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2막 연 ‘고출력·고효율’ 태양광 모듈 시대, 양면모듈의 부상
후면 추가 발전에 따른 발전량 증대 이점… 지역 환경요건 고려한 설계 필요

[인더스트리뉴스 정한교 기자] ‘재생에너지 3020 이행계획’ 발표 이후, 최근 정부가 한국판 뉴딜에 ‘그린뉴딜’을 포함시키며, 다시 한 번 신재생에너지 확산에 대한 의지를 드러냈다. 이에 따라 신재생에너지 설치용량을 대폭 확대한다.

정부는 태양광, 풍력 등 전체 신재생에너지 발전원 누적 설치량을 2019년 12.7GW(태양광 11.2GW, 풍력 1.5GW)에서 2022년 26.3GW, 2025년 42.7GW로 목표를 수정했다. 정부가 확대된 목표를 달성하기 위해선 2019년 기준 연 2~3GW에 달하던 국내 태양광 설치량은 30% 이상 증가해야 될 것으로 예상된다.

다결정에서 단결정으로 무게추가 이동하며, ‘고출력·고효율’ 니즈에 답했던 태양광 모듈이 최적의 수익성 제공을 목표로 또 한 번의 탈피를 준비 중이다. [사진=utoimage]

그린뉴딜을 추진력 삼아 국내 태양광 산업 성장이 더욱 가속화될 전망이지만, 이전과는 다른 양상을 보일 예정이다. 그동안 태양광발전소 구축을 위해 무분별한 개발을 일삼던 행위가 임야태양광 규제 강화로 인해 제약이 걸렸기 때문이다. 또한, 신재생에너지 공급인증서(REC) 하락으로 인해 수익성을 개선하려는 움직임이 일어나면서 태양광 산업 트렌드가 변화하고 있다.

변화하는 태양광 모듈, 고효율·고출력 모듈의 부상

과거 국내 태양광 시장은 값싸고 효율이 떨어지는 태양광 모듈을 선호하는 경향이 짙었다. 하지만 2018년을 기점으로 태양광발전이 그리드패러티에 도달하면서 초기 태양광 시장에 비해 모듈 가격이 현저히 낮아졌다.

한국수출입은행 ‘2020년 1분기 태양광 산업동향 보고서’에 따르면, 2020년 4월 기준 단결정 실리콘 모듈 가격은 $0.208/W, 다결정 실리콘 모듈 가격은 $0.187/W를 기록했다. 모듈 가격 하락이 지속되고 있으며, 단결정 모듈의 경우 $0.2/W가 깨질 가능성도 높은 상황이다.

2020년 1분기 태양광 모듈 가격동향 [자료=한국수출입은행]

코로나19라는 특수한 상황으로 인해 올해 상반기 모듈 가격 하락세가 강하긴 하지만, 한국수출입은행은 코로나19 진정 이후 모듈 가격은 안정세를 기록하더라도 공급과잉으로 인해 가격상승은 제한적일 것이라고 전망했다.

사용되는 모듈 비용이 전체 시공비의 약 40%를 차지할 정도로 발전사업주들에게 태양광 모듈은 중요한 선택 사항이다. 때문에 ‘가격’만 신경 쓰기에도 여력이 없던 과거에 비해 최근의 국내 태양광 시장은 ‘효율’에도 집중할 수 있는 상황이 마련된 것이다.

이와 함께 폭락이라고 지칭해도 부족함 없는 REC의 지속적인 하락, 부지 부족 문제 등 다양한 요인이 ‘효율’로의 움직임을 부채질했다. 이러한 움직임은 국내뿐만 아니라 전세계적인 트렌드로, 바야흐로 ‘고출력·고효율’ 태양광 모듈 전성시대가 펼쳐진 것이다.

단면모듈의 경우 쌓인 눈이 녹을 때까지 실질적으로 전력 생산이 불가능하지만, 양면모듈은 후면에서의 전력 생산 시 발생하는 열로 인해 눈이 빠르게 녹기 때문에 빠른 시간 내에 발전을 시작할 수 있다. [사진=utoimage]

‘추가 발전 가능’한 양면모듈, 확실한 매력으로 승부수 던져

효율은 좋았던 반면, 가격이 비쌌던 단결정 모듈이 가격 인하로 인해 전체 시장을 주도해나가면서 모듈 산업에선 ‘고출력·고효율’이라는 단어가 확실히 자리 잡았다. 이러한 시장 트렌드에 발맞춰 모듈 산업은 단결정에 이은 2차 변화를 예고하고 있고, 최근 주목받는 ‘양면모듈’이 바로 그 주인공이다.

