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주리 심
5 years ago
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1 Seoul R&BD Report 차세대태양전지기술개발현황과 서울시정책방향제언 제 21 호 임찬 / 건국대학교 - 프라운호퍼차세대태양전지연구소장 < 목차 > 요약 1. 태양전지기술개요 2. 차세대태양전지기술개발현황 3. 태양광산업발전전망 4. 서울시지원방향제언 5. 맺는말

3 차세대태양전지기술개발현황과서울시정책방향제언 요 약 본보고서는 차세대태양전지기술개요 로시작하여, 이미시장을주도하고있는 1세대결정질실리콘계태양전지와이제시장에본격진입하고있는 2세대박막형태양전지또는화합물태양전지의뒤를이어향후태양광으로부터의전기에너지를변환하는기술의다변화를가능하게할것으로기대되는차세대태양전지관련기술의기본개념및이들의실질적응용을위해서요구되는기술에대해서설명한다. 다음 차세대태양전지기술개발현황 절에서는여러태양전지기술중특히차세대, 즉 3세대태양전지인염료감응형및유기박막형태양전지의기술적현황을개관한다. 계속해서이어지는 태양광산업발전전망 절에서는차세대태양전지의적용가능성및그전망을좀더구체적으로검토할수있도록현재우리의태양전지산업현황및향후전망에대해서논의하고, 서울시건물관련에너지상황의특성을간략히기술한다. 끝으로 서울시지원방향제언 절에서는전술한각절에서의논점과서울특별시의세계유수연구소유치지원사업의일환으로운영중인독일프라운호퍼 ISE 연구소와의차세대태양전지연구소를통해서획득된경험을토대로서울시의향후지원방향에대한제언을한다. 1

4 Seoul R&BD Report 1. 태양전지기술개요 신재생에너지의필요성 - 신재생에너지에대한논의는결국 20~30년후다가올것으로보이는 " 오일피크 " 이후의시기에우리는어떻게생존에필요한에너지를얻을것인가하는질문에대한답으로부터출발함 - 이미많은논의가진행되어왔으나결국화석원료기반에너지와역시소진될원자력에너지가장기적인청정재생에너지의대안이되기는힘들것으로보이며, 따라서결국여러가지가능성중자연이지금까지광합성을통해서보여준대로태양으로부터의 " 무한 " 에너지를좀더적극적으로활용하는것이가장현실적이며궁극적인방법으로여겨지고있음 - 한국은태양전지등태양광활용기술분야가기존반도체, LCD 기술과시너지효과가가능한분야이며, 따라서차세대신성장동력으로중요하게인식하고있음 왜차세대태양전지인가? - 태양광의활용에는크게두가지부분으로나눌수있는데그하나는태양광을직접흡수하여열로서활용하는방법이며다른하나는전기로변환하여활용하는방법임 - 물론각각의방법이장단점을가지고있으나현대사회는전기가없는상황을상상할수없는필연성으로인하여거의무한한에너지원인태양광자원을활용하여전기를생산하는 " 태양전지 " 가주요관심의대상임 - 이러한전형적인태양전지는이미결정성실리콘을기반으로다결정성실리콘기반까지많은발전을거듭해왔는데전형적인 1세대태양전지는이미선진국의원천기술선점으로후발주자로서시장진입에많은제한이있는것이사실이며중국의본격적인추격역시 1세대태양전지의급격한시장성장 ( 현재연 40% 이상 ) 에도불구하고상당한위험부담을갖게하는요인임. 물론이외에도이제시장에서자리잡아가는비정질실리콘계박막형이나 CIGS 사용태양 2

