전기의 시대를 밝히는 태양광

ㆍ AI가 촉발한 글로벌 전력 수요 폭증, 그리고 지정학적 불확실성 속 재부상하는 태양광 ㆍ 전력 확충 속도와 유연성, 경제성을 토대로 국내외 대규모 재생 에너지 투자의 중심에 서 ㆍ 안정적인 모듈 생산 능력과 차세대 셀 기술로 태양광의 현재와 미래를 이끄는 한화 국제에너지기구(IEA)는 세계가 '전기의 시대(Age of Electricity)' 에 진입했다고 선언했습니다. 산업과 일상 전반에서의 AI 사용에 따라 '전기 먹는 하마'라 불리는 AI 데이터센터가 무수히 늘어나고 있으며, 전기차 대중화를 필두로 한 모빌리티 전동화가 진행되며 2030년까지 글로벌 전력 수요는 매년 3.6%씩 늘어날 전망입니다. 그동안 전력 수요는 대체로 경제성장률과 비슷한 속도로 움직여 왔지만, 이제는 전력 수요 증가 속도가 경제성장률을 앞지르기 시작했고, 항시 충분한 전력을 확보하는 것이 국가의 성장과 안보를 위한 '전제 조건' 으로 자리잡았습니다. 하지만 정작 안정적인 전력 공급을 위협하는 일이 많아지고 있습니다. 러시아-우크라이나 전쟁은 대규모 발전소에 국가 전력 공급을 의존하는 중앙집중형 전력망의 취약성을 보여줬습니다. 소수의 대규모 수력 및 화력 발전소가 국가 전력의 상당 부분을 생산하는 구조에서는 발전소 한두 곳만 타격을 받아도 국가 전체의 전력 공급이 마비되어 심각한 전력난을 겪게 됩니다. 최근 일어난 중동 지역의 분쟁 역시 석유와 천연가스 등 해외 에너지 공급망에 대한 과도한 의존이 국가 경제 전체를 흔들 수 있다는 위험성 을 보여줬습니다. 늘어나는 전력 수요를 감당하면서도 안정적으로 확보할 수 있는 에너지원이 무엇인지, 답을 찾아야 하는 이유입니다. 지난해 전 세계 재생에너지 발전량은 석탄 발전량과 거의 같은 수준까지 늘어났습니다. 한 세기 넘게 세계 전력 공급을 지배해온 석탄을 재생에너지가 처음으로 따라잡은 것입니다. IEA에 따르면 2030년까지 재생에너지 발전량은 매년 약 1,050TWh씩 늘어날 전망인데, 이 중 60%에 해당하는 600TWh 이상을 태양광이 담당할 것으로 예상됩니다. 재생에너지의 성장을 사실상 태양광이 이끄는 셈 입니다. 이런 흐름은 세계 각국에서 확인되고 있습니다. 유럽에서는 지난해 태양광과 풍력 발전량이 처음으로 화석연료 발전량을 넘어섰습니다. 특히, 최근 4년간 태양광은 연 20%에 가까운 성장률로 모든 발전원 중 가장 높은 증가세를 보였습니다. 미국에서도 비슷한 흐름이 나타납니다. 지난해 새로 가동된 대규모 태양광 발전사업이 전체 신규 발전용량의 72.6%를 차지했고, 2023년 9월부터 2025년 12월까지 28개월 연속 신규 발전용량 1위 자리를 지켰습니다. 이렇게 태양광이 빠르게 늘어나는 데는 다른 발전원이 따라오기 어려운 속도와 유연성 이 있습니다. 아무리 우수한 발전원이라도 제때 가동되지 못하면 늘어나는 전력 수요 앞에서는 의미가 없습니다. 모듈 단위로 유연하게 시공할 수 있는 태양광은 이 지점에서 강점을 보여줍니다. 미국 태양광에너지산업협회(SEIA)에 따르면 발전 사업은 구상 단계부터 상업 운전까지 태양광이 평균 1.4년으로 가장 짧고, 육상풍력 1.7년, 가스터빈 2.6년, 복합화력 4년, 석탄 6.7년, 원전이 10년 이상으로 그 뒤를 잇습니다. 한국에서도 태양광 발전의 구축 속도는 앞서 있습니다. 전력거래소(KPX) 자료에 따르면 중소규모 태양광은 1년 안에 지을 수 있고 20MW 이상 대형 태양광도 준공까지 평균 5년 4개월이면 충분합니다. 