한국 태양광 발전 산업의 현황과 전망
Solar Photovoltaic Industry in Korea: Current Status and Perspectives
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Abstract
세계적으로 재생에너지에 대한 관심과 관련 산업이 최근 급격하게 증가하고 있다. 태양이 사라지지 않는 한 거의 무한한 에너지 자원을 공급받을 수 있으며, 발전과정 자체만 봤을 때 이산화탄소가 발생하지 않는다. 하지만 태양광 발전은 낮은 경제성, 폐패널의 처리 문제, 설치에 따른 환경 파괴, 생산과정에서 유해 물질 발생과 같은 여러 근원적인 문제에 직면해 있다. 본 총설에서는 국내외의 태양광 발전의 현황을 살펴보고 이를 바탕으로 한국 태양광 정책이 나아가야 할 방향을 제안하였다. 1) 낮은 경제성을 극복하기 위해 규모의 경제를 이루기 위한 대규모 발전사업을 추진하여야 한다. 2) 태양광 발전의 산림 훼손을 방지하기 위해 기존의 건물이나 공간을 활용해야 한다. 3) 유해 물질 저감 및 폐패널 재활용에 대한 친환경적인 기술을 개발하기 위해 국가와 기업의 적극적인 지원과 투자가 필요하다. 4) 태양광 사업의 유해 물질에 대한 정보공개와 관리에 관한 제도적인 시스템을 확립해야 한다.
Trans Abstract
Globally, interest in renewable energy and related industries are rapidly increasing in recent years. In solar power generation, almost unlimited energy resources can be supplied as long as the sun does not disappear, and carbon dioxide is not generated when looking at the power generation process itself. However, photovoltaic power generation faces several fundamental problems such as low economic feasibility, disposal of waste panels, environmental destruction due to installation, and generation of harmful substances in the production process. In this review, the current status of photovoltaic power generation is reviewed and, based on this, the direction for Korea's photovoltaic policy is suggested. 1) In order to overcome low economic feasibility, large-scale power generation projects should be promoted to achieve economies of scale. 2) Existing buildings or spaces must be utilized to prevent forest damage from photovoltaic power generation. 3) Active support and investment from the state and companies are needed to develop eco-friendly technologies for reducing hazardous substances and recycling waste panels. 4) An institutional system for information disclosure and management of harmful substances for solar energy projects should be established.
1. 서 론
전 세계적으로 기후 위기에 대응하기 위하여 저탄소 경제로의 이행이 가속화됨에 따라, 신재생에너지에 대한 관심은 더욱더 커지고 있다. 저탄소 경제 이행을 위하여 환경에너지 분야에서 다방면의 시도가 이뤄지고 있으며[1-9], 태양광 발전은 그 중에서도 매우 중요한 기술이다.
태양에너지는 거의 고갈되지 않고 오염물질이나 온실가스를 배출하지 않는 매우 친환경적인 에너지원이다. 머나먼 태양으로부터 지구까지 전자기파인 태양 복사(solar radiation)의 형태로 태양 에너지가 전달된다. 태양 복사는 다양한 파장으로 이뤄진 전자기파로서, 지구에서는 빛과 열 에너지의 형태로 태양열 난방(solar heating), 태양광 발전(solar photovoltaics), 태양열 발전(solar thermal power generation), 용융염 발전(molten salt power generation) 및 인공 광합성(artificial photosynthesis)과 같은 다양한 첨단의 기술에 이용될 수 있다.
태양 에너지를 전기로 변환하는 방식에는 두 가지가 있다. 태양 복사를 열의 형태로 변환하여 전기를 생산하는 태양열 발전 방식과 태양 복사를 태양전지를 이용하여 바로 발전을 하는 태양광 발전 방식이다. 일반적으로 두 기술은 혼동되어 사용되기도 하며, 태양열을 이용한 발전 방식은 무시되는 경향도 있다. 대부분 우리 주변에서 쓰는 방식은 후자이기 때문이다.
태양광 발전은 거의 무한하고 친환경적인 태양 에너지와 발전을 위한 설비가 매우 단순하며 태양광 발전소와 사용 장소의 거리가 근거리에 위치하여 송전 손실이 거의 발생하지 않는다. 또한, 태양광 발전 시스템을 운영하는데 있어 연료를 공급해야 할 필요가 없으며 보수 및 유지 관리의 수요가 타 시스템에 비해 상대적으로 적다[10]. 따라서 현재 가장 대중적인 재생에너지 발전 방식으로 자리잡고 있다. 2021년 세계 태양광 발전 누적설치용량은 약 884.5GW로 집계되었다. 현재 국내에서도 온실가스 감축 목표를 달성하기 위해 ⌜재생에너지 3020 이행 계획⌟의 정책을 세워, 2030년까지 재생에너지의 비중을 20%로 높일 계획이다.
2021년 국내 발전설비 용량은 2020년 129GW보다 5GW 증가한 134GW이다. 전체 발전기 대수는 100,215대로 전년대비 22,937대가 증가하였다. 전체 발전 설비용량에서 신재생에너지는 전년도의 3%가 증가한 19%를 차지했고, 그 중 태양광이 75%, 풍력이 7%를 차지하였다[11]. 정부의 적극적인 지원으로 태양광 발전 사업자는 증가하고 있다. 그러나 태양광 발전 시설의 증가로 인하여 여러 가지 문제점들이 드러나고 있다.
첫째, 태양광 발전의 낮은 경제성이다. 국제에너지기구(IEA)에서의 2020년도 발전원별 균등화 발전원가를 보면 원자력 53.30USD/MWh, 석탄발전 75.59USD/MWh, 가스복합 발전 86.76USD/MWh, 태양광 98.13USD/MWh, 육상풍력 113.33USD/MWh, 해상풍력 160.98USD/MWh으로 아직도 태양광 발전은 탄소배출을 하지 않는 원자력 발전보다 가격 경쟁력이 낮다(Fig. 1).
둘째, 태양광 폐기물 처리의 기술적 제도적 어려움이다. 한국의 폐패널 발생량이 2023년을 기점으로 매우 증가할 것으로 예상된다. 그러나 국내에는 태양광 폐기물 처리 방법이 명확하게 제도화되어 있지 않다. 나아가 태양광 폐기물의 처리 및 재활용 기술과 관련 업체 역시 부족한 실정이다.
셋째, 태양광 발전 단지 건설에 의한 산림 파괴이다. 국내에서는 비교적 저렴한 산지에 태양광 발전을 설치하기 위해 대량 벌목을 함으로써 산림 파괴가 발생한다. 또한 산지에 태양광 발전소를 짓는 것은 산사태의 원인이 되기도 한다.
넷째, 태양광 패널 생산 과정에서 유해 화학 물질의 사용과 발생이다. 실리콘 태양광 패널의 제조과정에서 인체에 유해한 사염화규소가 발생한다. 이외에도 다양한 유해 물질이 공정 과정 중 이용되며 공장 근로자는 이러한 유해 물질에 노출되기 쉽다.