5 차세대태양전지기술개발현황과서울시정책방향제언 전지등이른바 2세대급태양전지도있겠으나이미시장에진입을했으며따라서그기술선점이쉽지않은상황임 - 반면 3세대급으로불릴수있는태양전지, 즉아직시장진입이본격화하지는않았으나곧시장에본격적으로진입할것으로판단되는염료감응형태양전지 (DSSC) 또는유기태양전지 (OPV) 계통의차세대형태양전지가아직개발의여지가많으며, 특히국내유기단분자발광소자기반디스플레이양산성공에서보듯이유기화합물반도체가가지는상대적경쟁력이십분활용될수있을때성공적경쟁력확보가가능할것으로보이며이러한차세대태양전지의상용화성공시그파급효과역시대단히클것으로판단됨 태양전지의원리 - 태양전지는실리콘에붕소를첨가한 P형반도체위에인을확산시킨 N형실리콘반도체층을형성해서만들어지며, 이반도체소자는광기전력효과를이용하여빛에너지를직접전기에너지로변환함 - 태양전지세계시장은최근 5년간연평균 36% 이상성장했으며, 향후 10년간연 25% 이상의시장성장 / 태양전지의가격경쟁력의개선이예측됨 태양전지의분류 - 태양전지는아래와같이몇가지기준에따라서분류할수있음 ㆍ재료에따른분류 : 셀구성재질에따라 1. 실리콘기반 2. 화합물기반 3. 기타태양전지 ( 유기물이나나노입자이용 ) ㆍ형태에따른분류 : 실리콘웨이퍼와박막태양전지 ( 실리콘웨이퍼를사용하지않고얇은기판위에다양한물질의전극을입힘 ) 로구분ㆍ기술발전도에따른분류 : 1세대 - 결정질실리콘태양전지, 2세대 - 박막비정질실리콘또는화합물 /CIGS/CdTe 기반태양전지, 3세대 - 염료또는유기박막및나노화합물적용태양전지 3

6 Seoul R&BD Report < 표 1> 태양전지의분류및기술단계구분 ( 공정및분석장비제외 ) 구분 결정질실리콘태양전지 박막 Si 태양전지 CIGS/ 화합물태양전지 1 단계 2 단계 3 단계 4 단계비고 태양전지 cell (PV) PV 모듈 연구파일롯가동중 PCS ( 전력조절기 ) BOS ( 주변기기 ) 상용화단계로서경쟁이심함 기업관심증대와연구수요증가, 국제경쟁우위점유가능 PV 시스템 필드테스트개발중 전체시장의 90% 이상차지 전체시장의 5% 내외차지 전체시장의 0.5% 미만 염료태양전지시장탐색및연구계획중 - 유기 ( 고분자 ) 태양전지 시장탐색및연구계획중 - 각태양전지소자기술의특징 - 시장의 90% 이상을점유하고있는결정질실리콘기반태양전지제외 1 실리콘박막태양전지 ㆍ기존의비정질실리콘기반반도체기술 ( 메모리, TFT-LCD) 의적용이가능한분야임. 그러나고가의 PECVD 공정이필요한분야임ㆍ대면적으로저온에서비교적저가기판을활용하여균일한박막을형성하는것이비교적용이하며, 두께가결정질실리콘태양전지의 1/1000정도로저가격화에유리한태양전지형태임ㆍ단결정실리콘보다광흡수계수가크고광응답특성이형광등 spectrum과유사하여실내에서는단결정 Si 태양전지보다고효율이가능함 2 화합물박막태양전지ㆍ화합물박막태양전지는기존의실리콘박막형태양전지에비해효율이높고초기열화현상이없는등비교적안정적이며, 상대적으로높은변환효율을보이나아직양산체제가다소미비한상황임ㆍCdTe는대규모전력용으로사용을위한실증시험중에있음 4

