전체메뉴

[산경e뉴스] 태양광산업 경쟁력 강화를 위해 전임 정부에서 결정한 국내 유일의 100MW급 태양광 연구용 시제품 생산시설을 갖춘 ‘태양광기업 공동활용 연구센터'(이하 태양광연구센터)가 4년만에 준공했다.  

태양광연구센터는 차세대 초격차 기술 전초기지로서 그동안 중국산 저가공세에 고전해온 국내기업의 탈출구가 될 전망이다. 

당초 지난해  3월 준공, 10월부터 본격 운영할 예정이었으나 우여곡절 끝에 1년 늦게 준공식을 개최했다. 중국산 저가 태양광과 전쟁으로 갈 길 바쁜 국내 태양광업계 입장에서는 1년을 까먹은 셈이 됐다. 

산업통상자원부는 국내 태양광산업 경쟁력과 생산성 향상을 위해 개발제품 양산 전에 검증(테스트) 시설이 절실하다는 기업들의 요청을 반영하여 한국에너기기술연구원을 주관기관으로 전임 정부시절인 지난 2020년 10월 건설에 착수, 43개월만인 27일 오후 2시 준공식을 가졌다. 

대전시 국제과학비즈니스벨트 신동 지구(유성구)에 위치한 태양광연구센터는 중국의 태양광 산업 독과점에 대응하고 국산 태양광 기술의 경쟁력을 강화하는 전초기지 역할을 수행할 전망이다. 

태양광연구센터(CAST. Center for Advanced Solar PV Technology)는 각 기업이 개발한 제품의 양산에 앞서 제조 공정과 성능을 검증할 수 있는 국내 유일의 플랫폼이다. 

태양광연구센터는 ▲초격차 신기술 개발 ▲공급망 확보 ▲양산기술 개발, 검증 ▲세계 선도기관 교차 비교를 통한 고도의 성능효율 측정 기술 확보를 통해 태양광 관련 국가 연구개발의 효율성을 높인다는 방침이다. 

센터 1층에는 50MW 태양전지 제조라인 클린룸이 들어섰다. 

M6~M12 크기 PERC 및 TOPCon 구조에 대한 공정이 가능하다. 

다양한 공정 flow가 가능한 제조라인을 구축하고 Cell Tracking System(MES) 도입으로 품질, 보안관리가 가능하다. 

HJT와 탠덤 구조 태양전지로의 확장성을 고려하여 장비를 구축, 급변하는 산업동향에 부응할 수 있도록 신규과제 연계성을 고려한 공간 및 유틸리티를 설계했다.  

3층에는 100MW 태양광 대면적 모듈 항온항습 파일롯 라인이 들어섰다. 

PERC, TOPCon, HJT, Bifacial 등 다양한 셀 규격에 대응하고 G2B, G2G, Multi BB, Gapless, Half-cut, Third-cut 등 다양한 모듈 규격에 대응한다. (총 26식 장비 in-line)

최대 M12 웨이퍼 66 cell (half기준 132 cell) 모듈 대응(국내 최대 크기 설비), 핵심 공정 자동화 기능, AI 기반 MES 운영 시스템 반영 통신 인터페이스 삽입 및 제어가 가능하다. 

그동안 국내 태양광 기업은 세계 최고 수준의 태양광 셀, 모듈 기술을 보유하고 있음에도 단가 경쟁에서 어려움을 겪어왔다. 

이를 극복하기 위해 연구센터는 국내 기업의 요구 사항을 최대한 반영하고 기업이 개발한 제품의 제조 공정과 성능을 양산 전에 검증할 수 있도록 설계했다. 

연구센터를 통해 혁신기술의 근간이 되는 다양한 요소, 양산 기술을 검증함으로써 제품 상용화와 단가 절감의 가능성을 극대화할 수 있게 된 것이다.

태양광연구센터 건물연면적은 2400평 규모로  기업, 연구소 등이 다양한 셀 구조(PERC, TOPCon, HJT, Tandem 등)와 크기(M6~M12)의 제품을 개발하고 검증할 수 있도록 세계 최고 수준의 50MW급 태양전지(cell, 셀) 라인과 고출력 100MW급 모듈(Module) 라인을 갖췄다.

50MW 태양전지 제조 라인 클린룸, 100MW 대면적 태양광 모듈 파일롯 제조 라인을 갖추고 있어 셀-모듈 제조, 신뢰성 평가, 소재-부품-장비를 아우르는 공급망 관련 기술까지 전 부문의 개발과 검증이 가능하다. 

아울러, 국제적 수준의 셀-모듈 효율 측정장비, 인증-분석 지원설비 등을 구비하여 기업, 연구소 등에게 공신력 있는 인증서비스도 제공할 계획이다.

기업들은 제품 개발, 검증을 위해 생산라인 가동을 중단할 필요없이 연구센터를 활용하여 개발과 검증이 가능해짐에 따라 연구센터 가동이 기업 생산성 향상에 크게 기여할 것으로 기대된다.

태양광연구센터에는 태양광시장 점유율의 70%를 차지하는 상용 실리콘 태양전지(PERC) 뿐만 아니라 향후 시장을 주도할 기술인 전하선택형 태양전지(TOPcon), 이종접합 태양전지(HJT) 제조 라인을 마련했다. 

