전이 이뤄지고 있었다는 것이다. 양면모듈은 후면이 빛을 받아들이기 위해서 백시트쪽이 이를 수용할 수 있도록 설계한 것인데, N타입 셀은 이미 양면이 가능하도록 만들어졌기에 어떤 백시트를 사용해도 빛을 받아들이는 양에 차이가 있을 뿐, 후면 발전은 이미 진행 중이었다는 설명이다.

홍창직 상무는 “백시트가 하얀색인 기존 N타입 단면모듈도 후면에서 발전량이 약 5% 정도 발현될 정도로 N타입 셀은 태생 자체가 양면용”이라며, “N타입 모듈은 전후면을 반대로 뒤집어도 후면에서 전면 대비 발전량의 90% 수준이 나온다”고 덧붙였다.

이어 홍창직 상무는 “LG전자의 모듈이 발전량이 많은 이유”라며, “LG전자는 이미 2013년도부터 양면모듈을 제조하고 있었다고 해도 과언이 아니기 때문에 타사 양면모듈과 비교해 시기적, 노하우적으로 차이가 난다”고 설명했다.

N타입 셀이 양면모듈에서 가지는 특징은?

N타입과 P타입의 차이점은 어떤 웨이퍼를 사용하느냐이다. 기본적으로 N타입이 발전효율이 더 높게 나오는 재료적 특징을 갖고 있다. 일반적인 단결정 모듈이 Boron과 산소 결합체 생성에 의한 초기 출력저하현상(Light Induced Degradation, LID)을 겪는데 반해, N타입 셀은 LID로 인한 출력저하현상이 거의 없다.

또한, P타입 셀은 효율을 높이기 위해 후면에 알루미늄 페이스트를 발라 BSF를 영역을 구현한다. N타입은 후면도 전면과 똑같은 디자인을 구현하고 있다. 알루미늄과 반대 극성이기 때문에 사용이 불가능하기 때문이다. 이에 N타입 셀은 태생부터 양면형인 것이다. 양면발전은 모듈의 형태가 결정하는 것이 아니다. 양면발전을 할 수 있는 셀이냐 아니냐가 결정한다. N타입은 기본적으로 전면 발전효율도 높다.

LG전자는 자사 구미공장에 발전사업주들이 직접 경험할 수 있도록 양면모듈 쇼룸을 구축했다. 사진은 LG전자가 공급 중인 N타입 양면모듈의 전면(좌측) 및 후면(우측) [사진=LG전자]

LG전자가 이를 활용해 공급 중인 양면모듈의 특징은?

LG전자의 양면모듈은 프리미엄 N타입 셀이 적용돼 내구성 및 품질 부분에서 뛰어난 퍼포먼스를 보여준다. 양면발전 모듈(NeON 2 BiFacial)은 모듈 효율 20.5%(*Bifi 100 기준)를 기록할 정도로 모듈 효율 부분에서도 타사 대비 뛰어난 성능을 보이고 있다.

현재 선보이고 있는 양면모듈의 경우 최대 520W 출력 성능을 지원하고 있다. 전면 출력은 최대 400W(72셀(Cell) 기준)이며, 후면 출력도 설치 환경에 따라 전면 발전량 대비 최대 30%까지 추가 발전할 수 있다.

최근 국내 태양광 시장은 한정된 면적으로 인해 동일한 면적에서 발전량 극대화에 대한 니즈가 커지고 있다. 양면모듈은 이러한 니즈에 부합하는 제품으로, LG전자는 기존에 선보이던 N타입 셀이 가진 장점을 극대화해 소비자의 니즈에 완벽히 부합하는 제품을 선보이고 있다.

또한, 셀과 모듈을 LG전자 구미공장에서 직접 생산하며, 자체적으로 철저히 품질검사를 진행하고 있다. 이를 통해 모듈의 전체적인 내구성을 끌어올림과 동시에 일부 저가 셀을 수입해 제작된 모듈과는 달리 매우 뛰어난 품질을 자랑한다.

이는 이미 지난해 7월, 국내 최초로 양면모듈에 대해 ‘UL1703’ 안전규격 인증을 획득함으로써 입증된 바 있다. ‘UL1703’은 평판식 태양광 모듈에 적용되는 안전규격으로, 미국 공식 안전인증 기관인 ‘UL(Underwriters Laboratories)’이 엄격한 안전심사를 거친 후 적합성이 인정될 경우 부여된다. LG전자는 출력 측정, 내구성, 화재, 충격 등 총 13가지 시험에서 모두 안정성을 입증받았다.

이에 더해 업계 최고 수준의 품질보증 정책을 적용했다. 모듈 출력 성능은 전면기준 25년간 95.4%를 보증하고, 25년간 무상으로 제품보증도 제공한다. 타사 대비 월등히 긴 제품보증으로, 장기간 운영되는 태양광발전소의 특성에 발맞춰, 발전사업주들이 장기간 걱정 없이 사용할 수 있도록 하고 있다.

2019년 LG전자 양면모듈을 사용해 경북 의성군에 구축한 태양광발전소 전경. LG전자가 자체 제작한 흰색 필름을 지면에 활용해 17~20%에 달하는 후면발전량을 나타내고 있다. [사진=LG전자]

국내 환경요건에서 LG전자 양면모듈이 가진 장점은?