7 차세대태양전지기술개발현황과서울시정책방향제언 ㆍ현재는유리기판을적용한연구뿐아니라 high through put이가능한 Roll-to-roll공정을활용한 flexible 기판을이용 CIGS 태양전지연구가활발히진행중임 3 염료감응태양전지ㆍ1991년스위스의 Graetzel 교수팀최초제안된염료감응형태양전지 (Dyesensitized solar cell, DSSC) 는기존의실리콘박막태양전지에버금가는높은에너지효율을가지며기존제조단가보다적은생산원가가예상되어큰관심을받게되었음ㆍDSSC를구성하는소재는투명전도체 (Transparent conducting oxide, TCO) 위에 TiO2 혹은 ZnO의나노반도체후막으로코팅된광전극 (Photoelectrode) 과태양광감응제인 Ru계염료, 전해질그리고백금이코팅된상대전극 (Counter electrode) 로구성되어있음ㆍDSSC의작동상산화물반도체로이루어진 TiO2 등전극소재는고효율의염료감응태양전지에있어서매우중요한핵심소재이며소재의입자크기 / 형상 / 결정성 / 표면상태가태양전지효율에크게영향을주기때문에나노구조를디자인하거나, 표면을개질하는하는기술이중요함 4 유기박막태양전지ㆍn-type특성과 p-type특성을갖는유기물들로구성된유기박막태양전지는기존의무기물반도체와는달리광전류를생성하기위해서는엑시톤이반드시전자와홀로원활히분리되어각전극으로이동되어야함ㆍ고효율을구현하기위해서 photocarrier가태양전지내에서전극으로효율적으로이동되어야하기때문에현재보다전하의이동도가큰 n-type 및 p-type 전도성 polymer 등활성소재개발이중요함ㆍ상기목적을달성하기위해서 n형및 p형물질을혼합한 bulk heterojunction 형태의활성층을사용, 적절한계면이많이생기도록하기위해서나노기술및이를활용한양산가능공정기술개발이중요함ㆍ태양광스펙트럼을보다효율적으로흡수하기위해서장파장흡수용활성층소재개발이중요함 5

8 Seoul R&BD Report 태양전지의적용기술 - 태양전지를실제환경에적절히사용하기위해서는양산성을갖춘모듈화기술이필요하며, 이의응용성검증을위한평가기술의개발이요구됨. 나아가특정활용분야, 예로건물일체형태양전지와같은분야에적용하기위한제반요소기술의개발이요구됨 ㆍ태양전지모듈은원래실리콘웨이퍼기반태양전지분야에서웨이퍼기반단일 cell대비다중 cell array로서사용자에게공급될수있도록상품화된단위태양전지를지칭함. 특히염료감응태양전지및유기태양전지는아직까지모듈에관련하여본격적인연구가많이진행되지못한실정임. 예로염료감응태양전지의경우 5mm 5mm의매우작은셀은효율이약 11% 정도나오는반면실제 10cm 10 cm태양전지모듈의경우 5~6% 정도로 2배이상효율이떨어짐. 향후공정기술과함께셀어레이디자인은전기회로전공연구자에의해서개선될여지가매우크기때문에태양전지의상용화를위해서이분야의연구가필수적임ㆍ현재국내의경우, 에너지기술연구원에서모듈및태양전지성능평가를담당하고있으며한국산업기술시험원에서인증업무를담당하고있음. 국제적으로는미국 NREL 또는독일 Frounhofer ISE에서모듈제조및성능평가관련인증업무및관련연구수행ㆍ건물외피를구성하는요소로통합된 PV시스템은전력생산이라는본래의기능에, 건물의외피재료로서의새로운기능을추가함으로서 PV 시스템의설치에드는비용을절감하는이중효과기대. 기존의독립형 PV시스템과같이설치공간을위한별도의부지확보가필요없기때문에더욱경제성측면에서유리함. BIPV모듈을건축에일체화하여적용할수있는건물구성요소는커튼월, 천장, 차양, PV지붕타일, 투명 PV창호등매우다양하며, 그특성에따라자연채광이나차양에도이용가능하여건물의전체적인에너지성능및쾌적성을향상할수있음 6

차세대태양전지기술개발현황과서울시정책방향제언 2. 차세대태양전지기술개발현황 - 본절에서는상용화연구개발이본격화되어가고있는 3세대급유기박막태양전지와염료감응형태양전지의최근특기할만한기술동향에대해서기술함 유기박막태양전지국내외기술현황 - Solarmer Energy사는 2006년 3월 UCLA의 Y.