태양광의 오랜 약점으로 꼽혔던 간헐성 문제 역시 에너지저장시스템(ESS) 기술이 보완 하고 있습니다. ESS 역시 사업 구상부터 상업 운전까지 약 1.7년 정도의 단기간에 구축할 수 있으며, 태양광과 결합시키면 낮 시간대에 충분히 쌓인 에너지를 밤 시간대나 피크 타임에 방출하는 '에너지 타임 시프트'(Energy Time-shift)가 가능해져 안정적인 전력 공급 능력을 갖출 수 있습니다. 실제로 미국에서는 2026년 신규 전력 설비 증설을 대규모 발전사업용 태양광 43GW와 ESS 24GW가 주도할 것으로 전망됩니다. 태양광은 경제성 면에서 이미 다른 발전원을 앞서는 수준 에 올라 있습니다. 블룸버그NEF에 따르면 신규 태양광 발전소는 보조금 없이도 대부분의 시장에서 신규 석탄 발전소보다 낮은 균등화발전비용(LCOE)을 기록하고 있습니다. 발전 설비를 짓고 운영하는 전체 비용을 발전량으로 나눈 이 지표는 서로 다른 발전원의 경제성을 비교하는 척도입니다. 태양광 발전의 경제성은 앞으로 더 높아질 전망입니다. 블룸버그NEF는 2035년까지 태양광의 LCOE가 지금보다 31% 더 낮아질 것으로 내다봤습니다. 속도와 안정성에 더해 경제성까지 앞서고 있다는 점에서, 태양광은 전력망 확충이 시급한 기업과 국가들에게 매력적인 선택일 수밖에 없습니다. 지난 6월 한국 정부는 AI 시대를 대비하는 첨단 산업단지 구축을 발표하며 동시에 'AI 시대를 선도하는 전기국가 비전' 도 공개했습니다. 반도체와 데이터센터 등 폭발적으로 늘어나는 전력 수요를 감당하기 위한 전력원과 송전망 확충 그리고 전력 운영 제도의 정비까지 아우르는 계획이며, 그 중심에는 역시 태양광이 있었습니다. 2030년까지 재생에너지 설비 용량을 100GW로 늘리고, 이 중 태양광이 87GW를 담당하도록 하겠다는 목표를 내놨고, 수도권을 포함한 전국에 기가와트(GW)급 초대형 태양광 단지 10곳 이상을 조성하기로 했습니다. 이렇게 대규모로 태양광을 늘려가려면, 발전에 필요한 수많은 고품질 모듈이 적시에 공급되어야 합니다. 전라남도 해남의 140만 평(4.79km²) 부지에 한국남동발전이 짓는 400MW 규모 태양광 발전소에는 한화솔루션 큐셀부문(이하 한화큐셀)이 제작하는 태양광 모듈 약 64만 장이 투입 됩니다. 국가 차원의 대규모 재생에너지 프로젝트를 국내 생산 제품만으로 채울 수 있다는 것은 태양광 공급망을 해외에 의존하지 않아도 된다는 뜻이기도 합니다. 한화큐셀은 국내 최대 태양광 생산 기지인 충북 진천공장에서 오랜 시간 쌓아온 대량 생산 및 품질 관리 역량을 기반으로 국내 대형 태양광 사업들을 뒷받침할 계획입니다. 태양광 에너지를 확충하려는 움직임은 미국에서 더 크게 나타나고 있습니다. AI 데이터센터로 전력 수요가 폭증했던 2025년 미국의 신규 전력 수요는 135TWh나 되었는데, 이 가운데 61%인 83TWh를 이미 태양광으로 충당한 바 있습니다. 2026년에는 빅테크 기업들을 중심으로 전력 확보 경쟁이 더 치열해지면서 태양광과 같은 재생에너지에 대한 투자가 늘어나고 있습니다. 일례로, 최근 메타(Meta)가 인디애나주 깁슨(Gibson) 카운티에 들어설 200MW 규모의 태양광 발전 개발사와 전력공급계약(PPA)를 맺었는데, 한화큐셀은 해당 발전소에 32만 장의 태양광 모듈을 공급하고 EPC(설계·조달·시공)를 맡을 예정입니다. 블룸버그NEF에 따르면 2025년 전 세계 기업 재생에너지 구매량의 약 49%를 메타, 아마존, 구글, 마이크로소프트 등 4개 빅테크 기업이 차지했고, 한화큐셀은 이런 하이퍼스케일러(hyperscaler) 기업들과의 협력을 강화하며 미국 전력 수요에 대응한다는 계획입니다. 미국 애리조나주의 '아틀라스 에너지 파크(Atlas Energy Park)'도 대표적인 태양광 에너지 확산 사례입니다. 2028년까지 총 2.8GW 규모의 태양광 발전소와 5.7GWh 규모의 ESS단지가 들어설 미국 최대 규모의 재생에너지 단지입니다. 