태양광 발전은 재생에너지 포트폴리오에서 가장 큰 부분을 차지하는 매우 중요한 발전 방식이다. 태양이 사라지지 않는한 거의 무한한 에너지 자원을 공급받을 수 있으며, 발전과정 자체만 봤을 때 이산화탄소가 발생하지 않는다. 하지만 태양광 발전은 낮은 경제성, 폐패널의 처리 문제, 설치에 따른 환경 파괴, 생산과정에서 유해 물질 발생과 같은 여러 근원적인 문제에 직면해 있다. 본 총설 논문을 통해 태양광 발전의 현황에 대해서 심도 있게 분석하고, 국내외의 태양광 발전에 대한 현황과 정책을 파악하여, 이를 바탕으로 한국이 나아가야 할 방향에 대해 모색하고자 한다.
2. 본 론
2.1. 태양광
태양광 발전은 전자기파인 태양광을 태양광 전지를 이용하여 전기 에너지로 변환시키는 기술을 말한다. 태양광 전지가 태양의 빛을 받으면 광전효과를 통해 전자의 이동을 촉진시키며, 전자의 이동에 의해 전자 이동의 역방향으로 전류가 발생된다.
태양광 발전은 태양전지로 구성된 모듈, 전력변환장치 그리고 축전지로 구성된다. 태양전지는 N형 반도체와 P형 반도체를 접한 구조로 되어 있고, 이 2개의 반도체 부분의 경계 부분을 PN 접합이라고 한다. 태양빛이 태양전지에 흡수되면 빛이 지닌 에너지에 의해 반도체 내부에서 정공(+)과 전자(-)를 갖는 입자가 발생하여 자유롭게 태양전지 내부를 움직인다. 전자는 N형, 정공이 P형 쪽으로 모이게 되면 전위가 발생하며, 전지의 앞, 뒷면에 붙인 전극에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 된다.
1세대 태양전지는 결정질 실리콘 태양전지로 단결정과 다결정으로 나눠진다. 단결정 실리콘 태양전지의 경우 실리콘 순도가 높아 18-19%의 에너지 효율을 가진다. 반면, 다결정 실리콘 태양전지는 상대적으로 순도가 낮아 에너지 효율이 16-17%로 다소 낮다. 그러나 단결정 실리콘 태양전지보다 제조공정이 간단하고 단가가 낮아 실리콘 태양전지가 수요의 80%를 차지한다[13].
2세대 태양전지인 박막 태양전지는 기판 위에 빛을 흡수할 수 있는 반도체 소재를 증착하여 제작한다. 박막 태양전지는 저가의 기판을 사용하고, 공정이 1세대 태양전지보다 상대적으로 간단하다. 또한, 결정질 실리콘 태양전지보다 광 흡수율이 높아 얇은 두께인 1-2 µm로도 제조가 가능하다. 국내에서는 주로 1세대 태양전지를 사용했지만 삼성 SDI, LG 이노텍, 일본의 Solar Frontier 등 기업에서 2세대 태양전지 개발을 시도하고 있으며, Solar Frontier는 14%의 변환효율을 발표하고 상용화에 성공하였다.
태양광 발전의 핵심은 태양전지 패널인 인버터와 모듈(module)이다. 인버터는 태양전지에서 생산하는 전류인 직류를 전선으로 보낼 수 있는 교류로 바꾸는 역할을 한다. 일반적으로 태양광 발전에 사용되는 군청색 패널 한 장씩을 모듈이라고 한다. 모듈을 자세히 살펴보면 작은 판으로 구성되는데 이를 셀(cell)이라고 한다. 주로 태양전지를 이루는 기본단위를 말하며, 태양전지는 셀을 조립하여 모듈을 형성하고 이 모듈들을 연결하여 어레이(Array)를 만든다[14].
태양광 발전에 영향을 미치는 것은 기상 요소(온도, 일사량), 지리 요소(지형, 설치 위치), 설비요소(모듈의 경사각)가 있다[15].
(1) 기상 요소
태양광 발전에 적합한 기후는 많은 일사랑을 가진 맑은 날씨이며 최적의 온도는 25℃이다. 흐리거나 비가 오는 날씨는 일사량이 부족하여 태양광 발전량이 비교적 적다. 여름철에는 봄철보다 일사량이 적고 일조시간이 짧으며 구름이 많다. 또한, 모듈 온도가 상승해 발전효율이 저하되어 발전량이 감소할 수 있다. 즉, 일사량, 일조시간, 구름의 양이 복합적으로 작용하여 태양광 발전량에 영향을 미친다.
(2) 지리 요소
45개 지역에 설치된 약 1,500개의 태양광 발전 데이터를 분석한 결과 위도가 낮아질수록 발전 효율이 향상하는 것을 확인했다. 위도가 낮을수록 낮의 길이가 길며 태양의 고도가 높다. 따라서 위도가 낮을수록 태양광 발전에 유리하다.
또한, 해발고도 역시 태양광 발전에 영향을 준다. 해발높이에 따른 효율을 분석하기 위해서 전국 23개 지역에 설치된 태양광 발전소의 약 1,000개의 실증 발전데이터를 분석해보면 해발고도가 높아질수록 발전량이 증가함을 확인할 수 있다. 그 이유는 고도가 높아질수록 지표가 방출하는 복사열의 영향권에서 멀어지기 때문에 온도가 내려가 태양광 시스템의 설비요소에 영향을 덜 주기 때문이다.
(3) 설비요소
모듈 경사각은 태양광 발전효율에 많은 영향을 미치고 있으며, 태양전지 모듈과 태양광선의 각도가 90°일 때 가장 높은 효율을 가질 수 있다. 일반적으로 고정식 태양광 발전 시스템에서 사계절 평균을 고려하여 설치지역 위도의 모듈 경사각을 설치할 경우 대략적인 최대 발전효율을 얻을 수 있다. 고정식 태양광 발전 시스템을 지역별로 구분해보면 남부지방의 경우 30°, 중부지방의 경우 33°에서 최적 경사각을 나타내고 있다[16].
2.2. 국내 태양광 발전 현황
2.2.1. 국내발전여건
그린피스 한국사무소는 최근 5년 동안 태양광 시장에서 가장 큰 발전을 보인 독일보다 한국의 자연조건이 월등히 좋은 것으로 말했다. 진주, 목포, 서산에는 5MW 이상의 대규모 태양광 단지 조성이 가능하다. 우리나라는 태양광 설비에 충분한 조건을 가진 것으로 볼 수 있다. 하지만 한국의 연평균 일사량은 1,459 kWh/m2 임에도 불구하고, 이보다 낮은 일사량을 가진 일본과 독일은 2021년도 태양광 누적 설치량 세계 4위, 6위로서 한국을 압도하고 있다[17]. 우리나라와 유사한 일사량을 가진 중국 또한 세계 1위 태양광 설치 성과를 가지고 있다.
