태양광발전의 경제성이 앞으로 어떻게 변화할 것인지 조사해보시오.
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태양광발전의 경제성이 앞으로 어떻게 변화할 것인지 조사해보시오.
- 각 기업의 동향을 중심으로 -
Ⅰ. 서론
인류는 에너지원으로써 주로 화석연료, 원자력 등에 의존하고 있으며, 이러한 에너지원들의 고갈이 예측되고 있다. 그리고 이러한 에너지원은 대기 오염 및 온실가스 배출 등의 환경 오염의 원인으로 지적되고 있다. 1997년 교토의 정서 등의 기후협약을 통해 온실가스 배출량 감소 목표를 규정하고 있으며,국내의 경우에도 “대체에너지 개발 및 이용 보급촉진법” 등 관련법 제정 등을 통하여 신재생 에너지 사업을 적극 지원하고 있다. 하지만 신재생 에너지는 경제적 타당성이 부족하고, 신재생 전원을 이용한 전력 공급이 연속적이지 못하기 때문에 보급에 난항을 겪고 있다. 즉, 현재 신재생 에너지는 기존 에너지원에 비해 높은 초기설비 투자비 등의 경제성이 확보되지 못하며, 공급기여도가 낮고 주로 풍력, 태양광 등 자연 조건에 따라 출력이 변동되기 때문에 이에 대한 추가적인 대응방안이 필요하다. 특히 태양광 발전시스템의 경제성은 시스템 설치시의 초기 투자비뿐만 아니라 태양광 발전시스템이 설치되는 지역에서 연간 발전된 전력량과 발전된 전력 판매 단가에 의해 크게 좌우된다. 그리고 이 밖에도 경제성 평가를 위해 적용되는 할인율, 물가 상승률, 전력 판매단가 상승률 등의 요인에 영향을 받게 된다. 따라서 이번 과제를 통해 태양광 발전의 경제성에 대해 알아보고 변화되어야 할 것들에 대해 알아보고자 한다.
Ⅱ. 본론
1. 태양광발전의 원리
태양광발전은 고갈되지 않는 태양에너지를 에너지원으로 사용한다. 태양광발전의 장점은 햇빛만 있다면 어느 곳에서든 전력을 생산할 수 있고, 자연 에너지원을 사용하므로 오염물질 배출이 없다는 점이다. 하지만 높은 초기비용, 큰 설치면적의 필요와 일사량에 의존되는 전력 생산량 등은 PV 시스템이 경제적이고 안정적인 에너지원으로 거듭나기 위해서 넘어야 할 과제이다. 태양전지는 태양에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지로서 금속과 반도체의 접촉면 또는 반도체의 PN 접합에 빛을 조사하면 광전효과에 의해 광기전력이 일어나는 것을 이용한 것이다. 태양전지에 빛이 부딪치면, 태양전지 내부에서 전자와 정공의 쌍이 생성된다. 생성된 전자-정공 쌍은 전자(-)는 N형 실리콘에, 정공(+)은 P형 실리콘 쪽에 모이게 되어 전위가 발생하게 되며, 전극에 부하를 연결하게 되면 전류가 흐르게 된다. 이것이 태양전지의 PN 접합에 의한 태양광발전의 원리이다.
2. 태양광 발전 현황 - 국외
최근 태양광발전 시장은 규모의 경제를 통한 원가 경쟁력 확보가 중요시 됨에 따라 글로벌 기업들은 생산능력을 GW급으로 빠르게 확대해나가고 있다. 2009년 1GW급 설비를 보유한 기업은 Suntech과 First Solar 2개사에 불과하였으나, 2010년 상위 10개 기업들이 생산능력을 1GW급으로 확대하고 있다. 2009년 이후 태양광발전 부문에서 큰 폭의 가격하락이 지속되었음에도 불구하고 상위 기업들은 비용경쟁력을 강화하기 위해 적극적인 투자를 지속해 온 것으로 나타나고 있다. 글로벌 태양광발전 시장 참여 업체들 현황을 살펴보면, 금융위기를 계기로 태양광 발전 상위 업체들의 시장지배력이 더욱 강화되고 있는 것이 특징이다. 이들 상위 기업들은 풍부한 자금력을 바탕으로 경쟁적으로 설비투자에 나서 생산능력을 확대하고 있어 점유율이 큰폭으로 확대되고 있다. 2008년 Q-Cells, First Solar, Suntech을 비롯한 상위 7개사의 설치 용량 기준 시장 점유율은 44%였으나, 2009~10년 사이 이들 기업이 공격적으로 생산능력을 확대하고 있어 2009년 상위 7개사의 시장점유율은 74%까지 확대될 것으로 전망되고 있다. 주요 업체별로 살펴보면, CdTe박막 태양전지 업체인 First Solar의 시장점유율은 20%로 전년대비 2배 이상 증가하면서 업계 1위로 올라선 것으로 나타나고 있다.
반면 2008년 세계 시장점유율 1위 였던 독일의 Q-cell은 폴리실리콘 수급 불안정으로 경쟁력이 약화되면서 제자리에 머무르고 있는 상황이다. 한편 세계 태양광발전 상위 7개사 중 중국 기업이 4개사나 포함되면서, 중국 기업들이 시장 내 지배력을 확대하고 있다는 점 또한 특징적이다. 2008년 중국의 Suntech, Yingli, JA Solar, Trina 4개사의 시장점유율은 21%에 불과했으나, 2009년 16%p나 증가한 37%까지 확대되었다. 이에 따라 중국의 2009년 기준 태양전지 생산량은 약 4GW로 전체 생산량의 약 50%을 차지하면서 태양전지 최대 생산국으로 올라서게 되었다.
태양전지 원재료인 폴리실리콘 가격은 2008년 KG당 90달러에 이르렀지만, 금융위기 이후 가격이 급락하면서 KG당 50달러 수준을 기록하고 있다. 태양전지 셀과 모듈가격 또한 원재료인 폴리실리콘 가격 하락 및 설비 증설 확대에 따른 공급과잉으로 가격 하락세가 지속되고 있다.
세계 조사기관의 전망에 따르면, 현재 글로벌 태양전지 업체들의 마진 수준이 높으며, 지속적으로 원가를 절감하고 있어 추가적으로 태양전지 및 모듈 가격 하락이 발생할 가능성이 높을 것으로 보고 있다. 이와 같이 모듈 가격이 추가 하락할 경우 2015~20년경으로 전망되었던 그리드 패리티에 도달 시기가 앞당겨질 것으로 예상된다. 일반적으로 그리드 패리티에 도달하기 위해서는 폴리실리콘의 경우 KG 당 $20 미만, 모듈은 Wp 당 $1 미만, 시스템 기준으로는 Wp 당 $2 미만 까지 가격 하락이 발생해야 하는 것으로 분석된다. 현재 원재료인 폴리실리콘 및 태양광발전 부품 소재의 수급상황과 최근 가격 하락 추이를 고려 시 2015년 전후로 그리드패리티에 도달 할 것으로 예상되었다. 특히 전기요금이 높은 이탈리아, 스페인, 독일 및 일조량이 풍부한 미국의 California 지역 등에서는 이미 그리드 패러티에 근접해 있어, 오히려 태양광발전의 원가가 화석연료발전보다 낮아지는 국면으로 전환될 가능성도 제기되고 있다.
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