전하선택형 태양전지와 이종접합 태양전지는 고급 실리콘 태양전지 기술로 초고효율 탠덤 태양전지의 하부 셀로도 활용되기 때문에 글로벌 기업과 기술 선두그룹 모두 주목하고 있는 기술이다.

대면적 태양광 모듈의 파일롯 라인에서는 다양한 크기의 셀을 결합한 대면적의 모듈 제조도 가능하다. 

에기연 태양광연구단은 파일롯 라인을 활용해 국산 장비의 최고 출력에 해당하는 660W 이상의 상용 실리콘 태양전지 모듈을 제조하는데 성공했으며 이를 통해 개발 장비의 양산성도 검증 완료했다.

또, 국내 기업이 개발한 장비와 공정 기술을 통해 공정 라인을 구축했기 때문에 국산 장비의 테스트 베드 역할도 수행할 수 있으며 장비의 해외 수출 역량 향상에도 기여할 수 있다.

에기연은 태양광연구센터를 통해 아직 국제 공인 표준이 없는 탠덤 태양전지 측정 영역의 국제 표준화를 선점할 계획이다. 

국내 기업 현안 대응과 탄소중립기술개발 로드맵에 따른 혁신 기술 개발, 전문 인력 양성과 일자리 창출도 추진할 예정이다.

태양광연구센터는 500억원(국비 245억원, 지방비 225억원, 에기연 30억원)이 소요됐다. 

부지면적은 2976평, 건물연면적은 2380평으로 에기연이 운영하고 대전테크노파크, 충남대, 고려대가 참여한다. 

27일 오후 2시에 열린 준공식에는 김상협 탄소중립녹색성장위원회 위원장, 이호현 산업부 에너지정책실장, 장호종 대전시 부시장, 이창근 에기연 원장, 황주호 한수원 사장, 이상훈 에너지공단 이사장, 김기수 충남대 총장대행 등 재생에너지 산학연 관계자 100여 명이 참석했다. 

김상협 탄소중립녹색성장위원장은 "태양광은 탄소중립에 중추적 역할을 하는 무탄소에너지 기술 중 하나"라며 "연구센터가 차세대 기술 개발 테스트 베드로서 국가 탄소중립 뿐만 아니라 기후 테크 육성, 국내기업들의 세계시장 진출에 크게 기여하기를 기대한다"고 강조했다.

이호현 산업부 에너지정책실장은 “태양광산업이 글로벌 경쟁 우위를 확보하기 위해서는 차세대 고효율 태양전지 기술 선점이 무엇보다 중요하다”며 “연구센터가 차세대 태양광 기술 개발의 거점으로 국내 산업의 글로벌 경쟁력 확보에 앞장서길 바란다”고 말했다.

이창근 에기연 원장은 "태양광 오픈 이노베이션 플랫폼이라는 연구센터 구축 취지에 맞게 한층 강화된 산학연 융합연구로 국가 성장 동력 창출, 대한민국의 태양광 기술 선도에 이바지하겠다“고 밝혔다. 

한편, 태양광연구센터 제조라인에 있는 ▲상용 실리콘 태양전지(PERC) ▲전하선택형 태양전지(TOPcon) ▲이종접합 태양전지(HJT) ▲탠덤 태양전지는 향후 국내기업이 중국기업을 상회할 기술적 요건들이다.  

상용 실리콘 태양전지(PERC. Passivated Emitter Rear Contact)는 상용 실리콘 태양전지 기술로 70% 이상의 점유율로 시장을 선도하고 있다.  태양전지 내 표면 재결합을 억제하는 기술을 적용하여 효율을 높인 기술이다. 

전하선택형 태양전지(TOPcon. Tunnel Oxide Passivated Contact)는 실리콘 태양전지 구조 내에 얇은 산화막을 삽입하여 변환효율을 높인 기술로 한화솔루션 큐셀 부문은 지난 2월 5일 국내 기업 최초로 탑콘 제품을 출시했다. 

최근 시장점유율은 약 10% 수준이지만 향후 10년 후인 2033년까지 60% 증가가 예상돼 시장의 주류가 될 것으로 전망된다. 

이종접합 태양전지(HJT. Heterojunction Technology)는 단결정 실리콘에 비정질 실리콘 박막을 더한 구조로 광전변환시 표면에너지 손실을 줄여 효율을 높이는 기술이다. 

HD현대에너지솔루션이 2026년 양산을 목표로 개발 중이며 현재 10% 미만의 세계 시장점유율을 갖고 있으나 향후 10년 내 25%의 점유율을 가질 것으로 전망된다. 

탠덤 태양전지는 단일 접합 태양전지의 한계 효율(<30%)을 극복하기 위해 두 개 이상의 서로 다른 밴드갭을 가진 태양전지를 적층해 빛의 이용률을 높인 기술이다. 

TOPCon이나 HJT 태양전지를 하부 실리콘 소자로 활용하는 페로브스카이트/실리콘 탠덤 구조가 초고효율 상용화를 위해 주목받고 있다.