2.2.2. 국내 태양광 생산량, 발전량 및 발전설비용량
(1) 에너지 생산량
에너지 생산량은 전력량, 열, 수송까지 포함해 공급한 에너지 양으로서, 태양광 에너지 생산량을 석유환산톤(toe)으로 나타내면, 2016년 1,092,832toe, 2017년 1,516,349toe, 2018년 1,977,148toe, 2019년 2,787,935toe로 해마다 증가하여 2020년 4,155,969toe를 생산하였다. 이는 2016년 대비 약 380% 증가한 수치이다(Table 1).
(2) 발전량
한국의 태양광 에너지 발전량은 2016년 5,122,441MWh였으며 2017년 7,056,219MWh, 2018년 9,208,099MWh, 2019년 12,996,018MWh로 생산량과 마찬가지로 해마다 증가하여 2020년 19,297,854MWh에 이르렀다. 4년 동안 4배가 증가한 것이다.
(3) 누적발전용량
누적 발전용량은 2016년 4.5GWh, 2017년 5.8GWh, 2018년 9.1GWh, 2019년 11.8GWh, 2020년 17.3GWh로 산출되었으며 이 또한 해마다 증가함을 볼 수 있다.
(4) 신규보급량
신규보급량은 2016년 909,218kW, 2017년 1,362,490kW, 2018년 2,367,202kW, 2019년 2,789,044kW, 2020년 4,658,157kW로 신규보급량 또한 해마다 증가하였다.
2.3. 태양광 발전 사례
2.3.1. 대규모 태양광 프로젝트 사업
(1) 솔라시도 태양광 발전 단지
솔라시도 태양광 발전 단지는 전라남도 해남에 있는 태양광 발전 단지로, 발전용량 98.397MW, 에너지 저장 장치(ESS)는 최대용량 306.27MWh 규모를 가진다. 하루에 생산할 수 있는 전력량은 354MWh이며 솔라시도 태양광 발전 단지에서 생산한 전력으로 26,875가구가 생활이 가능하다[19]. 솔라시도는 사용 전력량의 100%를 태양광 생산 전력을 통해 조달하겠다는 RE100 비전을 세우며 본격적으로 “한국형 그린 뉴딜”의 핵심 과제인 친환경 에너지 산업단지 조성에 박차를 가했다[20].
(2) 영광 광백태양광 발전 단지
영광 광백태양광 발전 단지는 소금산업 침체로 문을 닫았던 폐염전을 이용하여 자연 훼손을 최소화했다. 크기는 36만 평으로 이는 축구장 100여 개의 크기에 해당한다. 100MW급 설비이며 에너지 저장 장치(ESS)의 용량은 312MWh이다. 광백태양광 발전 단지에서는 1년간 영광군 가구의 2.3배에 달하는 6만 2,000 가구가 1년간 쓸 수 있는 139GWh의 전력을 생산할 수 있다. 광백태양광 발전 단지의 모든 태양광은 인버터를 제외한 주요 기자재들을 국산 제품으로 사용하고 있으며 공사 역시 현지 기업 위주로 시행하였다. 이러한 방법들로 지역경제 활성화에 기여를 하였다는 특징이 있다. 발전소를 준공하는 과정에서 지역 주민과의 갈등이 있었지만, 주민 요구를 수용하고 사업에 적극적으로 참여시키는 방법을 통해 갈등을 해결하였다. 이 과정에서 업체와 주민들은 2MW 규모의 염전 주민발전소 사업을 함께 추진하였다.
(3) 신안 태양광 발전단지
신안 태양광 발전단지는 폐염전 부지를 활용한 사업으로 4인 가구 기준으로 연간 4만 9000가구가 사용 가능한 209.7GWh의 전력을 생산할 수 있다. 설비용량은 단일 사업자 기준 최대인 150MW로 발전소가 운영되는 20년 동안 410톤의 미세먼지와 180만톤의 온실가스 감축에 기여할 수 있다. 또한, 신안 태양광 발전단지는 현재 추진된 주민참여형 사업 중 주민 투자가 가장 많이 이루어진 사업으로 총 2,875명의 주민이 128억원을 투자하였다. 이 사업으로 설립된 발전소의 전력판매 수익 중 26억원을 주민들에게 지급하여 농촌 경제 활성화에도 기여할 예정이다[21].
2.3.2. 건물 일체형 태양광 시스템 (BIPV, Building Integrated Photo Voltaic)
「신에너지 및 재생에너지 개발･이용･보급 촉진법」에 따라 연면적 1,000 m2 이상의 건축물에 대하여 예상 사용량의 공급 의무비율 이상을 신재생에너지로 공급하도록 의무화하는 ‘신재생에너지 설치 의무화 사업’이 시행되고 있다. 이에 따라 건축물에 태양광 모듈을 설치하여 건축 부자재의 역할, 기능과 발전을 동시에 수행할 수 있는 건물 일체형 태양광 시스템에 이목이 집중되고 있으며 국내 시장 수요는 2020년 약 1,298억원에서 연평균 59%씩 증가하여 2023년에는 약 5,218억원에 도달할 것으로 전망된다[22]. 실제로, 한화그룹 본사 사옥은 빌딩의 동쪽과 남쪽 외관에 건물 일체형 태양광 발전시스템(BIPV)과 태양광 패널을 옥상에 설치해 하루 약 300 kWh의 전력을 생산하고 있다[23].
2.3.3. 농촌 태양광 발전 사업
농촌 태양광은 한반도 최대 곡창지대인 전라북도를 포함해 전국의 농지 및 산지에 분포 되어있다. 농촌 태양광은 입지에 따라 산지 태양광과 농지 태양광으로 나눌 수 있으며 농촌 태양광 발전사업은 농촌 지역의 주민 수용성 제고가 가능하고 농업인의 경제적 이익에 보탬이 될 수 있다. 이러한 점에서 기존의 외지인 중심의 태양광 보급사업과 차별성이 있다[24]. 그러나, 산지 태양광의 경우 토사 유출과 이로 인한 농경지 훼손이 발생할 수 있으며 농지 태양광의 경우 철새도래지인 갯벌이나 기수역 주변에 설치하는데 이는 조류 충돌 같은 서식 환경 영향을 유발할 수 있다는 단점이 있다[25].
2.4. 태양광 발전의 문제점
2.4.1. 경제성
(1) 태양광 발전 설비비용(CAPEX, Capital Expenditures)
발전설비비용은 직접비, 간접비와 토지비로 나뉜다. 직접비는 모듈, 인버터, 접속반, 수배전반, 모니터링, 토목공사, 구조물공사, 전기공사(전기실 포함)를 포함한 직접재료비와 설치와 시공에 투입되는 인력에 대한 직접노무비로 구분된다. 간접비는 태양광 발전설비를 개발하는 단계에서 필수적으로 투입되는 설계와 감리, 개발행위인허가, 지역발전비, 진단과 검사, 일반관리비, 금융비용, 보험료 등을 포함한다. 태양광 발 전설비비용은 100W 기준 1,513천 원/kW, 1MW 기준 1,346천 원/kW, 3MW 기준 1,239천 원/Kw으로 산출된다. 3MW 기준 설비비용이 100kW 기준 대비 약 18% 낮은 것으로 확인되며, 이는 규모가 커짐에 따른 경제적 비용절감 효과인 것으로 판단된다. 특히 직접비의 가장 높은 비율을 차지하는 모듈은 100W 기준 400천 원/kW, 1MW 기준 391천 원/kW, 3MW 기준 381천 원/kW으로 산출된다.
