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>실리콘 태양전지의 백시트에 관한 시장현황 및 supply chain등에 관한 자료가 있으시면 부탁드립니다. > >제조공정이라던지... 장비에 관한 내용까지 있으면 더 좋겠구요... > >여러 관련자 분들의 도움 부탁드립니다. 하기 내용 참조하세요. 태양전지, 경쟁 패러다임 바뀌는가 태양전지 수요 확대에 따른 실리콘 공급 부족이 장기화되고 있다. 실리콘의 안정적 확보와 더불어 사용량을 최소화할 수 있는 Thin Film 등 차세대 기술의 확보가 중요해지고 있다. 국내에서도 정부와 기업들의 적극적인 연구개발 및 참여가 시급하다. 태양전지가 발명된 지 50년 만에 새로운 전기를 맞이하고 있다. 유가가 고공 행진을 거듭하는데다, 가스 등 기타 화석연료의 가격이 동반 상승하면서 에너지 위기도 조심스레 점쳐지고 있다. 이에 따라 태양광 발전이 주요 대체에너지원의 하나로서 주목 받고 있다. 최근에는 각국 정부의 적극적인 지원에 힘입어 수요도 빠르게 확대되는 모습이다. 태양광 발전의 핵심 부품은 태양전지다. 그러나 태양전지의 주요 원재료인 실리콘의 공급 부족으로 인해 시장 성장이 주춤거리고 있다. 이러한 현상이 장기화될 조짐을 보임에 따라 이를 극복하기 위한 기업들의 노력이 다양하게 펼쳐지고 있다. 특히 실리콘 수급에 덜 의존적인 차세대 기술을 확보하려는 기업들의 움직임이 활발하다. 이하에서는 태양전지 시장 현황과 향후 신재료/신공정 기술에 기반한 혁신이 가져다 줄 변화 및 파급효과 등에 대해 살펴보겠다. 태양전지 수요 급증으로 실리콘 공급 부족 심화 태양광 발전 수요는 지난 2년간 평균 50%의 성장률을 보이는 등 높은 성장세를 보여왔다. Goldman Sachs 등의 자료에 따르면, 2005년 태양광 발전 시장은 1.5GW였으며, 연간 25%씩 성장해 2010년에는 3배인 4.5GW 규모로 확대되는 등 향후에도 이러한 성장 기조는 유지될 전망이다. 실제로 태양전지 생산 기업들은 늘어나는 수요에 대비해 대규모 생산설비 증설을 추진해왔다. 그러나 원재료인 실리콘 공급이 차질을 빚으면서, 태양광 시장의 가파른 성장세는 제동이 걸리게 되었다. 현재 실리콘은 크게 반도체와 태양전지의 원재료로 사용되고 있다. 반도체용이 고순도인 반면, 태양전지용은 순도가 낮다는 점에서 둘은 구별된다. 지금까지는 반도체용 수요가 월등히 컸기 때문에 실리콘 생산 기업들이 반도체 수요에 맞춰 증설을 해왔다. 그러나 태양전지 시장의 급팽창으로 현재 태양전지 생산 기업들은 심각한 실리콘 공급 부족에 시달리고 있는 상황이다. 실제로 지난 2년 사이 태양전지용 실리콘 가격이 Kg당 20달러에서 55달러로 3배 가까이 상승했으며, 재고는 이미 바닥에 도달한 상태다. 이러한 실리콘 공급 부족은 적어도 향후 2~3년은 지속될 것으로 보인다. 실리콘 생산 기업들이 증설을 추진 중이나, 2010년까지 연간 17%의 성장에 불과해 수요를 충족시키기에는 역부족이기 때문이다. 게다가 전형적인 과점 시장인 실리콘 산업은 대규모 시설투자가 필요한 장치산업으로, Hemlock, Wacker 등 기업들의 투자 성향이 다소 보수적이다. 과거에 반도체 시장에서 섣부른 대규모 투자로 어려움을 겪은 경험도 있어, 실리콘 공급 기업들은 현재 장기공급계약 등을 통해 물량이 확보되었을 때만 증설을 결정하는 실정이다. Piper Jaffray, Goldman Sachs 등 분석 기관에 따르면 태양전지용 실리콘의 공급 부족은 2010년까지도 완전히 해소되지 않으리라는 예측이다. 