〔기획특집］태양광-글로벌 태양광 발전 경쟁, 탄소중립 향한 각국의 전략과 차별화

[김근태]

“중국·미국·일본·한국, 자연환경과 산업 구조에 따른 에너지 전환 방식과 경쟁력 차이 뚜렷”

소코코리아는 12일  중국, 미국, 일본, 한국은 모두 탄소중립과 에너지 전환을 위해 태양광 발전을 적극 확대하고 있지만, 각국의 자연환경, 산업 구조, 정책 방향에 따라 발전 방식과 경쟁력에는 차이가 나타난다고 밝혔다. 

중국, 거대한 태양광 시장과 첨단 기술 혁신으로 글로벌 산업 주도

먼저 중국은 세계 최대의 태양광 발전 시장이자 최대의 태양광 제조국이다. 넓은 국토와 풍부한 태양광 자원을 활용하여 대규모 발전단지를 지속적으로 조성하고 있으며, 폴리실리콘부터 태양전지와 모듈까지 완전한 산업 공급망을 구축하였다. 또한 에너지 저장장치(ESS)와 스마트 전

력망을 함께 발전시키며 세계 태양광 산업을 선도하고 있다. 중국 기업들은 대규모 양산 체제와 글로벌 초고효율 실리콘 셀(TOPCon, BC, 탠덤) 분야에서 기술적 한계를 극복하는 혁신을 주도하고 있다.

JinkoSolar(진코솔라)는 N타입 TOPCon(터널 산화막 접합) 및 30%급 TOPCon-페로브스카이트 탠덤 기술을 핵심으로 개발하고 있다. 현재 글로벌 표준으로 자리 잡은 N타입 TOPCon 모듈의 양산 효율을 24.8% 이상, 셀 단품에서는 27.7% 이상으로 한계까지 끌어올렸으며, 이를 양산형 페로브스카이트 탠덤 구조로 고도화하고 있다.

JA Solar(제이에이솔라)는 Bycium+ (N타입 고효율 셀) 및 차세대 봉지재(Encapsulation) 기술을 핵심 기술로 삼고 있다. 셀 효율 극대화와 함께 해상 태양광, 극지방 등 혹독한 환경에서도 30년 이상 출력을 유지할 수 있는 결함 방지 및 내구성 소재 기술을 집중 연구하고 있다.

Tongwei(통웨이)는 초고순도 폴리실리콘 제조와 대면적 HJT(이종접합) 기술을 핵심으로 개발하고 있다. 업스트림 폴리실리콘 단가 경쟁력을 기반으로 차세대 실리콘 기술인 HJT의 대규모 양산과 구리 도금(Copper Plating) 전극 기술 도입에 집중하여 제조 단가 절감에 힘쓰고 있다.

Trina Solar(트리나솔라)는 210mm 대형 웨이퍼를 기반으로 하는 초고출력 N타입 i-TOPCon과 스마트 트래커 연동 기술을 핵심으로 보유하고 있다. 700W 이상의 초고출력 모듈 양산을 주도하며, 태양 위치를 추적하는 스마트 트래커와 양면(Bifacial) 발전 효율을 극대화하는 솔루션을 제공하고있다.

LONGi Green Energy(융기실리콘자원)는 HPBC(후면콘택트) 2.0 및 실리콘-페로브스카이트 탠덤 셀을 핵심 기술로 보유하고 있다. 전면 전극을 모두 후면으로 배치해 빛 흡수율과 외관 미관을 극대화한 BC(Back Contact) 구조 양산화에 집중하고 있으며, 세계 최고 수준의 탠덤 셀 연구 효율(33% 이상)을 지속적으로 갱신하고 있다.

세계 2위 미국, 대규모 태양광과 ESS 결합해 빠른 성장세 보여

미국은 세계 2위의 태양광 발전 국가로, 넓은 국토와 높은 일사량을 바탕으로 대규모 태양광 발전소를 빠르게 확대하고 있다. 특히 태양광 발전과 에너지 저장장치를 결합한 프로젝트가 활발하게 추진되고 있으며, 발전 규모와 성장 속도 모두 세계 최고 수준에 속한다. 미국 기업들은 화합물 박막 기술, 분산형 전력망(VPP), 소프트웨어 및 분산형 인버터 기술을 중심으로 태양광 분야에서 차별화를 도모하고 있다.

Sunrun(선런)은 가상발전소(VPP) 및 가정용 ESS 분산 제어 기술에 집중하고 있다. 주택용 태양광과 배터리 시스템(ESS)을 소프트웨어로 통합하여 전력망의 전력 수요를 조절하는 VPP 플랫폼 개발에 주력하고 있다.

First Solar(퍼스트솔라)는 텔루르화카드뮴(CdTe) 박막 기술과 페로브스카이트-박막 탠덤 셀을 핵심 기술로 보유하고 있다. 이 회사는 결정질 실리콘 패널이 점유한 시장에서 유일하게 박막 기술로 대량생산에 성공했으며, 실리콘 대비 온도 계수가 낮아 고온·고습 환경에서도 발전 효율이 뛰어나다. 현재 박막 기술과 페로브스카이트를 결합한 초고효율 차세대 탠덤 모듈 개발을 추진하고 있다.