(2) 태양광 연간 운영유지비용(OPEX, Operating Expenditure)
연간 운영유지비용은 전기사업법의 전기안전관리자 선임기준에 따른 인건비용, 발전시설 안전에 대한 보험비용, 유지관리 및 보수비용, 인버터 수명 주기에 따른 인버터 교체비용으로 구성된다. 연간 운영유지비용(OPEX)은 100 kW 태양광의 경우 연간 290만원(설비비용의 1.9%), 1MW는 2,198만원(설비비용의 1.6%), 3MW는 6,965만원(설비 비용의 1.9%)이 소요되는 것으로 나타났다. 태양광은 운영 중에 발생하는 기기의 파손이나 고장으로 인해 손실되는 발전량이 많다. 따라 발전 시 운영 및 유지관리가 발전효율 및 발전량에 미치는 영향이 크다[26].
(3) 신재생에너지 균등화 발전원가 비교 (LCOE, Levelized cost of electricity)
국제에너지기구(IEA)에 의하면 2020년 발전원별 균등화 발전원가는 원자력 53.30USD/MWh, 석탄발전 75.59USD/MWh, 가스복합발전 86.76USD/MWh, 태양광 98.13USD/MWh, 육상 풍력 113.33USD/MWh, 해상풍력 160.98USD/MWh으로 측정된다.
2.4.2. 폐패널 처리 문제
태양광 패널의 실제 사용 기간은 20년에서 30년 정도이며 평균적으로 매년 0.3-0.9%의 효율 저하가 발생하여 폐패널이 된다. 폐패널이란 재사용이 가능한 상태로 배출되어서 중고로 판매되는 ‘중고 패널’과 재사용이 불가능한 상태로 매립 처분되는 ‘폐기 패널’을 모두 포함한다. 국내 태양광 폐패널의 형태로는 다음과 같이 2가지가 있다[27].
(1) 사용 후 발생한 폐패널: 주로 주택, 공공기관, 발전소 등에서 발생하며 고장 등으로 인한 교체와 사용 만료, 리모델링 등으로 인해 배출되는 경우
(2) 공정부산물: 셀이나 패널 제조업체에서의 제조 공정 중 발생하는 경우
태양광 산업 성장과 동시에 발생한 폐패널 처리 문제 또한 크게 두드러졌다. 2020년 기준 다양한 원인으로 발생한 폐패널의 누적된 규모가 618톤이 넘으며 이는 앞으로도 급격하게 증가할 것으로 보인다. 특히, 현재 1세대 태양광 발전소의 수명 만료를 앞두고 있어 폐패널 발생량이 2030년 8만 7,124톤, 2045년 155만 3,595톤으로 급증할 것으로 전망한다. 이러한 이유로 태양광 발전이 친환경 재생 에너지인지에 대한 의문이 꾸준히 제기되었다. 태양광 폐패널은 관리제도의 부족, 재활용 기술 개발 부족 문제 등이 있다.
현재 국내에는 사용이 만료된 태양광 시설 처리 방법이 명확하게 제도화되어 있지 않으며, 관련 통계관리도 미흡하다. 현재 처리 규정이 명확하지 않은 이유로 패널이 파손되면 배출 사업자에 의해 그대로 방치되거나 땅에 매립된다. 또한 현행법상 ⌜폐기물관리법⌟의 제18조 제3항에 따라 폐패널을 배출, 수집, 운반 및 재활용하거나 이를 처분할 때 사업장의 폐기물 수집, 운반업자가 운반하여야 하며 일정량 이상 되면 올바로(Allbaro) 시스템에 입력하여야 하지만 제대로 시행되지 않고 있다.
현재 태양광 폐패널 재활용 기술 및 업체가 부족하다. 태양광 폐패널은 주로 단순 매립 처분되고 있으며 태양광 생산 및 설치에 집중할 뿐 재활용에 대한 투자나 연구는 상대적으로 많이 이루어지지 못했다. 그러한 이유로 폐패널의 재활용 기술을 가진 업체 또한 현저히 부족한 실정이다. 국내에서 폐패널을 수집하여 재활용하는 곳은 연간 처리량이 3,600t 수준에 불과한 충북 진천의 민간 업체 한 곳뿐이다[28].
2.4.3. 산림파괴와 산사태
국토 중 70%가 산지인 우리나라에서 태양광 발전사업을 하는 많은 이들은 넓은 부지를 가지며 비교적 저렴한 산지에 태양광 발전소를 짓는다. 산림청에 의하면 2017년부터 2020년까지 총 3년 동안 산지에 태양광 발전소를 설치하기 위해 사용된 면적은 5,014ha로 여의도 면적의 17배에 해당한다. 그러나, 산지에 설치하게 되면 환경문제를 유발할 수 있다. 산지에 태양광 발전소를 설치하기 위해 송전선로 및 진입도로, 부지를 공사하게 되고 이로 인해 지형의 변화 또는 자연환경 훼손, 토사의 유출 등의 환경문제가 발생한다. 또 공사 중에 나무들을 베어내게 되는데 숲은 지구온난화의 원인인 온실가스를 흡수하고, 생태계 다양성을 지키는 데에 필수적이다. 그리하여 태양광 발전을 이유로 이루어지는 대량 벌목과 숲의 훼손은 환경을 파괴하는 행위일 뿐이라는 의견이 다수 존재한다[29].
산지에 태양광 발전소를 짓는 것은 산림을 훼손할 뿐만 아니라 산사태의 원인이 되기도 한다. 산림청에서는 산사태 발생확률을 5개의 등급으로 분류했고, 1~2등급일 때 산사태가 발생할 확률이 가장 높다. 현재 산지에 설치된 태양광 발전시설 1만 2천 527개소 중 922개(7.4%)의 발전소가 산사태 위험지역인 1~2등급 지역에 해당한다[30]. 정부는 산지 태양광 설비로 인한 문제를 잠재우기 위해 관련된 규제를 지난 2018년 이후 한층 강화했다. ⌜산지관리법⌟의 내용 중 산지 전용 허가 대상이었던 태양광 발전을 산지 일시사용 허가대상으로 전환하고, 보전산지 내 태양광 설치도 금지했다. 그러나, 2020년 7월에서 8월까지 일어난 27건의 태양광 발전 산사태 중 5건은 태양광 규제를 강화했던 2018년 7월 이후에 설치된 태양광 설비였다[31].
2.4.4. 유해 물질 문제
국내에서는 태양광 패널로 실리콘계를 사용한다. 실리콘 패널에 필요한 잉곳을 제조하는 공정에서 사염화규소가 발생한다. 사염화규소는 ‘염소화 반응’ 단계에서 생성되며, 피부에 닿으면 수포를 유발하고 대기에 퍼지면 심각한 폐 질환을 발생시킨다. 따라서 사염화규소는 생산과정 중에 모두 씻어내야 하며 공장에서도 철저히 관리하여야 할 대상이다. 사염화규소 뿐만 아니라 태양광 웨이퍼 제작 시 SiH4, SiHCl, HF, HNO3 등 유해인자가 발생한다[32].
