태양광(PV) 시장 규모 및 점유율, 기술별(결정질 실리콘 및 박막), 설치 유형별(지상 설치형, 옥상 설치형, 수상 설치형), 최종 사용자별(주거용, 상업용, 산업용, 공공시설용), 구성 요소별(태양광 모듈, 인버터, 시스템 구성 요소, 에너지 저장 시스템, 태양광 추적 장치) - 2026-2036년 글로벌 공급 및 수요 분석, 성장 전망, 통계 보고서

태양광 발전(PV) 시장 전망:

태양광(PV) 시장 규모는 2025년 9,799억 달러로 평가되며, 2026년부터 2036년까지 연평균 7.63%의 성장률을 기록하며 2036년에는 2조 2,400억 달러를 넘어설 것으로 예상됩니다. 2026년 태양광 산업 규모는 1조 700억 달러로 추산됩니다.

공급망 매핑:

주요 국가의 부품 제조 및 무역 동향

태양광 발전(PV) 시장은 청정 전력 생산의 핵심이며, 2050년까지 지속 가능한 에너지 전환과 탄소 중립 달성이라는 목표를 포괄하는 중요한 요소입니다. PV 공급망은 야금용 실리콘(MGS)과 결정질 실리콘(c-Si)에서 추출한 다결정 실리콘(폴리실리콘) 정제에서 시작됩니다. 2020년 전 세계 PV 모듈 출하량의 약 96%는 c-Si 기술을 사용했는데, 이는 폴리실리콘 덩어리를 녹여 잉곳으로 만든 후 얇은 웨이퍼로 절단하고, 이 웨이퍼를 PV 셀 및 PV 모듈로 변환하는 공정입니다. 나머지 PV 모듈은 카드뮴 텔루라이드(CdTe) 기술을 사용하며, 미국에서 채택률(전 세계 4% 대비 16%)이 높고, c-Si가 나머지 84%를 차지합니다.

미국 태양광 공급망 동향:

태양광 발전 시장은 미국의 온실가스 배출량 감축 및 기후 변화 영향 최소화 노력에 중추적인 역할을 합니다. 수십 년간의 혁신과 상당한 비용 절감 덕분에 태양광 발전은 가장 경제적인 전력 생산 방식 중 하나가 되었습니다. 중국 원자재 공급 및 미국 제조업 부문에 미치는 중국의 영향력에서 벗어나기 위해 미국은 태양광 발전 공급망을 국내로 이전하는 데 주력하고 있습니다. 미국은 중국산 원자재에 의존하지 않고 자체적으로 생산할 수 있는 일정 수준의 카드뮴 텔루륨(CdTe) 박막 모듈 생산 능력을 보유하고 있습니다. 전체 CdTe 모듈 설치량의 16% 이상을 단일 미국 기업이 공급하고 있으며, 이 기업은 해당 모듈의 3분의 1을 미국에서 생산하고 있습니다. 경제가 탈탄소화를 향해 나아가는 속도를 고려할 때, CdTe를 포함한 어떤 대체 기술도 2050년 이전에 기존 발전 방식을 완전히 대체하기는 어려울 것으로 예상됩니다.

2010년 에너지 생산 설비 증설에서 태양광 발전이 차지하는 비중은 5%였지만, 2024년에는 58%로 증가하여 미국 전체 발전량 62.8GW 중 무려 36.4GW를 차지했습니다(2023년 18.4GW의 거의 두 배에 달하는 수치). 다음 그래프에서 볼 수 있듯이, 현재와 같은 추세가 지속될 경우 전 세계 태양광 발전량은 2030년까지 200GWdc에 도달할 것으로 예상되며, 전 세계적인 탈탄소화 시나리오에서는 2030년까지 500GWdc를 넘어설 것으로 전망됩니다.

2022년 원료, 잉곳 및 웨이퍼의 국내 생산량

미국의 전력 탈탄소화를 위해서는 연간 태양광 발전 설비 설치량을 대폭 늘려야 합니다. 공격적인 탈탄소화 시나리오 하에서는 태양광 발전 설비 설치량이 2020년 19GWdc에서 2030년까지 4배로 증가할 것으로 예상됩니다. 미국 태양광산업협회(SEIA)에 따르면 2023년에는 40.3GWdc의 태양광 발전 설비가 설치되어 누적 설치량이 186.5GWdc에 달했습니다. 태양광 발전 도입은 증가하고 있지만, 2023년 기준 전체 전력 생산량의 5.6%, 여름철 순 발전용량의 11.2%만을 차지했습니다. 약 22개 주에서 전체 전력의 5% 이상을 태양광으로 생산했으며, 캘리포니아주가 28.2%로 가장 높은 비율을 기록했습니다. 이와 동시에 에너지 저장 설비 설치도 빠르게 증가하고 있으며, 2023년에는 26.0GWh(8.8GWac)가 전력망에 추가되어 전년 대비 34% 증가했습니다. 향후 전망에 따르면, 현행대로라면 전 세계 태양광 발전 설비 출하량은 약 200GWdc에 이를 것으로 예상되지만, 완전한 탈탄소화 경로를 택할 경우 2030년까지 설치량이 500GWdc를 넘어설 수 있어 기후 목표 달성에 필요한 성장 규모를 보여줍니다.

전략, 조치 및 권고사항:

미국에서는 생산세액공제(PTC)와 투자세액공제(ITC)가 주요 정책 프레임워크를 이루고 있습니다. 그러나 직접 지원 정책에 있어 가장 두드러진 변화는 2022년 도입된 인플레이션 저감법(IRA)입니다. 이 법은 대출, 보조금, 세액공제 확대를 위한 연방법으로, 사회적으로 공평한 방식으로 소규모 및 대규모 태양광 발전 설비 제조 및 설치를 촉진하는 데 중요한 역할을 했습니다. IRA는 3,700억 달러 규모의 투자를 승인했으며, 미국 환경보호청(EPA)의 온실가스 감축 기금은 70억 달러의 보조금을 배정했습니다.