향후 2년간은 실리콘 공급량이 수요의 70% 수준에 머무는 등 심한 공급 부족이 계속되다가, 2008년 이후부터 다소 완화될 전망이다. 2010년에는 실리콘의 소비 효율(1W를 생산하기 위한 실리콘 필요량, g/W) 개선 정도에 따라 낙관적인 경우 수요의 96%까지, 비관적인 경우 82% 정도만 공급이 가능할 것으로 보고 있다. 기업들, 실리콘 확보와 사용량 절감에 총력 따라서 태양전지 생산 기업들은 이러한 현상을 타개하기 위해 실리콘의 안정적 확보와 더불어 사용량 절감에 집중하고 있다. 실제로 태양전지 셀 시장 1위인 Sharp를 비롯해 Q-Cells, SolarWorld 등 대부분의 기업들은 Top5 실리콘 공급 기업과 5년 이상의 장기공급계약을 통해 안정적인 물량을 확보하는 데 주력하고 있다. 또한 선금투자 등을 통해 신규로 진입하는 실리콘 기업의 물량을 확보하려는 노력도 병행하고 있다. 특히 Sharp, Q-Cells은 실리콘 공급 기업에의 지분투자 및 전략적 파트너십을 통해 충분한 물량을 확보하는 한편, 생산설비 증설을 통한 주도권 강화에도 박차를 가하고 있다. 다음으로, 태양전지 생산 기업들은 실리콘 웨이퍼의 두께를 줄임으로써 실리콘 사용량을 최소화하려 하고 있다. 실제로 웨이퍼 두께가 1998년 당시 300μm 수준이었으나, 현재는 240μm로 줄어든 상태다. 선두주자인 Sharp는 현재 180μm에서 올해 160μm까지 줄일 계획이다. Kyocera도 220에서 180μm로, 그 외 Q-Cells, MoTech, Suntech 등도 200μm까지 웨이퍼를 박막화한다는 목표다. 그러나 웨이퍼 두께 감소에 따른 전환 효율 및 공정 수율 감소 등의 문제점도 함께 개선되어야만 하리라는 판단이다. 마지막으로 신공정을 통해 실리콘 사용량을 획기적으로 줄이려는 시도도 활발하다. Evergreen Solar 는 ‘String Ribbon’이라는 새로운 공정을 통해 웨이퍼를 시트처럼 뽑아냄으로써 실리콘 사용량을 50%까지 줄이고 있다. 재료비만 25% 정도 절감이 가능하다는 계산이다. Evergreen Solar는 Q-Cells과의 JV를 통해 EverQ를 설립하고 올해 30MW에서 내년에는 130MW까지 증설할 계획이다. RWE Schott Solar 등도 유사한 방식을 통해 실리콘 사용량을 절감하고 있다. 차세대 신기술로의 이동 가속 그러나 이러한 노력에도 불구하고, 태양전지 생산 기업들의 어려움은 쉽게 해결되지 않을 전망이다. 우선, 실리콘 가격 인상으로 태양전지 모듈 가격이 상승해 2004년 모듈 가격은 전년 대비 17% 정도 증가했다. 현재 태양광 산업은 정부의 보조로 가격경쟁력을 유지하고 있다. 따라서 가격이 지금보다 올라간다면 수요 확대가 어렵기 때문에, 태양전지 생산 기업들의 원가절감에 대한 부담은 더욱 커질 것으로 보인다. Metzler 증권사에 따르면 기술력 향상 및 원가절감 효과 등을 고려하더라도 2007년까지는 모듈 가격이 연간 3%씩 상승할 것이며, 2008년 이후 감소 추세로 접어들 것으로 나타났다. 또한 현재 안정적인 실리콘 물량을 확보하지 못한 기업의 경우, 낮은 가동률로 인한 실적 악화로 고전을 면치 못하고 있어, 산업 내 구조조정 가능성도 커지고 있다. 일례로 최근 Shell Solar는 실리콘을 확보하지 못하게 되자 SolarWorld에 사업을 매각한 바 있다. 