9 차세대태양전지기술개발현황과서울시정책방향제언 2. 차세대태양전지기술개발현황 - 본절에서는상용화연구개발이본격화되어가고있는 3세대급유기박막태양전지와염료감응형태양전지의최근특기할만한기술동향에대해서기술함 유기박막태양전지국내외기술현황 - Solarmer Energy사는 2006년 3월 UCLA의 Y. Yang 교수그룹에서설립된고분자태양전지제조업체임. 최근 U. of Chicago의 L. Yu 교수팀과공동연구를진행하여주로 low band-cap donor물질을개발, Band-cap이 1.77eV인 PBDTTT-CF를개발하여 2009년 07월 NREL에서 208cm2면적의모듈효율 3.9% 인증받고, 또한 2010년 07월최고의단위셀효율 8.13% 를 NREL에서인증받음 (Nature Phtonics 3, ) < 그림 1> NREL에서인증받은 Solarmer사개발모듈 ( 좌 ), Heliatek에서개발한 OPV module( 우 ) - Plextronics는 2002년 Carnegie Mellon 대학에서설립한고분자소재업체임. 분자설계기술을바탕으로개방전압의향상, 인쇄잉크조액기술등신재료를개발하고있음. High LUMO Acceptor를개발하여 2008년 3월 NREL 에서 223.5cm2면적의모듈효율 2.05% 를인증받았음 - Fraunhofer-ISE는저가의대면적 R2R 인쇄공정에적합한 inverted 구조의 7

10 Seoul R&BD Report 소재를개발하였고, 또한 anode wrap-through 공정을개발하여 2cm2면적의효율 3.4% 모듈을개발함 - 독일의 Heliatek은 IAPP, BASF, BOSCH와공동연구개발을진행하고있으며, 저분자유기반도체를기반으로 1.1cm2크기의 p-i-n형탠덤소자를개발하여지난 2010년 4월에 NREL에서 7.7% 효율을인증받았고 169cm2크기의모듈은 5.3% 효율을발표하였음 - TUD, Riso 연구소에서는주로인쇄공정적용한 R2R 방식으로대면적모듈화기술을개발하고있음. 투명전극이코팅된 PET 필름위에스크린프린팅기법으로양산가능한 2.1% 효율의, 수명 4000 시간의원형모듈을개발하였음 - 한국과학기술원 (KAIST) 의김상욱교수팀과유승협교수팀은도핑된탄소나노튜브를유기태양전지에적용하여효율을향상시키는기술을개발, Advanced Materials 최신호 ( ) 에게재 - 재료연구소융합공정연구본부의임동찬박사팀은탄소나노튜브와산화물반도체나노입자복합체를전도성고분자대신에적용하여유기태양전지의효율과수명을향상시키는연구결과를보임. 전도성고분자는자외선에의해서효율과수명이감소하는데연구팀은 CNT-ZnO 복합체를입사면에적용하여자외선에의한효율감소를크게감소시킴 - 한국화학연구원의이창진박사연구팀은 n형신규유기반도체를개발하고잉크젯인쇄를통해효율 4.2% 의셀을제조하였으며, 잉크젯인쇄를통해 cm2 (active area : 50cm2 ) 의서브모듈을제작하였음 - 광주과학기술원의이광희교수팀은 UCSB의 Heeger 교수와공동연구를진행하여 TiO2를사용한 Tandem 구조셀을개발하여 6.5% 의높은효율을보고하였음 8