단지 내 필요한 태양광 모듈의 전량 공급과 전체 프로젝트의 EPC를 맡은 한화큐셀은 이미 357MW규모의 태양광 발전소 2개를 지난 5월 매각하며 성공적으로 사업을 수행한 바 있습니다. 미국에서 대규모 태양광 수요에 더욱 기민하게 대응하기 위해 한화큐셀은 지난 6월 미국 조지아주의 '솔라 허브(Solar Hub)' 가동을 본격화했습니다. 솔라 허브는 잉곳부터 웨이퍼, 셀, 모듈까지 이어지는 태양전지 밸류체인을 미국에서 유일하게 수직계열화한 생산 거점으로 모듈 기준 8.6GW의 생산능력을 갖춘 북미 최대 규모의 실리콘 전지 기반 태양광 제조시설 입니다. 이를 기반으로 한화큐셀은 아틀라스 에너지 파크를 비롯한 대규모 태양광 사업에 필요한 제품을 미국 현지에서 안정적으로 공급하며, 태양광을 중심으로 한 미국의 AI 시대 전력 확충에 기여할 예정입니다. 태양광 에너지가 다시 떠오르는 요즘, 그 기술 혁신에도 관심이 쏠리고 있습니다. 태양광 발전소를 지을 수 있는 부지가 무한하지 않기 때문에 결국 같은 면적에서 얼마나 많은 전기를 생산할 수 있는지를 결정하는 ‘광전환 효율’ 기술이 중요해지고 있습니다. 현재 널리 쓰이는 실리콘 태양전지는 이미 23~24%대 효율로 이론적 한계치에 근접해 있어, 추가적인 효율 개선의 여지가 크지 않습니다. 이런 배경에서 떠오르는 차세대 기술이 바로 ‘ 페로브스카이트-결정질 실리콘 탠덤 셀 ’ (이하 탠덤 셀)입니다. 장파장대의 빛만 흡수할 수 있어 효율에 근본적인 한계가 있는 실리콘 셀 위에 단파장대의 빛을 흡수하는 페로브스카이트 셀을 쌓아 올린 구조입니다. 탠덤 셀의 이론상 최대 광전환 효율은 44%로, 실리콘 단일 셀의 이론적 한계 효율인 29%보다 1.5배 이상 높습니다. 효율이 오르면 같은 면적에서 더 많은 전력을 생산할 수 있어, 늘어나는 전력 수요를 그만큼 더 경제적으로 감당할 수 있게 됩니다. 한화큐셀은 이미 2024년 12월에 상용 면적 규격(M10, 330.56c㎡)의 탠덤 셀에서 세계 최고 수준인 28.6%의 효율을 기록 하며 이 기술의 가능성을 입증했습니다. 남은 과제는 실제 시장을 위한 상용면적 모듈에서도 이 효율이 구현될 수 있도록 기술 신뢰도를 높이고 양산 적합성까지 갖추는 것입니다. 이를 위해 한화큐셀은 최근 정부 주도 연구개발과제에 주관기관으로 참여해, 국내 산·학·연 9개 기관과 함께 기술 실증 연구를 수행합니다. 올해 4월부터 3년간의 연구를 통해 1.7㎡ 이상 상용면적 탠덤 모듈에서 28% 이상 광전환 효율을 구현해낼 계획입니다. 혁신 기술의 상용화를 위해서는 핵심 제조 공정을 안정화하는 등 대량 생산 기술도 확보되어야 합니다. 이에 한화큐셀은 한국과 독일에서 운영 중인 탠덤 파일럿 생산 라인을 활용해 대규모 양산 기술을 단계적으로 확보하며, 오는 2029년 탠덤 모듈 상용화를 준비하고 있습니다. 바야흐로 전기의 시대가 시작됐습니다. AI 사용의 확산으로 전력 수요가 계속 늘어나고, 지정학적 불확실성이 커질수록 안정적이고 빠른 확충 및 복구가 가능한 발전원이 더욱 중요해질 것입니다. 태양광과 같은 지속가능한 에너지원이 재조명 받는 것도 전기의 시대 속 자연스러운 흐름입니다. 이런 시대적 흐름 속에서 세계 각국은 최근에야 태양광을 국가 에너지 전략의 한 축으로 육성하고 있지만, 태양광이 지속가능한 에너지라는 한화의 믿음에는 줄곧 변함이 없었습니다. 한화는 국내외 대규모 생산 거점을 기반으로 안정적인 태양광 공급망을 구축하고 차세대 태양전지 기술 을 연구하며, 급증하는 전력 수요에 유연하게 대응할 수 있는 역량을 키워왔습니다. 흔들림 없는 전기의 시대는 한화의 태양광 솔루션과 함께 지속될 것입니다.