공장 근로자는 PV 제조 시 발생하는 잔류물질에 주로 노출된다. 작업자에게 가장 노출되기 쉬운 경로는 증기 또는 먼지의 흡입이며 유출이 발생하면 직접 접촉을 통해 흡입될 수 있다. 또한 제조 환경 외부의 사람들은 공기 배출, 화재 또는 폭발 후 우발적인 방출에서의 흡입을 통해 화학물질에 노출될 수 있다[33].
현재 국내에서 쓰이는 실리콘 기반 패널 이외에 해외에서 사용되는 박막 태양전지의 공정에서도 유해 물질이 배출되기도 한다. 예를 들어 일부 태양광 패널은 전기를 생성하는 소자로 텔루르화 카드뮴이 사용되는데, 여기에 포함된 카드뮴이 토양을 오염시킬 수 있다.
이러한 유해물질은 제조과정에만 국한된 문제가 아니다. 환경부가 분석한 폐패널 함량분석에서는 납, 카드뮴, 알루미늄, 희토류 등 태양광 패널의 원료로 사용되는 일부 중금속이 함유된 것으로 나타났다. 이렇게 파손된 패널이 태양빛, 비 등에 장기 노출된다면 중금속 지속 용출 등의 가능성이 있다[34].
2.5. 태양광 발전 문제 해결방안
2.5.1. 태양광 경제성 해결방안
(1) 대용량 태양광 발전사업 추진
현재 태양광 발전설비 비용은 1,513천원(100kW 기준), 1,346천원(1MW 기준), 1,239천원(3MW 기준)으로 산정된다. 가격 비교를 진행하였을 때 3MW 설비비용이 100kW 설비비용에 비해 18% 정도 낮음을 알 수 있다. 즉, 대용량 태양광 발전사업을 추진하는 것이 높은 경제성을 가질 것으로 판단된다.
(2) 태양광 발전의 기술 향상
한국전력거래소에 의하면 2020년 에너지원별 균등화 발전 원가는 태양광 155.1원/kWh, 육상풍력 169.9원/kWh, 해상풍력 282.1원/kWh, 연료전지 220.0원/kWh으로 산정되었다. 2040년 전망된 균등화 발전원가는 태양광 79.3원/kWh, 육상풍력 137.3원/kWh, 해상풍력 139.4원/kWh, 연료전지 151.9원/kWh으로 예측된다(Table 2). 태양광 발전의 균등화 발전단가가 큰 폭으로 감소한 것을 알 수 있으며 이는 기술의 발전에 따른 결과로 예측된다. 이 예측을 바탕으로 태양광 발전의 기술이 향상된다면 높은 경제성을 확보할 수 있다.
2.5.2. 폐패널 해결방안
(1) 폐패널 회수 및 처리 시스템 구축
환경산업기술원과 환경부는 제조사가 재사용과 재활용을 할 수 있는 제품을 만들 수 있도록 초기에 회수와 처리를 위한 시스템을 구축해야 한다고 말한다. 특히 지방자치단체와 사업자로부터의 재활용 시스템의 정비가 필요하다. 예를 들어 지역별 폐전기/전자제품 수집소 및 폐가전제품 재활용센터 등을 거점 회수지점으로 지정할 수 있다. 국내에서는 환경부가 폐패널을 효과적으로 처리하기 위해 2023년부터 태양광 폐패널을 포함한 23개 품목에 ⌜생산자책임 재활용제도(EPR)⌟의 적용을 확대하기로 했다. 생산자책임재활용제도(EPR) 시행 기관은 산하기관인 한국전자제품자원순환공제조합이며 이 제도에 따르면 태양광 제조사는 일정량의 폐패널을 재활용해야 하며 폐기물 분담금 납부가 의무화된다[36,37].
또한, 태양광 폐패널 재활용 의무를 시행하지 않는 수입사 및 제조사는 727원/kg의 부과금을 납부해야 한다. EPR제도가 정상적으로 시행된다면 재활용 산업의 활성화로 재활용 시설 용량이 보다 확대되어 갈 것으로 산업부는 전망하고 있다[38].
(정책이 시행되기 전 생산자와 정부의 의견 교류가 필요하다고 한다. 특히, 중소기업의 생산자 경우 처리기술이 미비하여 지자체가 중간 역할을 수행함으로써 정부의 지원을 유도해야 한다.)
(2) 폐패널 재활용 기술 개발
환경산업기술원과 환경부는 태양광 패널을 제조/설치하는 기술뿐만 아니라 저비용으로 폐패널을 재사용 및 재활용할 수 있는 기술이 개발되어야 한다고 말한다. 현재 한국에너지 기술연구원에서 태양광 폐패널 저비용 재활용기술을 개발하여 사업화가 가능하다고 예상되고 있다. 그리고 이미 유럽, 일본 등 해외에서도 기술을 개발하여 실제로 활용되고 있으며 국내에서도 이와 같이 재활용 기술 개발이 충분히 이루어질 필요가 있다. 추가로 개발 시에는 폐패널의 자원 가치 및 환경 유해성 평가와 철거/운반/처리 시 발생하는 비용도 고려해야 한다.
(3) 폐패널 재사용 시장 마련
패널의 재사용을 통해 수명을 연장할 수 있다. 한국환경연구원에 의하면 현재 발생된 폐패널의 재사용 인증기준이 없어 국내에서는 재사용이 어려운 상황이다. 따라서 인증기준이 필요하지 않은 동남아시아, 중동과 같은 제3국으로 수출되고 있는 것으로 분석된다. 만약 제3국에서 수요가 없다면 재사용 패널은 방치될 수 있는 상황에 처한다. 따라서 국내 재사용 시장을 구축하기 위해 재사용 패널의 인증기준이 마련되어야 하고 수요처 확보가 필요하다[39].
(4) 폐패널 통계관리 시스템 구축
환경산업기술원과 환경부는 폐패널은 향후 급증할 것으로 예상되고 있어 적정관리 및 인프라 구축 관련 통계관리가 선행되어야 한다고 말한다. 통계관리 시스템을 구축하여 폐패널 발생량, 처리량을 인지하고 이를 바탕으로 앞으로의 전망치를 예상한다면 향후 급증하는 폐패널을 체계적으로 관리 및 대처할 수 있을 것이다. 이후 통계관리 시스템을 사용하기 위해 제조업체, 시공업체 등 관련 사업장에서 폐기물 분류코드를 인지할 필요가 있으며 3자계약(배출자-운반자-처리자) 원칙에 따라 재활용업체의 계약이 필요하다.