11 차세대태양전지기술개발현황과서울시정책방향제언 염료감응형태양전지 - DSSC의최고효율수준은공인기관에서인증된값이 1cm2이상의면적에서 10.4% 이고 (Sharp), 1cm2이하의셀효율은 10 ~ 12% 정도임. 반면에모듈의경우는 6 ~ 8% 의효율이보고됨. (Prog. Photovolt. : Res. Appl. 18, , 2010) 태양광스펙트럼과 DSSC용 Ru-dye의광전변환대역을보면 Ru-dye가흡수하는 400 ~ 800nm의태양광스펙트럼의포톤적산은약 24 ~ 25mA/ cm2이며일반적으로 DSSC의개방전압 (Voc) 을 0.75V, FF를 0.75로가정하고, 투명전극의광투과율및반사에의한손실등을고려하면소자의효율은 10 ~ 12% 정도가되는데이는보고된 DSSC의최고효율과일치하며, 만일광전변환대역을 400 ~ 900nm로넓히면효율을 18% 까지기대할수있음. 따라서광흡수대역이넓은새로운염료를개발하는연구가활발하게진행중임 - 스위스로잔공대 (EPFL) 는 DSSC의기본구조를제안한그라첼교수가소속되어있는세계최고의 DSSC 연구기관임. 핵심소재및소자구조개발을진행하고있으며 DSSC 구조, 나노소재, 염료, 서브모듈전반에걸친원천특허를보유하고있음. 단위셀기준으로약 12% 의높은효율을보고함 - 일본의 Sharp사는 2006년 0.219cm2에서 11.1% 를달성하였고최근모듈 (25.6 cm2 ) 의경우 7.8% 를보고함. 실리콘태양전지기술을활용하여고효율화를위한소재및구조를중점적으로개발하고있음 - SONY는 2010년에 17.19cm2에서 9.2% 의효율을인증받았고, 겔기반고체전해질을적용한 DSSC를개발하여안정성향상을추구하고있음. 고체전해질적용염료감응태양전지에서효율 10% 를달성함 - 네덜란드의 ECN은정부에너지연구기관으로디바이스화, 모듈화, 내구성에관한연구를진행하고있음. 5 80mm2 단일셀에서 8% 의변환효율을달성하였으며무기재료인 CuSCN이나유기재료인 OMe/TAD와같은정공수송물질을이용한고체전해질의개발을추진중임 - 한국화학연구원의석상일박사팀은스위스로잔공대그라첼교수팀과공동으로염료감응형태양전지와반도체박막태양전지, 유기태양전지의장점을결 9

Seoul R&BD Report 합한태양전지제조기술을개발함. 연구진은염료감응형태양전지구조에다공성이산화티타늄을그대로광전극으로사용하고광흡수소재로염료대신에무기반도체나노입자를요오드계전해질대신에고체형태의전도성고분자를사용하여제조원가를크게낮추고제조공정을간편하게하였음 - 한국과학기술연구원태양전지연구센터는가시광전영역의빛을흡수할수있는판크로마틱염료감응형태양전지기술을개발.

12 Seoul R&BD Report 합한태양전지제조기술을개발함. 연구진은염료감응형태양전지구조에다공성이산화티타늄을그대로광전극으로사용하고광흡수소재로염료대신에무기반도체나노입자를요오드계전해질대신에고체형태의전도성고분자를사용하여제조원가를크게낮추고제조공정을간편하게하였음 - 한국과학기술연구원태양전지연구센터는가시광전영역의빛을흡수할수있는판크로마틱염료감응형태양전지기술을개발. 염료를선택적으로흡착할수있는물질을개발하여서로다른색상의염료를선택적으로배열하는데성공. 이연구결과를이용할경우이론적으로 30mA/ cm2의전류생성이가능해염료감응형태양전지의효율을획기적으로높일수있을것으로기대됨 < 그림 2> KIST 에서개발한 DSSC cell - 한국과학기술연구원의이현정박사팀은광결정구조를이용해빛을증폭시키는방법으로효율을높일수있는염료감응형태양전지를개발함. 서로다른투명재료가만드는광결정구조를이용해특정파장의빛을선택적으로가두고전해질과전자의효율적전달을가능케함 10

13 차세대태양전지기술개발현황과서울시정책방향제언 3. 태양광산업발전전망 세계태양광시장전망 - 전세계태양광설치시장은 2009년 7.3GW에서올해 16.6GW로약 130% 성장할것으로전망. 이는결정형모듈의와트당평균가격을 1.8$ 로가정, 약 300억불의시장규모 - 유럽등의경기부진에도불구하고태양광에너지설치시장규모가폭발적으로성장하는이유는독일, 이태리, 일본, 미국등의그린에너지에대한국가적지원이지속적으로이뤄지는데기인한것으로보임 < 표 2> 2009~2010 년주요국가별태양광설치시장규모 (GW, 억불 ) 독일이태리미국일본체코한국기타합계 점유율 (2010) 모듈금액 (2010) 55.4% 8.4% 7.8% 7.2% 6.6% 1.23% 13.3% 100.0% 출처 : 솔라앤에너지 2010 년 - 특히독일의경우작년 3.8GW에서올해상반기에만이미 6GW가설치완료되었고, 하반기에 3GW이상의추가설치예상. 이는전세계태양광설치시장의 55.4% 를점유하는최대의태양광시장이독일임을반증. 독일에이어이태리, 미국, 일본등도 1GW이상의태양광설치국가로발돋움함 - 글로벌태양광시장의폭발적인성장이진행됨에따라국내의태양광셀과모듈을생산하는업체들도이미연말까지생산물량이전량예약되는상황을맞고있음. 태양광시장성장에발맞추어현대중공업, LG전자등이생산능력을배가하는투자를이미진행중이며조만간삼성전자도대규모태양광생산투자를결정할것으로예상 11

