태양전지 효율↑ 필요 부지 ↓...‘탄소중립 시나리오’ 가능하다

[전기신문 최근주 기자] 국내 지목별 태양광 보급 잠재량이 현재 기술 수준으로 526GW에 달한다는 분석이 나왔다. 이는 지난달 발표된 2050 탄소중립 시나리오 초안의 3안도 충족할 수 있는 물량이다.

태양광 업계에선 기술 발전으로 태양전지 효율이 점차 개선될 것으로 예상되는 만큼 필요한 부지 면적은 더 줄어들 것이라고 보고 있다.

◆“태양광 잠재량 526GW”…‘부지 다양화’가 핵심

한국태양광산업협회(KOPIA, 이하 협회)는 각종 유휴부지는 물론 건물, 수면, 모빌리티 등 다양한 입지를 개발·활용한다면 현재 태양광 기술 수준으로도 ‘탄소중립 시나리오’를 충족할 수 있다고 주장했다.

협회는 최근 ‘태양광 지목별 입지확보 계획안’을 발표하고 현재 기술 수준인 태양전지 효율 25%(9.9m3/1kW)을 적용할 경우, 설치 가능한 면적을 최대한 적극적으로 활용하면 500GW 이상의 태양광 발전설비 보급이 가능하다고 분석했다. 이는 정부가 지난 5월 산정한 태양광 시장 잠재량인 369GW를 상회하는 규모로, 토지뿐만 아니라 수면이나 건물 외벽 등 다양한 입지에 보급 가능한 태양광 잠재량을 총합한 잠재량이다.

구체적으로는 밭 53GW, 논 76GW, 과수원 6GW, 임야 128GW, 건물 대지 면적 65GW, 공장용지 37GW, 주차장 10GW, 도로 4GW, 제방 6GW, 하천(수변부지) 5GW, 유지 14GW, 체육용지(체육관) 1GW, 잡종지 13GW, 연안 수상태양광 50GW, 해상태양광 22GW, 모빌리티(자동차 2000만대, 버스 등 100만대) 12GW 등 총 526GW 이상의 태양광 발전설비 설치가 가능할 것으로 나타났다.

특히 협회는 건물 태양광의 경우 신재생설비의무화제도 도입과 건물 지붕, 벽면, 파사드, 창문 등의 면적에 건물 일체형 태양광(BIPV) 기술을 활용할 수 있다면 2배 이상 설치도 가능하다고 봤다.

한편 협회는 각종 부지들을 최소로 활용할 경우에도 170GW의 태양광 설치가 가능할 것으로 분석했다.

협회는 2030 탄소감축목표(NDC) 달성을 위해 ‘재생에너지 신속 보급사업’ 10가지도 제안했다. 공장, 창고, 매립지, 국립공원·노외 주차장, 폐염전, 학교, 체육관, 자전거도로, 건물 등 10가지 부지를 활용해 2030년까지 최소 31GW, 최대 93GW 규모의 태양광 보급을 확대하는 내용이다.

◆“태양전지 기술 발전 예고, 필요 부지 크게 줄어들 것”

태양전지 및 태양광 모듈의 발전효율이 가까운 시일 내에 큰 폭으로 늘어날 것이란 전망에 무게가 실리고 있어 태양광 설치에 필요한 부지 면적이 크게 줄어들 것이라는 시각도 함께 제시됐다.

협회는 2030년에 보편화될 것으로 예상되는 기술 수준인 태양전지 효율 34%(6.6m3/1kW)를 적용하면 덜 공세적인 면적 활용을 통해서도 476GW의 태양광 보급이 가능하며, 태양전지가 39%(4.96m3/1kW)의 효율을 달성하면 설치면적을 최소화해도 402GW의 태양광 보급이 가능할 것으로 내다봤다.

협회는 “최근 일부 정치권 및 언론에서 태양광 설치 목표 달성을 위해 막대한 면적이 필요하다고 비판하고 있으나 태양광 기술 발전으로 필요한 부지는 지속적으로 감소할 것으로 보인다”고 전했다.

실제로 최근 세계 태양광 시장은 고효율 태양전지를 중심으로 빠르게 재편되고 있다.

결정질 실리콘 태양전지의 평균 효율은 매년 0.6%씩 지속적으로 상승해왔다. 2017년까지 28% 이하에 머물던 고효율의 단결정 태양전지 비율이 2019년에 60%로 급상승했고 양면형·대면적 모듈 수요가 크게 늘고 있다. 양면형 모듈의 경우 단면형 대비 발전량이 평균 8% 이상 높다.

최근에는 국내외에서 실리콘 태양전지의 이론적인 효율 한계인 30%를 넘을 수 있는 차세대 태양전지 개발에 속도가 붙으면서 태양광 모듈 초고효율화 시대가 열릴 것이라는 전망도 나온다.

한국에너지기술평가원은 2023년 26%, 2030년 35%의 효율 달성을 목표로 ‘탠덤 태양전지’ 개발에 집중적으로 투자하고 있다. 탠덤 태양전지는 결정질 실리콘 위에 페로브스카이트를 겹친 태양전지다.

영국의 스타트업인 옥스퍼드 PV는 지난해 말 ‘탠덤 태양전지’의 효율을 세계 최고인 29.5%까지 높인 바 있다. 국내에선 한화큐셀, 현대에너지솔루션, LG전자, 신성솔라 등 태양광 제조기업들이 탠덤 태양전지 개발에 속도를 올리고 있다.

업계는 탠덤 태양전지가 상용화된다면 현재 사용되는 태양전지의 최고효율인 22~26% 수준을 넘어 최대 44%의 효율까지 달성할 수 있을 것으로 보고 있다.