2.5.3. 산림파괴와 산사태 해결방안
(1) 도시 내 유휴공간 및 기존 건축물 사용
태양광 발전에서 가장 먼저 고려해야 할 요소는 부지이다. 그러나 우리나라는 국토면적이 작아 태양광 발전을 설치할 충분히 넓은 면적을 찾기 쉽지 않다. 넓은 부지를 가진 산지에 태양광을 설치할 경우 산림파괴와 산사태의 문제가 뒤따라온다. 그러므로 도시 내 유휴공간 또는 기존의 건축물의 옥상에 태양광 발전을 설치하거나 건물 외벽을 이용할 수 있는 건물 일체형 태양광(BIPV)를 적극적으로 활용해야 한다. 이처럼 시민들이 쉽게 접할 수 있는 시설에 태양광 발전을 접목하면 인근 지역에 전력을 공급할 수 있다. 나아가 이러한 발전소는 시민들에게 재생에너지에 관한 관심과 이해도를 증가시킬 뿐 아니라 관광지의 역할을 수행할 수 있다. 실제 사례로는 대전 태양광 자전거 도로, 영국 솔라 브리지, 프랑스 태양광 자동차 도로 등이 있다[40].
(2) 영농형 태양광
영농형 태양광은 농업인 자신이 소유하고 있는 농지에 500kW 미만의 태양광 발전과 경작을 동시에 하는 사업으로 농업과 태양광 사업을 병행 가능하다는 점에서 농촌 태양광과 차이가 있다. ‘영농형 태양광 발전’ 보급 정책은 태양광 발전에 투입할 땅이 부족하고, 농가는 소득을 올릴 방안이 부족한 상황에서 전기생산에 따른 농촌 공동화 현상을 막는 정책이며 농촌의 소득을 증대할 수 있다. 영농형 태양광 발전에서는 농업 경작에 불리한 점과 유리한 점이 공존한다. 먼저 불리한 점으로 태양광 발전 모듈이 햇빛을 차단해 농작물에 햇빛이 부족할 수 있으며, 모듈을 지탱하는 지지대가 촘촘히 세워져 있기 때문에 경작 활동을 위한 농기계의 진입 및 활동에 제약이 있을 수 있다. 반면 유리한 점으로는 과도하게 비 또는 눈이 내릴 때 일부를 막아주는 역할을 하고 찬바람을 어느 정도 막아주어 냉해를 방지한다. 임철현 녹색에너지연구원 박사는 녹차 밭에 영농형 태양광을 설치하였고, 이 설비가 동해 피해를 20%이상 막아 생산량이 90%이상 늘어나는 실증사례를 보여주었다[41].
2.5.4. 유해 물질 해결방안
(1) 패널 제조사의 유해 물질 정보 공개 및 검색 서비스 제공
태양광 패널의 유해 물질 정보가 산업폐기물 처리업자에게 충분히 제공되지 않고, 이후 함유 여부없이 안정형 최종 처분장에 매립되고 있어 유해 물질 유출이 우려되고 있다. 함유 여부의 정확한 파악이 어려울 뿐 아니라 유해 물질 정보를 얻을 수 있는 환경이 빈약하다. 이는 배출 사업자의 유해 물질 함유 가능성 및 산업폐기물 처리업자를 위한 정보를 제공해야 한다는 인식이 부족하였기 때문이다. 따라서 첫 번째 해결방안으로 제조사 혹은 공통 홈페이지에서 유해 물질 정보를 검색할 수 있는 시스템을 구축할 필요가 있다. 이는 태양광 패널의 유해 물질 정보를 쉽게 얻을 수 있고 향후 물질의 특성에 따른 처리방안을 모색해볼 수 있다. 이런 환경을 조성하기 위해 2017년 태양광발전 협회에서 유해 물질 정보 공개에 관한 대책 검토를 요청하였고, 이 지침에 따라 태양광 패널의 유해물질 함유율을 제조사 웹사이트에 공개하기 시작하는 추세이다. 두 번째 해결방안으로 제조사의 정보 제공과 유해물질 함유 가능성에 관한 인식을 개선하는 것이다. 제조사에 유해물질 관련 프로그램을 의무화하여 인식 증대와 유해 물질의 정보 제공을 기대할 수 있다[42].
(2) 유해 물질량 감소를 위한 연구 개발
태양광 패널의 유해 물질 문제를 해결하기 위한 가장 근본적이고 실질적인 방안은 유해 물질의 양을 줄이는 것이다. 예를 들어, 박막 패널을 사용하고 있는 해외에서는 현재 CDS 박막합성에서 독성 카드뮴의 양을 감소시킬 방안이 연구되었다. 이 방안은 화학 증착 공정에서 용액 농도와 온도를 변화시켜 카드뮴 농도를 최대 10배까지 감소시키는 결과를 얻었다. 이처럼 태양광 패널 제조 및 폐기 시 유출될 수 있는 유해 물질을 감소시키기 위한 연구가 활발히 진행되어야 한다.
(3) 유해 물질 대체제 연구 개발
마지막으로 현재 쓰이고 있는 유해 물질을 대체할 수 있는 물질을 마련하는 것이다. 이 방안은 공정에서 발생하거나 사용된 유해 물질을 열 또는 전혀 독성이 없는 신제품으로 대체하는 것으로 향후 유해 물질의 양을 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 이러한 유해 물질 대체제 개발에도 집중될 필요가 있다.
(4) 지속적인 폐패널 관리
국립환경과학원에서 파손된 패널에 대한 7가지 중금속(Cu, Pb, As, Cd, Hg, Cr, Cr6+) 용출분석 결과와 「폐기물관리법 시행규칙」에 명시된 기준을 비교하였을 때, 7가지 중금속 모두 지정폐기물 기준 이하인 것으로 분석되었다. 함량분석은 6가지 중금속 (Cu, Pb, As, Cd, Hg, Cr)을 대상으로 진행되었으며 Cu, Pb, As, Cr이 정량한계 이상으로 검출되었음을 확인할 수 있었다. 이는 폐패널이 옳지 않은 과정으로 처리될 경우 환경오염이 발생할 수 있음을 의미한다. 따라서, 폐패널의 적정처리 기술과 올바른 관리체계가 필요하다[43].
2.6. 나라별 태양광 발전 정책
태양광 정책은 태양광 시장 및 태양광 산업구조에 영향을 줄 수 있는 중요한 요소이다. 국내 태양광을 비롯한 신재생에너지 정책 방향을 살펴보기에 앞서, 한국의 현재 태양광 관련 정책과 신재생에너지 보급이 활발하게 진행되고 있는 독일, 중국, 일본, 미국 총 4개국의 정책을 서술하고자 한다.
(1) 독일
독일의 태양광 발전 관련 정책에는 재생에너지법과 발전설비 투자 대출에 대한 낮은 이자율이 있다. 먼저 재생에너지법(EEG, Erneuerbare-Energien-Gesetz)는 2000년에 제정된 법으로 발전사업자들이 태양광, 지열, 풍력 등 재생에너지원으로 생산되는 전기를 우선적으로 구매하도록 의무화하고 최소보장매입가(FIT)를 책정한 법이다. 다음으로 발전설비 투자 대출에 대한 낮은 이자율은 독일 재건은행(KfW)에서 재생에너지 발전설비 투자에 대한 대출에 대해 20년 동안 1.56%의 낮은 이자율을 적용한 금융상품으로, 이를 통해 일반 시민들의 적극적인 참여가 가능하게 되었다.