사업주들이 양면발전을 선택하는 이유는 분명하다. 발전량 증대에 따른 수익성 증가이다. 양면모듈은 지면에서 반사되는 빛을 후면에서 흡수한다. 이로 인해 모듈이 설치된 지면 상태에 따라 5~30% 추가 발전량을 올릴 수 있다.

LG전자 양면모듈의 후면출력 30%를 감안하면, 향후 20년간 100kW급 태양광발전소 운영 시 예상 수익은 자사 N타입 단면모듈 대비 0.8억원 증가한다. 단면모듈 수익이 2.8억원이라고 가정한다면, 사업주는 3.6억원의 수익을 올리게 되는 것이다.

또한, 단면모듈은 겨울철 적설 시 쌓인 눈으로 인해 발전이 불가능한 경우가 많다. 양면모듈은 눈이 쌓였을 시 후면발전에 의한 발열로 인해 눈이 빠르게 녹아 단면모듈 대비 높은 발전을 할 수 있다. 자체적인 시뮬레이션 결과, 7.6% 높은 발전량을 보인 바 있다.

양면모듈의 후면발전량을 통한 수익성 극대화 방안은?

양면모듈에 대한 수요가 증가하며 양면모듈에 대해 제대로 알고 시공을 진행하는 발전사업주도 증가하고 있지만, 아직까지 단면모듈 시공과 동일한 방법으로 양면모듈을 사용하는 발전사업주도 많다.

발전사업주들이 양면모듈을 활용해 최대 수익을 올리기 위해서는 바닥면, 모듈 설치 높이 및 각도 등이 중요하다. 모듈이 설치된 바닥면의 경우, 알베도(Albedo)에 따라 후면발전량이 결정된다. 이를 위해 흰색 재질의 페인트나 시트류 등을 설치하면 확실한 후면발전이 가능하다.

모듈 설치 높이의 경우 최소 1m 이상 떨어트리는 것이 좋다. 빛을 최대한 많이 받기 위한 것으로, 바닥과 너무 가까우면 제대로 된 후면발전이 불가능하다. LG전자는 자체 테스트베드를 통해 후면발전량이 최대 30%까진 가능함을 검증해냈다. 바닥면 등 양면모듈의 효율을 최대로 끌어올리기 위해서는 발전소 전체 시공비에도 영향이 발생한다. 이에 발전사업주는 설계 단계부터 신중한 검토가 필요하다.

캐나다 소재 주차장에 설치된 LG전자 양면모듈. 20kg이라는 가벼운 모듈 무게로 인해 하중에 대한 부담이 없다. [사진=LG전자]

최근 다양한 기업의 양면모듈이 출시되는 상황에서 LG전자 양면모듈이 가지는 비즈니스경쟁력은?

양면모듈 수요가 증가하는 이유는 간단하다. 단면모듈 대비 동일한 면적에서 발전량의 증가가 가능하고, 이로 인해 발전사업주는 수익성이 개선되기 때문이다. LG전자는 타사 대비 높은 발전효율 및 보증기간이라는 장점을 무기로 국내외 시장에서 점유율을 높여가고 있다.

또한, 최근 지붕형·영농형태양광 등 태양광 특화시장에 대한 관심 및 수요가 높아지고 있다. 이들은 구조물을 활용한 높은 설치조건이라는 필수요건을 요구하는데, LG전자의 양면모듈은 타사 대비 가벼운 무게로 하중에 대한 부담이 없다.

대부분의 P타입 양면모듈이 뒷면도 글라스로 구성하는 더블 글라스, 바로 G2G 타입으로 제조하고 있다. LG전자는 양면모듈 양산 초기부터 뒷면을 시트로 하는 기술을 개발, 양면모듈의 무게를 줄였다. 이에 더해 전면 글라스를 2.8T로 얇게 구성해 20kg까지 모듈 무게를 낮춘 상황이다.

수상태양광 설치 시 낮은 대기 온도로 인해 후면 추가 발전에 따르는 발열량이 감소돼 시너지 효과를 기대할 수 있다. 또한, LG전자 양면모듈은 25년의 장기간 출력보증(95.4%) 및 제품보증은 물론, 우수한 온도계수와 저방사 특성으로 우수한 실발전량을 기대할 수 있다.

국내외 태양광 시장에서 LG전자의 향후 계획은?

최근 태양광 모듈 시장은 고출력, 고효율을 중심으로 성장하고 있다. 또한, 2018년부터 시작된 웨이퍼 사이즈 확대, 고효율 셀의 커팅 및 접합기술을 통한 모듈 효율 향상에 초점을 맞추고 있는 상황이다. 이에 LG전자는 이러한 트렌드에 발맞춰 웨이퍼 사이즈 증가 및 고출력 모듈 기술 제조를 위한 R&D를 진행하고 있다.

앞서 말했듯 LG전자는 미국 공식 안전인증기관으로부터 품질우수성을 입증 받았다. 이를 토대로 미국, 캐나다 등 해외 가정용태양광 시장에서 점유율을 높여가고 있다. 이에 그치지 않고, 글로벌 초일류 기업이라는 브랜드력과 세계 최고 수준의 기술력을 바탕으로 양면모듈을 개발할 것이다.

[정한교 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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