Seoul R&BD Report 국내태양전지시장전망 - 태양전지생산량기준으로국내시장의매출규모가 2009년에는약 260MW 생산으로 5억 2,000만달러의매출규모가이루어졌고, 본격적인태양전지생산이이루어질것으로예상되는 2010년에는 986MW 생산으로 13억 9,000만달러의매출규모로전망 - 최근규모의경쟁이치열한태양전지제조산업에서중국, 대만, 독일,

14 Seoul R&BD Report 국내태양전지시장전망 - 태양전지생산량기준으로국내시장의매출규모가 2009년에는약 260MW 생산으로 5억 2,000만달러의매출규모가이루어졌고, 본격적인태양전지생산이이루어질것으로예상되는 2010년에는 986MW 생산으로 13억 9,000만달러의매출규모로전망 - 최근규모의경쟁이치열한태양전지제조산업에서중국, 대만, 독일, 미국의업체들은몇년동안공격적으로양산설비를증설하면서모두 GW급의태양전지생산능력을갖추게되었으며, 특히중국과대만은전세계태양전지생산능력의점유율을 50% 를넘었음 - 이러한상황에서국내업체들도태양전지사업에속속진입하면서태양전지생산규모가 2008년에 196MW였으나 2009년에는약 5배이상늘어난 923 MW 의생산능력까지증설. 또한한국도 2010년말에는 GW급의양산규모인 1.8GW에이르고, 2015년에는 2010년의 7배인 13.6GW 규모의태양전지생산능력을갖출것으로전망됨에따라, 반도체와디스플레이산업을이어갈차세대신성장동력산업으로부상할것으로기대 < 그림 3> 국내업체들의태양전지생산능력, 공급량, 매출규모전망 (2006~2012) ( 출처 : 한국의태양광발전산업및시장전망 (2006~2015) 보고서 ) 12

15 차세대태양전지기술개발현황과서울시정책방향제언 - 향후태양전지의가격하락이지속적으로발생되지만국내태양전지업체들의대량생산량에힘입어 2011년에 2GW의생산과 25억 6,000만달러의매출규모, 2015년에는 10.0GW의태양전지생산과 91억 8,000만달러의매출규모가이루어질것으로전망 차세대유기태양전지시장전망 - 차세대유기태양전지효율은그간 5% 대에정체해있었지만, 지난 2년여동안신규재료의개발과함께최근 8% 이상의에너지변환효율을보여주고있으며 2015년안에 10% 대의소자가구현될수있다는예측이지배적임. 당장대면적의태양광발전부문으로의적용이가능한것은아니지만유기태양전지만의장점인가볍고, 플렉시블하고, 값싸고, 낮은광량에서도발전이가능한장점들을가짐 < 그림 4> 차세대유기태양전지시장전망 ( 출처 : 차세대유기태양전지기술및시장전망보고서 ) 13

Seoul R&BD Report - 이러한응용분야의다양화를바탕으로유기태양전지는빠르게새로운시장을키워나갈것으로예측. 2016년에이르면이동용응용기기 ( 의류, 가방, 휴대폰등 ) 분야는 172Mil.$, BIPV분야는 93.5Mil.$, Military분야 38.35Mil.$, 발전시설분야는 31.5Mil.$ 의시장이형성될것으로전망 - 유기태양전지는낮은효율과짧은수명때문에 2013년까지는주로소형의낮은전력용에응용될것으로보임.