Enphase Energy(엔페이즈 에너지)는 갈륨나이트라이드(GaN) 기반 차세대 마이크로인버터 및 IQ8 시리즈를 개발하고 있다. 각 태양광 패널에 개별 설치되는 마이크로인버터의 전력 변환 효율을 향상시켰으며, 정전 시에도 전력망과 독립적으로 구동 가능한 Grid-Forming 기술을 상용화했다.

Tesla Energy(테슬라 에너지)는 건축자재 일체형 Solar Roof와 AI 에너지 소프트웨어인 오토비더(AutoBidder)를 핵심 기술로 삼고 있다. 태양광 지붕재의 외관과 내구성을 개선하고, AI 알고리즘을 활용해 전력 가격에 맞춰 분산 태양광 및 ESS 전력을 자동으로 매매하는 시스템을 고도화했다.

이처럼 미국의 태양광 기업들은 첨단 기술과 소프트웨어 융합을 통해 글로벌 시장에서 차별화된 경쟁력을 확보하며, 에너지 전환 시대를 선도하고 있다.

일본, 지리적 한계 극복하며 분산형 태양광과 첨단 기술로 태양광 산업 선도

일본은 국토가 좁고 산지가 많아 대규모 발전단지 건설에는 한계가 있지만, 주택과 공장 옥상을 활용한 분산형 태양광 발전을 중심으로 꾸준히 발전해 왔다. 또한 고효율 태양전지와 차세대 태양광 기술 개발에 지속적으로 투자하며 기술 경쟁력을 유지하고 있다. 일본 기업들은 초경량·유연성의 차세대 페로브스카이트 기술, 건물 일체형 태양광 발전(BIPV), 그리고 시스템 통합 솔루션 분야에서 독자적인 입지를 확고히 하고 있다.

파나소닉은 페로브스카이트 태양전지 잉크젯 코팅 기술을 핵심 기술로 개발하고 있다. 유리에 직접 페로브스카이트 물질을 인쇄·코팅하여 발코니나 건물 외벽 창문(BIPV)에 적용할 수 있는 투명하고 유연한 태양전지를 대면적으로 확대하는 기술 개발에 집중하고 있다.

교세라는 고내구성 온루프(On-Roof) 시스템과 자가소비형 에너지 관리 시스템(EMS) 연동 모듈을 핵심 기술로 내세우고 있다. 태양광 패널의 장기 신뢰성(30년 이상)을 확보하며, 공장과 상업용 건물 지붕에 최적화된 자가소비형 전력 관리 시스템 통합 기술을 개발 중이다.

샤프는 화합물 3접합(III-V) 기반의 초고효율 셀과 모빌리티용 태양전지 개발에 주력하고 있다. 우주선과 우주위성에 사용되던 30% 이상의 효율을 가진 화합물 태양전지를 전기차(EV) 지붕과 드론용 경량 모듈에 적용하는 기술에 집중하고 있다.

도시바 에너지 시스템즈 & 솔루션은 필름형 탠덤 페로브스카이트 셀 기술을 핵심으로 보유하고 있다. 세계 최고 수준의 광전 변환 효율을 가진 필름형 페로브스카이트 태양전지를 개발하여 하중 제한이 있는 건물 지붕이나 곡면 벽면에도 부착 가능한 초경량 유연 태양전지 상용화를 추진하고 있다.

미쓰비시 전기는 고효율 전력 변환 기전 설비와 직류(DC) 기반 전력망 제어 기술을 집중 개발하고 있다. 태양광 발전소에서 발생하는 직류 전력을 손실 없이 수송하고 제어하는 차세대 전력 반도체 연계 기술을 다듬으며 시장 경쟁력을 높이고 있다.

이처럼 일본 기업들은 첨단 소재 기술과 전력 제어 솔루션 등을 바탕으로 태양광 산업에서 독자적인 기술력을 강화하며 글로벌 시장에서 입지를 확대해 나가고 있다.

중국은 발전 규모와 제조 산업 모두에서 세계를 선도하는 국가이며, 미국은 풍부한 자연자원을 바탕으로 대규모 태양광 발전을 가장 빠르게 확대하는 국가라고 할 수 있다.

반면 일본은 첨단 태양광 기술과 고효율 시스템 개발에 강점을 가지고 있으며, 한국은 제한된 국토 조건을 극복하기 위해 분산형 태양광과 에너지 시스템의 유연성을 강화하는 방향으로 발전하고 있다.

한국 역시 국토가 좁고 산지가 많은 환경 때문에 대규모 태양광 발전소보다는 옥상형과 영농형, 수상 태양광 등 분산형 발전을 중심으로 확대하고 있다. 또한 재생에너지 보급과 함께 에너지 저장장치 및 스마트 전력망 구축을 추진하여 전력 시스템의 안정성과 효율성을 높이는 데 집중하고 있다.

따라서 네 나라는 모두 태양광 발전을 중요한 에너지원으로 육성하고 있지만, 중국은 산업 경쟁력, 미국은 발전 규모, 일본은 기술 혁신, 한국은 분산형 발전 시스템이라는 서로 다른 강점을 바탕으로 태양광 산업을 발전시키고 있다.

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