양면모듈이 국내외 태양광 시장에서 주목받는 이유는 후면에서의 추가 발전이 가능하다는 점이다. 모듈이 설치된 지면을 어떻게 활용하는가에 따라 5~30%까지 추가 발전량을 얻을 수 있다. 기존 단면모듈은 흰색, 또는 검정색 특수필름을 사용해 백시트를 구성하기 때문에 후면에서 추가적인 발전이 발생하지 않았다. 그러나 양면모듈은 이러한 백시트를 투명하게 만들거나 전후면 모두 유리를 부착해 지면에서 반사되는 빛까지 흡수하는 구조를 만들었다. 제조기업들은 이를 통해 전력 생산량을 극대화하고 있다.

특히, 양면모듈을 제조·공급하는 기업들은 적설량이 많은 지역에서 양면모듈 사용 시 월등한 발전량 차이를 경험할 수 있다고 입을 모았다. 일반 단면모듈의 경우, 쌓인 눈이 녹을 때까지 실질적으로 전력 생산이 불가능하지만 양면모듈은 후면에서의 전력 생산 시 발생하는 열로 인해 눈이 빠르게 녹는다는 설명이다.

모듈 위에 쌓인 눈이 2~3일 정도 후에 녹는다고 가정했을 때, 양면모듈은 단면모듈 대비 빠른 시간 내에 발전을 시작할 수 있다. 비가 갠 후 청명한 하늘이 펼쳐지듯, 눈이 온 후에도 맑은 날씨가 이어지는데, 기존 단면모듈은 최고의 전력량을 생산할 수 있는 ‘골든타임’을 놓치는 것이다.

이외에도 태양광 시장에서 양면모듈의 점유율 증가를 기대해볼 법한 요소로 시장 선도를 위한 기업간 경쟁에 있다. 이미 양면모듈을 공급 중이던 기업들도, 트렌드를 따라잡고자 경쟁에 뛰어든 기업들도 모두 각자의 승부수를 가지고 시장 진출을 선언했다.

대표적으로 모듈 내구성 강화를 위한 노력이 있다. G2G(Glass to Glass) 방식 양면모듈 공급기업들은 강화유리 사용, POE(Polyolefin) 적용 등으로 셀을 보호하는 유리의 내구성을 높였다. G2B(Glass to Backsheet) 방식 양면모듈을 선보이는 기업들은 기존 단면모듈에서 사용되던 백시트가 모듈 수명 및 내구성을 높여주던 역할을 더욱 강화시켰다.

양면모듈 활용 시 모듈 높이가 지면과 너무 가깝거나 설치 지형에 맞는 적절한 각도가 설정되지 않는다면, 원활한 후면발전량을 얻을 수 없다. [사진=utoimage]

지형별 최적의 발전효율 이끌기 위한 구조적 선택 필요

양면모듈 시공 시 발전사업주들이 필수적으로 검토해야 하는 부분이 있다. 기존 단면모듈 방식을 답습한다면, 양면모듈 이점을 제대로 활용할 수 없다. 가장 필수요적인 요건은 후면 반사량 증가를 위한 지면 활용도이다.

모듈이 설치된 지면에 알베도(Albedo)가 높은 흰색 계통의 페인트, 시트, 반사판 등을 활용해야 한다. 어떠한 조건 아래에서도 단면모듈보다 양면모듈의 발전량이 약 5~8% 뛰어난 모습을 보이지만, 업계 관계자들은 기존 태양광발전소를 시공하듯 토양, 잔디 등을 그대로 보존한다면 20~30%에 달하는 추가 발전량은 불가능하다는 설명이다.

에코전력 이종희 대표는 “양면모듈 사용 시 지면 시공비가 더해져 발전소 전체 시공비가 상승하는 것에 거부감을 느끼는 사업주들이 많다”며, “1MW 기준 지면 시공비 약 3,000만원을 추가한다면, 단면모듈 대비 연간 수익성이 약 13~14% 상승한다”고 설명했다.

또한, 모듈 설치 높이, 각도 등 태양광발전소 설계 시 주변 환경적 요건을 고려한 설계가 진행돼야 한다. 모듈이 지면과 너무 가깝거나 지형에 따라 각도가 제대로 맞춰지지 않는다면, 지면 반사광을 후면이 제대로 받아들일 수 없다. 후면에서도 발전을 하기 때문에 음영 발생 여부에 신경을 써야 한다. 모듈 후면에 구조물에 의한 음영이 발생하게 되면, 후면발전량이 감소하기 때문이다.

LG전자 BS사업본부 솔라연구개발담당 홍창직 상무는 “양면모듈은 어떻게 설치하느냐에 따라 발전량을 결정하는데, 아직 이러한 부분에 대해 모르는 사업주들이 많은 상황”이라며, “양면모듈을 활용해 최대 수익을 올리기 위해서는 바닥면, 모듈 설치 높이 및 각도 등이 중요하다”고 설명했다.

양면모듈과 조화되는 발전소 시스템 설정이 안정성 높여

시스템적 구성도 중요하다. 양면모듈 자체의 출력, 효율, 품질도 중요하지만, 양면모듈이 가진 특성을 최대한 살릴 수 있는 기본적인 전기적 환경이 구성돼야 한다. 전기적 환경 구성이 미흡할 시 안정성에 심각한 영향을 미칠 수 있다.

