인류의 미래를 비추는 한화의 태양광 기술

                                                         희망의 태양 홍대편 벽화

태양! 보기만해도 따사롭고 그 햇빛으로 인해 지구상의 모든 동식물이 자랄 수 있는 에너지의 원천입니다. 태양은 태양계 질량의 99%를 차하는 만큼, 태양의 이름을 따서 태양계로 지은 것은 그만큼 태양의 영향력이 절대적이기 때문일 겁니다.

태양은 피라미드를 비롯한 고대의 건축물과 신화에서 알 수 있듯이 절대적인 위치를 차지하고 있습니다. 오랜 옛날부터 인류는 태양을 숭배하고, 그를 통해 많은 영감을 얻어왔습니다. 그러나 인류는 이제 다시 태양을 통해 새로운 미래를 보고 있습니다. 바로 태양광 에너지입니다!

오늘날 인류는 석유를 비롯한 화석에너지를 이용해서 약 1세기가 넘는 기간 동안 엄청난 발전을 해왔습니다. 그러나 그로 인해 탄소배출이 극심해지면서, 폭풍과 가뭄 등의 기상재해가 지구촌을 휩쓸고, 남극과 북극의 빙하가 녹으면서 100년 후에는 한반도의 1.2%가 물에 잠길 것으로 예상되고 있는 끔찍한 상황입니다.

이에 각국은 교토의정서를 바탕으로 2008년부터 이산화탄소의 배출량을 의무적으로 줄이도록 정했습니다. 이는 각국의 기업들이 제품을 생산하는 과정에서 탄소배출량을 줄여야 한다는 의미이며, 과도한 탄소를 배출한 기업은 배출량이 여유 있는 기업으로부터 권리를 사야 합니다. 이를 ‘탄소배출권’이라 하며, 앞으로 탄소배출권 시장은 주식 시장 못지 않게 성장해나갈 것으로 예측되고 있습니다.

세계 4위의 기술력을 지닌 국가대표 태양광 회사 한화솔라원

탄소배출량을 줄이고 석유에너지의 과도한 의존도에서 벗어나는 것은 인류의 미래를 위해 기업의 사활 때문에 반드시 해야만 하는 일입니다. 따라서 공해 없는 깨끗한 에너지인 태양광 에너지 기술을 선점하기 위해 각국이 치열한 경쟁을 벌이는 것은 당연한 일이라 할 것입니다.

이런 중요한 시기에 우리나라엔 한화솔라원이 있어서 이적의 ‘다행이다’라는 노래가 흘러나올 지경입니다. 한화솔라원은 광전변환 효율 부문에서 세계 4위의 기술력을 가진 그야말로 국가대표급 태양광 기업입니다. 게다가 셀 생산 원가는 유럽지역의 주요업체에 대비해 80%수준일 만큼 원가경쟁력도 상당합니다.

자! 그렇다면 좀더 자세히 한화솔라원의 태양광 관련설비와 기술력에 대해 알아볼까요? 태양광 생산 시설은 오늘날 위의 그림에서 알 수 있듯이 폴리실리콘-잉곳-웨이퍼-셀-모듈 등의 과정을 거칩니다. 그렇다면 한화솔라원는 이 과정 중에서 어느 부분을 전담하고 강점을 가지고 있을까요? 정답은 놀랍게도 전 과정에 걸쳐있고, 모두 경쟁력을 갖추고 있습니다. -이를 전문용어로 ‘수직계열화’라고 합니다.- 태양광 시설은 엄청난 기술력과 자본력을 요하기 때문에 한 기업이 이토록 전 부분에 대해 생산설비와 기술력을 갖추기란 여간 어려운 일이 아니랍니다. 한화솔라원은 그런 ‘미션 임파서블’을 완수한 셈이지요.

태양전지의 기초 소재인 폴리실리콘(Polysilicon) 

좀더 세세히 살펴보겠습니다. 먼저 태양전지의 기초소재인 폴리실리콘부터 보겠습니다. 너무나 당연한 말이지만 원료가 안정적으로 수급되지 않는다면 제품을 만들 수 없을 것이고, 가격도 비싸서 경제성이 없을 겁니다. 한화는 중국에 년 800톤 규모의 폴리실리콘 공장을 보유하고 있으며 ‘사천 태양광산업 발전건설 계획’에 따라 2013년 중국내 폴리실리콘 및 단결정 최대 규모의 산업기지를 건설할 예정입니다.

다음은 잉곳과 웨이퍼! 한화솔라원의 잉곳과 웨이퍼 생산 능력은 각각 연간 400MW규모(2010년 기준)이며 태양전지 생산을 모두 자체적으로 해내고 있습니다. 셀의 경우엔 한화케미컬은 2009년 울산공장에 30MW 규모의 태양전지 시설을 건설하고 글로벌 업체에 공급하고 있으며, 한화솔라원은 2010년 현재 500MW 규모의 셀 생산능력을 갖추고 있으며 2011년엔 이를 1.3GW로 늘릴 계획을 가지고 있습니다.

태양광 셀

한화솔라원은 고효율 단결정 셀과 다결정 셀을 생산하고 있는데, 모두 ISO 9001과 TÜV 인증 등 까다로운 국제 품질 규격을 만족시키며, 최첨단 제조 설비를 이용해 미세균령과 뒤튈림등이 없도록 완벽하게 검수를 하고 있습니다.

자! 태양전지의 마지막 단계인 모듈입니다! 한화솔라원은 2006년 나스닥에 상장된 대표적 기업으로 2010년 말 기준 900MW의 생산능력을 갖추고 있고, 2011년까지 1.5GW로 늘리고, 20105년까지 4GW까지 늘릴 계획입니다.

