한화큐셀이 기존 태양광 패널보다 발전 효율이 최대 50%가량 높은 ‘꿈의 태양광’ 상용화를 위한 마지막 관문을 넘었다. 기존 패널 재료인 실리콘에 신물질인 페로브스카이트를 덧댄 ‘탠덤 패널’(이중 패널)의 국제 인증을 세계 최초로 받으면서다. 한화큐셀은 2027년 탠덤 패널 양산에 들어가 중국이 장악한 태양광 시장 판도를 뒤집는다는 계획이다.
22일 태양광업계에 따르면 독일 탈하임 파일럿 공장에서 생산한 한화큐셀의 탠덤 패널이 최근 국제전기기술위원회(IEC)와 미국 안전시험기관(UL) 인증을 받았다. IEC와 UL 인증을 얻었다는 것은 제품 및 부품의 완성도와 안정성 측면에서 합격 판정을 받았다는 의미다.
탠덤 패널은 햇빛을 전기로 변환하는 물질을 실리콘 하나에서 ‘실리콘+페로브스카이트’로 변형한 제품이다. 빛을 잘 흡수하는 페로브스카이트의 성질 덕에 기존 패널보다 발전 효율이 최대 50% 높다. 페로브스카이트가 실리콘보다 저렴한 만큼 성능과 가격 경쟁력을 겸비했다는 평가를 받는다.
론지, 진코솔라, JA솔라 등 중국 업체는 아직 탠덤 패널 상용화 단계에선 이렇다 할 성과를 내지 못한 것으로 알려졌다. 업계에선 중국과의 기술 격차를 1~2년으로 파악하고 있다. 한화큐셀은 이 제품을 미국 조지아주 카터즈빌 공장과 충북 진천 공장에서 생산할 것으로 전해졌다.
회사 관계자는 “효율성을 고려할 때 10년 내 절반 이상의 태양광발전 시설에 탠덤 패널이 들어갈 것”이라며 “중국을 제치고 차세대 태양광 시장을 선점할 기회를 잡았다”고 말했다.
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글로벌 태양광 시장이 ‘중국판’이 된 건 2020년부터였다. ‘규모의 경제’를 이룬 중국 태양광 업체들이 싼값에 실리콘 패널을 내놓으며 글로벌 시장을 하나씩 접수했다. 실리콘 패널은 진입장벽이 낮은 범용기술인 탓에 업체 선정의 변수는 가격 하나였다. 중국보다 규모도 작고, 인건비도 많이 들고, 비싼 전기료를 내는 한화큐셀은 상대가 못 됐다.
한화큐셀은 차세대 태양광전지 ‘탠덤 패널’(이중 패널)에서 해법을 찾았다. 발전효율이 50% 높은 ‘꿈의 태양광’이란 신무기를 갖게 된 만큼 중국과의 경쟁에서 승기를 잡을 수 있을 것으로 회사 측은 기대하고 있다.
◇‘꿈의 태양광’ 품은 한화
한화큐셀이 국제전기기술위원회(IEC)와 미국 안전시험기관(UL) 인증을 통과한 탠덤 패널은 말 그대로 실리콘과 페로브스카이트를 이중으로 쌓은 제품이다. 강점은 실리콘 하나만 넣은 기존 패널보다 발전효율이 50% 높다는 점이다. 기존 실리콘 패널의 발전효율은 25~28%로, 기술적 한계인 29%에 다다랐다. 더 이상 효율을 높일 여지가 없다는 의미다.
탠덤 패널의 발전효율 한계는 44%다. 실리콘 패널의 한계(29%)보다 50% 가량 높다. 당장 나오는 발전효율은 30% 수준이지만, 업계에선 머지않은 시기에 한계까지 끌어올릴 것으로 예상한다. 또 다른 강점은 페로브스카이트의 가격이 실리콘보다 저렴하다는 데 있다. 기존 패널보다 효율도 높고, 생산비도 덜 든다는 얘기다.
한화큐셀이 세계 최초로 IEC 및 UL 인증을 받을 수 있었던 배경에는 태양광 본고장인 독일의 기술력과 한화의 끈기 있는 투자가 자리 잡고 있다. 2010년 태양광 산업에 진출한 한화는 2012년 독일 태양광 기업 큐셀을 인수했다. 큐셀의 엔지니어 및 연구개발 인력을 그대로 흡수한 한화는 2015년 독일 탈하임 R&D센터를 통해 초기 탠덤 모듈 개발을 시작했다. 현재 기준 탠덤 모듈 연구개발 기간만 10년이 넘는 셈이다.
◇2027년 양산 시작
한화큐셀은 가장 먼저 기술적 준비를 끝낸 만큼 양산도 가장 먼저 시작한다는 계획을 짰다. 지난해 1365억원을 투입한 완공한 충북 진천 공장이 첫 생산 무대가 될 전망이다. 업계에선 2027년 상반기 중 양산에 들어갈 것으로 내다보고 있다. 이후 미국, 유럽 시장을 겨냥해 현지 생산에 들어갈 것으로 알려졌다.
시장에선 2033년에는 전 세계 태양광 패널의 30% 정도가 탠덤 모듈이 되고 2040년에는 모든 태양광 패널이 탠덤 모듈로 대체될 것이란 관측이 나온다.
◇중국과 쫓고 쫓기는 경쟁 준비 중
중국은 탠덤 패널에선 아직 이렇다 할 성과를 내지 못한 상태다. 태양광 업계 관계자는 “몇몇 중국업체가 탠덤 패널 양산 계획을 발표했지만, 아직 국제 인증을 받은 업체도 안 나왔다”며 “중국업체들이 지금 기술 수준으로 양산에 나섰다간 수율(생산품 중 양품 비율) 등에서 큰 문제가 발생할 수밖에 없을 것”이라고 말했다.
다만 지난 몇 년간 조(兆)단위 영업이익을 거둔 롱지, 징코솔라 등 중국 대형 패널업체들이 벌어들인 돈을 탠덤 패널 기술에 쏟아부을 경우 기술격차를 빠르게 좁혀질 수 있다는 관측도 나온다.
한화큐셀은 중국과의 기술격차를 유지하기 위해 탠덤 패널 완제품의 발전효율을 최대 잠재 발전효율인 44%까지 빠르게 끌어올리는데 올인한다는 계획이다. 한화큐셀 관계자는 “중국 한발 쫓아오면 한 발 더 도망갈 준비를 하고 있다”며 “중국과의 발전효율의 격차를 얼마나 오래 유지하느냐가 경쟁의 핵심이 될 것”이라고 말했다.
▶탠덤(tandem)패널
두 개 이상을 쌓는다는 의미의 탠덤패널은 페로브스카이트라는 광물과 실리콘을 두겹으로 쌓는 차세대 태양광 기술이다. 기존 단일 실리콘 패널은 태양빛을 전기로 바꾸는 비율인 발전효율이 최대 29%인데 탠덤 패널은 이론적 발전효율 한계가 44%다.