만약 발전사업주가 자신이 선택한 양면모듈 특성을 고려하지 않은 채 아무 인버터나 선택했다고 가정해보자. 양면모듈에서 입력되는 전류가 사용 중인 인버터의 MPPT당 입력전류 허용 전류치를 넘으면, 전력 과부화로 인해 인버터가 Peak Cut되는 상황이 초래된다. 발전사업주는 오류 발생 이후 유지보수를 통한 발전소가 재가동되기까지의 시간 동안 발전을 멈추게 되고, 이는 고스란히 수익성 악화로 돌아온다.

시스템 구성 시 고려해야 될 부분은 비단 인버터뿐만이 아니다. 케이블, 컴바이너 박스, 수배전반, 접속반 등 모듈 후면에 미치는 영향을 줄일 수 있도록 전체 발전소 전기 설계가 양면모듈에 맞게 구성될 필요가 있다.

에스테코 최훈주 대표는 “양면모듈은 후면에서 추가 발전(전류)이 발생하기 때문에 전면과 후면의 입력 전류에 대한 적절한 설계가 필요하다”며, “높은 전류로 인한 미스매치(다중 MPPTs)와 MPPT당 입력전류(허용값)에 대해 어떠한 인버터를 선택해야 하는지에 대한 검토가 매우 중요하다”고 설명했다.

양면발전에 대한 인식 개선 노력 필요

태양광 시장에 양면모듈이 등장한 것은 어제, 오늘의 일이 아니다. 국내 태양광 시장의 경우 지난해부터 본격적으로 시장 진출을 시도했고, 모듈 제조·공급기업들은 이미 수년 전부터 양면모듈을 시장에 선보였다. 하지만 시장의 판단은 투자 대비 수익성 증대에 대한 의문이었다.

에코전력 이종희 대표는 “지난해 5월 개최된 국내 태양광 전시회에서 노프레임 양면모듈을 처음 선보인 바 있다”며, “당시에는 양면모듈에 대해 관심을 표하는 사업주들이 많았지만, 막상 설치를 권하자 대부분이 양면모듈 후면발전량에 대해 ‘과연 초기 투자비 상승 대비 효과가 있을까?’라는 입장이었다”고 설명했다.

소비자들이 양면모듈에 대한 확신을 가질 수 있도록 인증기준이 필요하다는 의견도 제기된다. 각 기업들이 자체 테스트베드를 통해 자사 제품의 뛰어난 후면발전량을 자랑하고 있지만, 이것만으로는 소비자에게 확실한 믿음을 심어주기 부족하다는 설명이다.

REC 하락에 따른 수익성 개선을 위한 의지가 강한 현재의 국내 태양광 시장에서 양면모듈은 이를 해결할 수 있는 가장 확실한 대안으로 주목받고 있다. [사진=JA솔라]

양면모듈, ‘선택’ 아닌 ‘필수’인 시대 온다!

아직 국내 태양광 시장에서 양면모듈의 위치는 기대, 관심 정도에 그치는 수준이지만, 전세계로 범위를 확대하면 상당 부분 태양광 시장에서 영향력을 발휘하고 있다. 기업들은 이러한 모습이 시대적 흐름이라는 의견이다.

론지솔라 데니스 쉬 수석부사장(SVP)은 “2020년 기준으로 양면모듈은 론지솔라의 모듈 전체 출고량 중 약 40%를 차지하고 있다”며, “양면모듈의 낮은 열화율, 높은 발전량은 지속적인 시장 점유율 상승으로 이어질 것”이라고 말했다.

단면모듈과 양면모듈 간 가격차가 좁아진 것도 성장을 부추기고 있다. JA솔라코리아 진신 지사장은 “설치면적이 동일하다고 가정했을 때, 후면발전량을 통해 양면모듈이 더욱 많은 발전량을 얻을 수 있다”며, “양면모듈 설치로 발생하는 초기 시공비 상승을 감안해도 20년이라는 발전소 운영기간을 계산해보면, 사업주는 더욱 많은 수익을 얻을 수 있다”고 설명했다.

현대에너지솔루션 주성석 국내영업부문장은 “향후 태양광 시장은 양면모듈로 재편될 것”이라며, “현대에너지솔루션은 양면모듈 개발에 총력을 다 할 계획이다. 앞으로 현대에너지솔루션 태양광 모듈을 떠올릴 때 기본적으로 양면모듈을 생각하게 될 것”이라고 말했다.

국내 태양광 시장은 이러한 시대적 흐름이 가장 절실한 지역 중 하나이다. 좁은 국토 면적이라는 지리적 특성을 가졌기에 무조건적으로 넓은 면적에 태양광발전을 설치할 수만은 없기 때문이다. 또한, REC 하락에 따른 수익성 개선을 위한 의지가 강한 현재의 국내 태양광 시장에서 양면모듈은 이를 해결할 수 있는 가장 확실한 대안으로 주목받고 있다.

[정한교 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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