따라서 많은 기업들의 관심이 실리콘 공급에 의존하지 않는 근본적인 해결책 마련에 집중되고 있다. 최근에는 Thin Film이나 구형 태양전지 등 차세대 기술을 통한 혁신이 유력한 대안으로 떠오르고 있다. Thin Film 기술은 박막의 두께가 수 μm 정도로 실리콘 사용량이 기존 기술의 1% 미만에 불과해 실리콘 공급량에 거의 의존하지 않는 기술이다. 생산원가도 현재 실리콘 기술에 비해 최대 60%까지 줄일 수 있다. 최근에는 단점으로 지적되던 낮은 전환 효율도 기존 기술 수준인 14~15%까지 개선되는 등 기술 발전도 빠르게 진행되는 모습이다. 현재 태양전지 시장은 90%가 실리콘 웨이퍼 기반의 기술로, Thin Film 기술의 비중은 6% 정도다. 그러나 본격적인 양산이 시작되면, 빠른 성장이 가능할 것으로 기대되고 있다. Piper Jaffray 증권사는 2006년과 2007년 태양광 발전 시장의 연간 성장률은 각각 9%, 18%로 주로 Thin Film 등 신기술이 급성장하면서 시장 성장을 견인할 것으로 예측했다. 기업들, 신기술 확보 및 상업화 경쟁 가열 관련 기업들의 신기술 확보 및 상업화 움직임을 통해 볼 때, Thin Film 등 차세대 기술로의 이동은 향후 태양전지 산업의 대세로 자리잡을 전망이다. 실제로 많은 기업들이 차세대 태양전지 기술로 주목 받고 있는 Thin Film과 구형 태양전지 기술을 통해 시장 참여를 준비하고 있다. 일본의 자동차 기업인 Honda가 Thin Film 기술로 2007년부터 28MW 규모의 양산을 시작하겠다고 발표한 데 이어, 일본 Showa Shell도 2007년 1월부터 20MW로 양산을 개시한다는 계획이다. 독일의 Aleo Solar, 미국의 Heliovolt, Miasole 등 다수의 신생 기업들도 내년부터 Thin Film 기술을 기반으로 상업화 및 양산에 나설 계획이다. 기존에 Thin Film을 생산 중인 기업들의 경우, 대다수가 증설에 적극적이다. 미국의 Energy Conversion Devices는 올해 50MW에서 2010년까지 300MW로 증설한다는 계획이다. 최근에는 심지어 실리콘 기술이 주력인 Sharp, Mitsubishi, Q-Cells, Ersol 등도 Thin Film 기술 확보에 적극 나서고 있다. Sharp의 경우 작년 말부터 Thin Film 기술로 양산을 시작했으며, 추가적인 증설도 준비 중이다. Q-Cells과 Ersol도 JV나 자회사 형태를 통해 Thin Film 제품의 양산을 추진 중이다. 이외에도 실리콘 사용량을 14~20%로 줄일 수 있는 구형 태양전지 기술을 통한 기업의 진출도 활발하다. Kyocera는 2007년부터 구형 기술로 제품을 출시할 예정이며, 일본의 FujiPream은 Clean Ventrue21과의 기술 제휴를 통해 올해 양산을 시작해 2010년에는 120MW로 늘린다는 계획이다. 산업 구조 및 경쟁 패러다임 변화 기대 2007년부터 Thin Film 등 신기술의 본격적인 상업화가 이루어질 것으로 예상됨에 따라 태양전지 산업 구조에 다양한 파급효과가 예상된다. 먼저, 차세대 기술은 다양한 분야로의 응용 및 신규 수요 창출에 기여함으로써 태양전지 대중화에 기폭제가 될 전망이다. Thin Film 제품은 기존 실리콘 기술과 달리 얇고 가벼우며 Flexible하다. 투명하게도 만들 수 있고, 소비자가 원하는 다양한 디자인으로 쉽게 가공할 수 있는 장점이 있다. 