16 Seoul R&BD Report - 이러한응용분야의다양화를바탕으로유기태양전지는빠르게새로운시장을키워나갈것으로예측. 2016년에이르면이동용응용기기 ( 의류, 가방, 휴대폰등 ) 분야는 172Mil.$, BIPV분야는 93.5Mil.$, Military분야 38.35Mil.$, 발전시설분야는 31.5Mil.$ 의시장이형성될것으로전망 - 유기태양전지는낮은효율과짧은수명때문에 2013년까지는주로소형의낮은전력용에응용될것으로보임. 그러나계속되는동작성능의개선과대량생산기술의개발로인하여 2015년부터는성공적으로시장에진입할것이고, 2020년이후에는낮은제조단가, 경량화, 유연성등의장점이부각되어박막태양전지시장을이끌것으로기대됨. 2015년에 OPV( 저분자유기태양전지, 고분자유기태양전지, DSSC 모두포함 ) 시장은약 600 million가되고 2020년에는 3.4 billion에이를것으로예상됨 < 그림 5> 박막태양전지시장전망. 여기서 OPV는저분자유기태양전지, 고분자유기태양전지, DSSC 모두포함. ( 출처 : IDTechEx report 2008 Printed and Thin Film Photovoltaics and Batteries ) - 기존의실리콘계태양전지의경우실리콘원료및웨이퍼수습불균형으로실리콘태양전지저가화가한계에부딪힐가능성이있음. 따라서제조원가가낮고응용성이좋은비실리콘계 (CIGS, DSSC, OPV) 박막태양전지가많은분야에서활용될것으로예상됨. 현재태양광시장이실리콘계중심으로형성되어있지만, 2012년이후비실리콘계태양전지시장이 BIPV, 개인용휴대기기등을중심으로확대될전망임 14

차세대태양전지기술개발현황과서울시정책방향제언 서울시의에너지수요에대한고려 - 불안정한중동정세등세계정세와신흥산업국들의에너지수요급증및 2011년 3월일본후쿠시마사태이후원자력발전의전세계적감축추세로배럴당 100달러이상의고유가상태가지속될것으로전망 - 이는실질실효유가기준으로볼때현유가수준은 2차오일쇼크수준에근접하는것으로서울은서비스업 (85%)

17 차세대태양전지기술개발현황과서울시정책방향제언 서울시의에너지수요에대한고려 - 불안정한중동정세등세계정세와신흥산업국들의에너지수요급증및 2011년 3월일본후쿠시마사태이후원자력발전의전세계적감축추세로배럴당 100달러이상의고유가상태가지속될것으로전망 - 이는실질실효유가기준으로볼때현유가수준은 2차오일쇼크수준에근접하는것으로서울은서비스업 (85%) 중심의경제구조로고유가로인한타격이클것임 - 과거오일쇼크에서보듯이중앙정부의대책만으로는초고유가시대대처미흡, 지자체의적극적인대응과범국가적이고근본적인에너지대책필요 - 서울친환경에너지선언 (2007) 이후서울시는 2020년까지화석에너지 50% 감축할계획이나서울시의 2020년최종에너지소비는 2000년대비 21% 증가할전망이며, 주로건물 ( 가정 + 상업 ) 및수송부문의에너지소비는 2020년최종에너지소비의 86% 에이를전망으로서울시에너지전략은이두부문에집중해야함 < 그림 6> 화석에너지감축을위한서울시의전략목표 ( 단위 : 천 TOE) 15

18 Seoul R&BD Report 4. 서울시지원방향제언 - 이상과같이살펴본태양전지기술의기본개념, 차세대태양전지기술의현황그리고태양광산업의전망및서울시의에너지수요에대한고려를바탕으로향후서울시가지향해야한다고판단되는몇가지정책방향에대한제언을아래와같이하고자함 건물일체형태양전지분야에대한정책적지원 - 서울시는대표적인거대도시환경으로서건축물관련에너지소비감소및도시환경에적응가능한신재생에너지기술획득이미래에너지전략의성패로직결됨. 서울의지정학적특성에최적화된기술획득을위해서는정책적지원이지속적으로이루어져야함 < 그림 7> 서울화양동소재건국대학교-프라운호퍼차세대태양전지연구소설치건물일체형태양전지실증실험동전경 서울의신성장동력창출을위한차세대태양전지연구개발 - 그리드패리티 라는말로서표현되는화석연료대비태양전지발전비용의경쟁력확보시점을앞당기기위해서뿐만아니라서울의지식산업적경쟁력확보및향후이의부가가치담보를위한성장동력으로서의새로운차세대태양전지연구에더많은투자와노력이필요함 16