이러한 적극적인 지원정책을 통해 독일 내 태양광 발전의 규모는 2004년 1.1GW에서 2012년 32.6GW로 기하급수적인 성장을 이뤘다. 현재 독일 국민 약 850만명이 태양광으로 발전된 전기를 사용하는 중이며 이를 통해 기업은 물론 일반 시민들의 참여가 활성화되면서 신재생에너지 사업이 활발하게 이뤄지고 있다. 독일 정부는 2050년까지 재생에너지 발전량을 80%로 높이겠다고 밝혔다.
(2) 중국
중국의 태양광 발전 관련 정책으로는 공업정보화부(工業和信息化部)의 「2015년 태양광 발전 제조업 규범조건」, 환경 보호에 관한 규정, 국가에너지국(国家能源局)의 「2015년 태양광 발전소 건설방안」등 이 있다. 먼저 공업정보화부에서는 태양광 발전 산업 관리 강화 및 중국 태양광 발전 산업의 지속적인 발전을 촉진하기 위하여 일정한 조건을 제정하였다. 조건에는 태양광 발전 공정기술, 생산규모 등에 관한 기준을 규정하고 있으며 이 기준에 적합하지 못한 태양광 발전 업체들은 정부의 지원 대상에서 제외된다.
환경보호에 관한 규정에서는 태양광 발전 제조 사업을 신설하거나 개편할 시 환경영향평가 기준을 통과 해야하며, 위험 물질을 배출할 시에는 그에 상응하는 규정을 준수해야한다. 또한, SiCl4 같은 위험폐기물은 반드시 전문 업체에 위탁하여 처리하여야 한다.
국가에너지국은 태양광 발전소 건설에 관한 방안을 제시하였다. 먼저 태양광 발전소 건설 목표를 상향조정하되 각 지역이 착공할 집중식, 분포식 태양광 발전소의 총 건설규모는 신규 태양광 발전소 건설 목표를 초과해서는 안된다. 또한, 총 목표량 중 전력망 접근 및 시장판매가 용이한 지역에 건설 목표량을 우선 할당할 것으로 결정하였다.
중국 정부는 신재생에너지원을 적극적으로 추진하되 지역의 특성을 고려하여 집중형과 분산형으로 구분하여 지원하고 있다. 예시로 생산된 전력을 소비할 수 있는 능력이 높은 지역을 위주로 태양광 발전소를 건설하고 있다. 또한, 중국 내 박막 태양광전지 기업인 한넝그룹 산하 기업인 한넝홀딩스가 중국 정부의 신재생분야 정책을 지원한다면 중국 태양광 산업이 더욱 발전할 것이라고 전문가들은 평가한다.
(3) 일본
일본의 태양광 발전 관련 정책으로는 특정 공급 전기 사업자제도, 보조금 제도와 고정가격매입제도, 스쿨뉴딜정책, 공공용과 산업용 태양광 발전 보조금, 잉여전력 매입제도가 있다. 먼저 특정 공급 전기 사업자제도는 사업자가 지자체에게 토지를 빌리고, 여러 분야의 기업으로부터 제품과 서비스를 공급받는 제도이다. 이 제도를 통해 메가솔라 프로젝트 기업들이 증가했다. 메가솔라는 출력 1MW 이상의 태양광 발전 및 관련 시설의 총칭이다. 다음으로 보조금 제도와 고정가격 매입제도에 관한 내용이다. 일본 정부 보조금과 별개로 각 지자체에서도 주택용 태양광 발전 도입보조금을 지급함과 동시에 고정
가격매입제도를 도입하며 태양광 발전의 시장규모를 확대시켰다. 또한, 스쿨뉴딜정책을 통해 학교에 태양광 발전을 설치하며 생산량을 증가시켰고, 지방자치단체, 비영리 민간단체 같은 공공용, 산업용 태양광 발전의 경우 설비 도입 비용의 1/2 또는 1/3 이내에서 보조하고 있다. 마지막 잉여전력에 관한 정책으로 1KW당 42엔에 매입하는 새로운 고정가격매입 제도를 도입하여 전력회사의 태양광 발전 잉여전력 매입을 의무화하였다.
(4) 미국
미국의 태양광 발전 관련 정책으로는 투자세액공제, 의무할당제 확산 등이 있다. 먼저 투자세액공제 제도는 가정용 태양광 설치비의 30%를 세액공제 해주는 제도이다, 이 제도를 통해 가정용 태양광 시장 수요가 급속도로 증가하여 신재생에너지의 빠른 보급화를 이룰 수 있었다. 의무할당제는 발전 사업자에 대해서 전력 판매량의 일정한 비율을 재생 가능 에너지원으로 공급하는 것을 의무화하는 제도로, 이 의무할당제의 확산을 통해 신재생에너지 시장이 점차 늘어날 것으로 예측되고 있다. 또한, 미국은 50개의 주가 각기 다른 신재생에너지 정책을 실시하고 있는데 일부 주에서는 전력 판매 금액이 생산단가보다 낮을 경우 차액을 지원해주는 발전차액지원제도를 통해 사업자들의 경제적 부담을 줄여주고 있다. 태양광 산업에서 큰 비중을 차지하는 캘리포니아 주에서는 태양 에너지 발전용 설비에 대하여 세금을 100% 면제하고, ITC 및 보조금 정책을 실시하고 있다. 마지막으로, 미국 내 29개 주와 워싱턴 DC가 재생에너지 공급 의무화 제도를 실시하거나 비슷한 제도를 가지고 있다[44].
(5) 한국
한국의 태양광 발전 관련 정책은 크게 의무할당제도와 고정가격매입제도가 있다. 먼저 의무할당제도는 RPS제도라고도 하며 500MW 이상의 발전사업자(공급의무자)에게 총 발전량의 일정 비율(공급의무량) 이상을 신재생에너지를 이용하여 공급하도록 의무화한 제도를 말한다. 공급의무량은 2012년 총 발전량의 2%인 6,420MWh를 시작으로 해마다 증가하여 2020년 총 발전량의 7%인 31,404MWh까지 확대되었다. 현재 500MW 이상의 발전사업자(공급의무자)는 2021년 기준 한국 수력원자력, 남동발전, 수자원공사, 포스코에너지 등 23개의 기업이 있다. RPS 제도를 통해 발전사에게 직접 신재생에너지 공급을 의무화하여 보급 확대를 제고하며, 대규모 시장 창출로 국내업계의 투자를 유도함과 동시에 산업육성 효과를 기대하고 있다. 다음으로 고정가격매입제도란 소규모 태양광 발전사업자의 안정적인 수익 창출과 전기 판매절차의 편의성을 제고하기 위해 도입한 제도로 한국형 FIT라고 불리기도 한다. 즉, 한국형 발전차액 지원제도로 생산된 전기가격이 에너지원별 표준 비용을 반영한 기준가 보다 낮을 경우 그 차액을 정부가 지원해주는 제도이다. 값은 전년도 상반기, 하반기 고정가격계약 경쟁입찰 100kW 미만 평균가격 중 높은 가격으로 책정한다. 30kW 미만 신규 태양광 발전소는 누구나 신청이 가능하며, 100kW 미만 태양광 발전소는 농업, 축산, 어민, 협동조합이 자격을 증빙하는 서류를 제출하면 참여가 가능하다.