게다가 가격도 저렴해 Thin Film 기술은 소비자에게 더욱 가까이 갈 수 있는 획기적인 제품이라는 평가다. 특히 Thin Film 제품은 기존 태양전지의 단점을 많은 부분 개선해 장판처럼 깔거나 붙일 수 있어 설치가 간편하고 대면적화가 가능하다. 따라서 다양한 응용 시장에서의 수요 확대가 기대된다. 구체적으로는 창문, 지붕 등 건물에 사용되는 BIPV(Building Integrated Photovoltaic)용으로 적합해 아파트는 물론 대규모 공장, 유통센터 등 상업적 용도로의 확대도 예상된다. 또한 휴대폰 등 여러 전자 기기와 휴대용 충전/발전 제품에도 사용될 것으로 보인다. Honda는 Thin Film 제품을 자동차는 물론 향후 수소 생산을 위한 발전용으로도 사용한다는 계획이다. 둘째, 신기술의 도입은 경쟁 패러다임 변화의 촉매가 될 가능성이 크다. 현재 태양광 산업의 게임 룰은 안정적인 실리콘 확보와 가격경쟁력이다. 그러나 앞으로는 많은 장점으로 무장하고 있는 차세대 기술의 확보 여부가 중요한 경쟁 요소로 떠오를 것으로 예상된다. 무엇보다 진정한 고객 가치 제고라는 측면에서 Thin Film은 저가로 높은 효용을 제공하는 혁신적인 제품으로서 궁극적인 승자가 될 가능성이 높기 때문이다. 실제로 Goldman Sachs, SG 증권사 등에 따르면, 2010년까지는 실리콘 기반의 기술이 주력이 될 것으로 예상되나, 이후에는 Thin Film으로 가치의 이동이 진행될 가능성이 매우 높을 것으로 예상되고 있다. 마지막으로 차세대 기술의 도입으로 산업의 가치 사슬 구조에도 변화가 예상된다. 현재 실리콘 기반의 태양전지 산업은 실리콘, 웨이퍼, 셀, 모듈, 시스템 등으로 분업화되어 있고 상호간의 기술적 연관성은 적은 편이다. 반면 Thin Film 공정의 경우, 실리콘 생산 및 웨이퍼 가공 공정이 필요하지 않으며, 셀에서 모듈까지 일괄적으로 만드는 것이 일반적이다. 기판으로는 실리콘 웨이퍼 대신 유리, 플라스틱, 알루미늄 호일 등이 사용될 수 있다. 따라서 기존 가치 사슬간의 통합 또는 신규 업종의 진입 등 산업 구조의 변화 가능성도 점쳐지고 있다. 앞으로 신기술이 주력이 되는 시점에는 LCD 산업에서처럼 규모와 높은 생산성을 바탕으로 산업의 표준을 선점하는 셀/모듈 기업이 강자로 떠오르게 될 것으로 보인다. 과점 형태의 신규 기판 소재 기업이나 전자 기기 등 응용 시장 별로 전문화된 태양전지 시스템 기업의 출현도 예상된다. 국내의 경우, 현재 태양전지 관련 양산기술이나 연구개발 수준이 선진국에 비해 미흡한 상황이다. 따라서 후발주자로서 태양광 발전 산업에 성공적으로 진입하기 위해서는 자사의 상황에 맞게 사업 기반을 구축함과 동시에 신기술 확보를 위한 자원 투입이 절실할 것으로 보인다. 현재 시장 도입 초기인 Thin Film 기술 확보에 집중하거나, 차차세대 기술인 염료감응형/폴리머 태양전지를 통한 차후 진입도 노려볼 만하다. 사업 범위 측면에서는 반도체와 LCD 산업에서 쌓은 공정 기술력을 응용할 수 있는 셀/모듈 부문으로의 진출이 유리할 전망이다. 그리고 아파트가 많은 국내 실정에 적합한 BIPV 분야나 휴대폰 등 휴대용 전자 기기 분야에 집중한다면, 기존 산업과의 시너지 효과도 거둘 수 있을 것으로 예상된다. 이를 위해서는 정부의 적극적인 연구개발 지원 및 시장 여건 조성 노력은 물론 관련 국내 기업들의 적극적인 참여가 필요할 것으로 보인다.

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