19 차세대태양전지기술개발현황과서울시정책방향제언 서울의국제적연계및국내타지자체와의연계강화 - 서울의위상이수도권개념상경인권과의연계구도없이이해될수없듯이한국의발전적위상과더불어국제적연계가없는에너지전략개발이나신재생기술개발의의미가퇴색될수있음. 서울은기술획득을위해서뿐아니라동북아의허브로서국제협력에다각적인노력을경주해야함 - 많은통계자료를통해서서울은녹색기술산업의집적지로서평가를받으나산업기반은약화추세임을확인할수있음. 이를극복하기위해서는향후서울시지원연구개발에있어서울의지역적제한을적극적으로극복하여, 좀더다양한서울 - 지방연계 R&D, 특히서울의기술집약적연구및지방산업체의연계고리역할을할필요가있음 인력양성을위한서울및수도권중소기업지원책 - 연구개발의목적이지적재산권등의획득을통한기술경쟁력강화의측면이있으나결국에너지문제극복과같은경우, 수많은인재들의노력을통해서이루어진다는사실을인식하고, 서울나아가한국의에너지미래를책임질우수인력을양성하고, 이들이적절히취업하는데좀더체계적인정책지원이필요하다고봄. 이는단순히교육기관에대한지원만으로해결되지않으며, 인력수요가있는기업과의연결및시의지원을통한진정한의미의산학연연계를통한우수인력의선순환구조창출을위한정책적지원이필요한시점임 서울시지원연구개발사업의지속성담보 - 서울시는이미지난수년간많은공적자금을투자하여연구개발사업을진행하고있음. 선도적연구개발사업의특성에기인하는 high risk, high return이실제이루어질수있는과감하고지속적인지원이담보되지않는다면, 이제급하게따라가기만하던기술개발패턴에서벗어나동북아의기술허브로서세계를선도하기어려울수있음. 적절한선택과집중을통해서단기적조급성을극복하는정책적인내가필요하다고봄 17

20 Seoul R&BD Report 4. 맺는말 - 치솟는유가, 원자력에대한공포, 지구온난화로인한이상기온등현재우리를둘러싸고있는많은문제들은결국우리가얼마나빠른시간내에지속가능한청정에너지대안을확보하는가에달려있다고봄. 물론청정에너지대안이대체에너지의개발을통해우리가더많은에너지를소비할수있게되는목적이아니며, 또한될수없으며, 결국대체에너지기술개발을넘어에너지사용문화의혁명적변혁을통해서지속가능한에너지절약문화를정착하는것이궁극적으로우리가후대에게더아름다운서울을전해줄수있는길이될수있다고판단됨 참고문헌 - 쏠라앤에너지, 2010, 전세계태양광시장전망 - 서울시정개발연구원, 2010, 서울시신재생에너지산업실태와특성분석 - 서울시정개발연구원, 2010, 건물에너지, 어떻게줄일것인가? - 서울시정개발연구원, 2008, 서울시화석에너지감축방안 - 지식경제부, 2010, 2010 국내신재생에너지산업현황 - 지식경제부, 2008, 신재생에너지 RD&D 전략 한국산업연구원, 2010, 태양전지의신산업육성촉진을위한정책과제 임찬 교수, 건국대학교-프라운호퍼차세대태양전지연구소 chanim@konkuk.ac.kr 이보고서의내용은필자의견해로서서울특별시의정책과는다를수도있습니다. 18

태양광산업 경쟁력조사.hwp

태양광산업 경쟁력조사.hwp 태양광산업산업경쟁력조사 1 Ⅰ. 1. 52 2. 53 Ⅱ. 1. 54 2. 60 3. 64 III. 1. 71 2. 82 Ⅳ. 1. 98 2. 121 3. 132 Ⅴ. 1. 147 2. 160 3. 169 4. SWOT 181 Ⅵ. 1. 187 2. 202 3. 217 Ⅶ. 225 < 요약 > Ⅰ. 서론 II. 태양광산업의개요 III. 태양광기술개발현황