한국 태양광산업은 한때 각광받았으나 국제유가 하락으로 인한 가격경쟁력 상실, 중국 태양광업체의 국내 기업 위협 등을 이유로 점차 쇠퇴하였다. 이에 침체된 태양광산업을 활성화시키기 위해 앞으로 지향해야할 정책 방향을 하단에 서술하고자 한다.
3. 태양광 발전 산업의 문제점 및 제안
국제적으로 기술발전, 금융비용 하락, 대규모 보급 등으로 태양광 발전 설비의 가격이 하락하고 있으며 신재생에너지 산업 규모가 커지며 재생에너지 산업 관련 고용 인원이 증가하여 일자리 창출에도 기여하고 있다. 세계 각국에서 경기 부양책을 친환경 재생에너지 산업, 보급 확대를 추진하고 있어 갈수록 태양광을 비롯한 재생에너지 산업의 규모는 커질 것이다. 또한 독일, 중국, 미국, 일본 등 선진국들은 다양한 태양광 설비 지원제도를 통해 보급 속도를 가속화하고 있다. 우리나라도 의무할당제도와 고정가격매입제도를 통해 지원하고 있으나 아직 그 규모는 미미하다. 한국의 태양광 발전 보급 및 발전을 위해서는 다음과 같은 노력이 필요하다.
첫째, 경매참여 역량을 강화해야한다. 세계적으로 재생에너지 보급 가격이 하락함에 따라 재생에너지 가격 결정을 위한 제도로 경매 제도를 도입하고 있다. 경매제도는 주로 미주, 유럽 위주였지만 중국과 인도가 경매 도입을 함에 따라 그 규모가 성장하고 있어 대규모 프로젝트 같은 경우 입찰을 통해 해외 진출을 해야 하는 상황이다. 하지만, 우리나라는 여전히 수의계약을 통한 해외 진출에 주력하고 있다. 우리나라 역시 국제 경매에 대한 정보 탐색과 전문 인력을 양성하여 향후 경매시장에 대비해야 한다.
둘째, 국제 경쟁력을 강화해야한다. 재생에너지 보급이 막 시작되고 있는 개발도상국 신규 시장에 적극적으로 참여하여 국제 경쟁력을 강화해야한다.
셋째, 생산 중단한 태양광 산업의 복구와 연구 개발이 필요하다. 국내 기업의 경우 무리한 경영과 중국과의 가격경쟁으로 생산을 중단했다. 2017년 국내 기업이 잉곳 생산 중단하고 2018년 웨이퍼 생산 중단, 2020년 폴리실리콘 생산을 중단했다. 국내 기업들의 생산 중단함으로 해외 기업에 의지하고 있다. 이는 앞으로 확대될 태양광 시장에 큰 위험요소가 될 것이다. 실제로 2020년 하반기에 중국 폴리실리콘 공장 화재로 폴리실리콘 가격이 급등해 국내에도 영향을 미쳤다. 따라 국내에서 태양광 기초 소재부품을 생산할 수 있도록 많은 지원과 노력이 필요하다.
4. 결 론
무한한 자원과 뛰어난 경제성을 기반으로 국내 신재생에너지 비중의 69%가 태양광 발전일 만큼 보급률이 비약적인 속도로 성장하고 있다. 그러나, 친환경적으로 에너지를 생산하기 위한 태양광 발전의 목적에도 불구하고 산림을 훼손하며 태양광 발전소를 설치하였다. 따라 재생에너지의 이름에 합당한 태양광 발전사업을 위해 환경을 해치지 않는 조건에서 태양광 설비를 설치해야 하고, 이를 갖춘 인프라가 나라 곳곳에 세워질 수 있도록 노력하는 자세가 필요하다. 또한 폐패널 처리 및 재활용 역시 문제이다. 현재 사용이 만료된 태양광 시설을 처리하는 방법이 명확하게 제도화되어 있지 않으며, 효율적인 재활용 기술 및 처리 업체가 부족한 실정이다. 최근 유럽을 포함한 여러 국가에서 태양광 폐패널을 친환경적으로 처리할 수 있는 기술을 연구하고 있다[45]. 국내에서도 생산과 판매에만 주력하지 않고 재활용 기술의 개발과 나아가 친환경적으로 처리할 수 있는 기술에 주목해야 한다. 재활용은 잠재적인 환경 영향을 최소화하고 금속을 회수하기 위해 향후 선호되는 폐기 옵션이 될 것으로 예상된다. 환경안전과 친환경적인 에너지 생산을 목적으로 태양광 발전을 시작한 만큼 폐기 및 재활용 등 사후처리에서도 국가적인 지원과 기업의 투자, 연구가 함께 이루어져야 할 것이다. 마지막으로 언급할 문제는 향후 사용될 박막 PV 태양전지 및 모듈 제조에 사용되는 유해 물질이다. 이러한 유해 물질은 적절한 주의가 취해지지 않으면 심각한 건강 및 환경 문제를 야기한다. 따라서 제조사 혹은 공통 홈페이지에서 유해 물질 정보를 검색할 수 있는 시스템을 구축하고 제조사의 유해물질 유해성 인식을 개선해야 한다. 그리고 유해 물질량의 감소와 유해 물질을 대신할 수 있는 대체제의 연구가 필요하며, 주기적인 토양오염조사를 통해 혹시 모를 폐패널의 중금속 유출에 대한 문제를 대비해야 한다. 나아가 정책적인 측면에서 한국의 성공적인 태양광 발전 보급 및 발전을 위해 수의계약에만 의존하던 기존의 시스템에서 벗어나 적극적으로 경매참여 역량을 강화해야 하며, 보급이 시작되고 있는 개발도상국 신규 시장에 참여하여 국제 경쟁력을 강화해야한다. 마지막으로 태양광 부품 기술개발에 많은 지원과 노력을 하여 해외 의존도를 낮춰야 한다. 지구온난화 문제가 대두되고 탈원전 물결이 일고 있는 현재 무한한 자원과 높은 경제성을 가진 태양광 발전의 장점을 활용하기 위해 효율적인 정책 수단과 적극적인 투자가 필요하다. 태양광 발전 뿐 만 아니라, 탄소배출제로를 달성하기 위해서 사회 각 분야에서 다양한 기술의 발전과 시도가 이뤄져야 할 것이다[46-55].
Acknowledgements
이 연구는 대한민국 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원으로 수행되었습니다(NRF-2021R1A2C1013989). 본 논문 내용은 https://youtu.be/UnPaT-5Ik98에서 감상할 수 있습니다.
Notes
Declaration of Competing Interest
The authors declare that they have no known competing financial interests or personal relationships that could have appeared to influence the work reported in this paper.