한화솔라원의 다결정 모듈은 3-버스바 타입인데 오랜 연구개발통해 버스바 사이의 공간과 전류이동거리를 단축시켜 전기손실량을 줄이고 전원 출력은 높였습니다. 덕분에 한화솔라원의 3-버스바 모듈은 타사의 제품에 비해 효율이 높습니다.

태양전지는 특성상 외부에 노출될 수 밖에 없습니다. 한화솔라원의 모듈 프레임은 알류미늄 합금으로 제작되어 습기와 우박과 눈등의 기후조건에 뛰어난 내구성을 지니고 부식과 산화방지를 위해 스마트하게 특수 코팅까지 되어 있습니다. 아울러 모듈의 내구성 유리는 1kg의 강철구슬이 떨어지는 충격을 견딜 수 있도록 메우 단단하게 처리되었습니다.

이렇게 잘 만든 제품도 만약 AS가 확실하지 않다면 다른 나라와 기업에서 쉽사리 구입하려 들지 않을 것입니다. 한화솔라원은 놀랍게도 모든 모듈 제품에 대해 25년간 보증 서비스를 제공하고 있으며, 모든 제품의 결함에 대해 제품 구매후 5년까지 보증하고 있으니 역시 ‘신용과 의리’의 한화라 할만 합니다.

한화솔라원이 이토록 엄청난 생산능력을 가지고 있지만, 글로벌 기업으로 수출하기 위해선 단순히 생산설비뿐만 아니라 금융과 건설 등의 다른 사업부문까지 아우러야만 가능한 일일 겁니다. 만약 그렇지 못하다면 우수한 기술력을 갖추고도 수출을 못하는 끔찍한 일이 벌어질 것입니다-실제로 1970~80년대 국내기업은 우수한 생산능력을 갖추고도 비슷한 이유로 수출을 하지 못하는 경우가 종종 있었습니다.

한화는 각 계열사들이 서로 힘을 합혀 시너지효과를 최대한으로 발휘하고 있습니다. ㈜한화는 전 세계에 구축한 해외네트워크를 바탕으로 현지 개발업자들과의 협력은 물론 해외 태양광 프로젝트 개발을 추진하고 있습니다. 아울러 해외 기업과의 전략적 제휴 및 직접 투자 등의 다양한 활동을 하고 있습니다.

다양한 토목 플랜트 기술과 4.4GW에 이르는 풍부한 화력발전소 건설 경험을 가진 한화건설은 태양광 발전 시스템의 설계와 건설을 맡아 세계 최고 수준의 E&C(Engineering & Construction) 솔루션을 제공하고 있습니다. 2009년 기준 연간 수입보험료 10조원을 달성하고 국내 최고수준의 신용등급인 AAA를 획득한 대한생명보험은 태양광 발전소 건설을 위한 프로젝트 파이낸싱을 제공하고, 한화 S&C는 태양광 발전 시스템 운영-유지-보수를, 한화 L&C는 고품질 EVA 시트 및 기타 부품 제조를, 마지막으로 한화테크엠은 PV 생산라인 장비 제조를 맡아 모듈과 셀 공정 등의 분야에서 두각을 나타내고 있습니다.

이밖에도 한화는 태양광의 발전 가능성을 고려하여 한국 뿐만 아니라 미국과 중국에 연구소를 갖추고, 각각 폴리 실리콘 및 웨이퍼 상업화와 공정기술 개발 및 태양광 선행 기술 개발, 생산 공정 개선과 도입 적용 등을 끊임없이 연구하고 있습니다.

한화의 혁신은 2013년부터 상용화 예정인 ‘다이렉트 웨이퍼(Direct Wafer)’를 통해 잘 알 수 있는데, 기존의 공정방식은 잉곳을 제조하고 웨이퍼를 절단하는 등의 과정에서 45%정도의 실리콘 손실과 엄청난 전력손실을 가져옵니다. 다이렉트 웨이퍼 공정을 고입하면 중간 과정을 생략하여 모듈의 제조원가를 무려 30%나 절감할 수 있게 됩니다. 

사진출처 / 항공우주연구정보센터 홈페이지      

이상 간단히 살펴본 바와 같이 한화는 태양광 발전을 위한 모든 부문이 수직계열화되어 있을 뿐만 아니라, 다른 계열사까지 금융과 건설등을 제공하는 등 엄청난 시너지효과를 창출하고 있습니다. 태양광 발전은 특성상 날씨의 영향을 많이 받을 수 밖에 없습니다. 즉, 흐리거나 비오는 날엔 태양광 발전이 불가능한데, 근미래에는 태양광 전지를 위성에 부착해서 지구밖에 띄워, 발전된 에너지를 레이저로 위성에서 송출받아 지구상에서 쓰는 연구가 진행되고 있는 중입니다. 혁신으로 앞서나가는 한화라면 10-20년 후엔 그 못지 않은 SF적인 기술과 진보된 모습을 보여주지 않을까 싶습니다.


*이 컨텐츠의 모든 저작권은 한화그룹 공식 블로그 한화데이즈에 있습니다.

심보선 | 한화프렌즈 기자단 블로그 ‘세상 모든 것의 리뷰’를 운영하고 있으며,  평상시 문화와 예술 그리고 세상을 움직이는 수많은 기술과 사상에 많은 관심을  기울이고 있습니다. 세상의 겉면이 아니라 근본원리에 많은 관심을 기울이고  통찰력을 기르기 위해 용맹정진하고 있습니다.  [블로그] 세상 모든 것의 리뷰