IRA는 다음과 같은 태양광 발전 장려책을 제공합니다.

출처: 유럽 태양광 기술혁신 플랫폼

IRA 범위 내에서 PV에 적용 가능한 세액 공제 요약. MPTC = 제조업 생산 세액 공제, PTC = 생산 세액 공제, ITC = 투자 세액 공제, GHG = 온실가스

출처: 유럽 태양광 기술혁신 플랫폼

미국에서는 2018년부터 수입 셀을 사용하여 c-Si 모듈 조립이 시작되었으며, 2020년에는 4.3 GWdc 규모의 태양광 모듈이 조립되어 2019년 대비 24% 증가했습니다. 이러한 성장은 주로 First Solar의 전략적 생산 능력 두 배 증설에 힘입은 것입니다. 태양광 수요가 지속적으로 증가함에 따라 국내 제조를 확대할 수 있는 기회가 더욱 많아질 것으로 예상됩니다. 특히 2021년에 시행된 수입 제한 조치(중국 기업과 관련 가능성 있음)는 미국 태양광 공급망을 더욱 강화할 것입니다. 미국 내 주요 폴리실리콘 기업으로는 미시간주에 위치한 Hemlock(연간 생산 능력 35,000톤), 테네시주에 있는 Wacker(20,000톤), 워싱턴주에 16,000톤, 몬태나주에 4,000톤 규모의 공장을 보유한 REC Silicon, 그리고 앨라배마주에 위치한 Mitsubishi(1,500톤) 등이 있습니다. Hemlock, REC 및 Wacker는 48C 조항에 따라 세액 공제를 받았으며, 이는 이후 폴리실리콘 생산 능력 확장에 도움이 되었습니다.

출처: EIA

미국 에너지정보청(EIA)에 따르면, 미국의 소매 전력 판매액은 3조 8,610억 달러로, 2022년의 660억 달러에서 크게 증가했습니다. 소매 판매액은 멕시코와 캐나다로부터의 전력 순수입(수입액에서 수출액을 뺀 값)을 포함합니다.

미국 소매 전력 고객 대상 전력 판매량 및 총 판매량 대비 점유율(2023년)

태양광 부품 제조 능력 비교 분석:

폴리실리콘 생산에 대한 하향식 분석

고순도 폴리실리콘은 일반적으로 태양광 웨이퍼, 실리콘, 반도체 및 알루미늄 합금 제조에 사용되는 야금 등급 실리콘을 정제하여 얻습니다. 안정적인 공급과 높은 순도를 확보하기 위해 MGS 공급업체는 종종 수직적 통합을 통해 석영 광산의 상당 부분을 소유합니다. 또한 MGS 가공은 일반적으로 에너지 집약적이므로 말레이시아, 노르웨이, 미국, 중국 신장 지역과 같이 풍부하고 저렴한 전력 자원을 보유한 지역에서 생산하는 것이 필수적입니다. 현재 중국은 전 세계 MGS 생산 능력의 70% 이상을 차지하며 태양광 시장을 주도하고 있으며, 10개 중국 기업이 국내 생산 능력의 35%를, 상위 5개 기업이 약 25%를 차지하고 있습니다.

출처: 미국 에너지부

c-Si 및 CdTe 생산 및 글로벌 무역:

2020년 미국이 수입한 결정질 실리콘(c-Si) 및 카드뮴 텔루륨(CdTe) 모듈의 75% 이상은 베트남, 말레이시아, 태국 등 동남아시아 3개국에서 생산되었고, 나머지는 한국에서 수입되었습니다. 이들 동남아시아 국가들은 중국의 공급망에 크게 의존하고 있습니다. 2020년 당시 미국의 실리콘 태양전지 생산 능력은 제한적이었습니다. 그러나 미국 내 관련 산업이 성장하면서 급증하는 태양광 수요에 중요한 역할을 했습니다. 동남아시아 태양광산업협회(SEIA)에 따르면 2019년 8.6GW 규모의 태양광 발전 설비가 설치되었으며, 이는 전년 대비 21% 증가한 수치입니다.

출처: NREL 업데이트 (Smith et al. 2021)

높은 자본 지출과 인건비 등 글로벌 태양광 공급망의 여러 문제점으로 인해, 사실상 모든 결정질 실리콘(c-Si) 원자재와 부품은 서방 국가로 동남아시아에서 수입되고 있습니다. 이러한 수입 비용은 총 제조 비용의 약 11%를 차지합니다. 국내 태양광 공급망이 구축되면 이러한 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 웨이퍼 및 잉곳 조립 라인의 자동화를 통해 비용 격차를 줄일 수 있는 방안이 있습니다. 2024년 2월, 퍼스트솔라는 미국 내 카드뮴 테라튬(CdTe) 박막에 100억 달러를 투자할 계획을 발표했습니다. 2023년 기준 회고적 수치는 모듈 생산 능력에 27억 5천만 달러, 경제적 가치에 9억 달러, 생산량에 20억 달러를 추가한 것으로 나타났습니다.

잉곳과 웨이퍼

2020년 중국 기업 10곳이 전체 태양광 웨이퍼 생산량의 98%를 차지했으며, 그중 롱기(LONGi), GCL, 중환(Zhonghuan) 세 기업이 71%의 생산 능력을 확보했습니다. 이들 기업의 생산 능력은 2016년 29GWdc(전 세계 생산량의 29%)에서 2020년 173GWdc(전 세계 생산량의 58%)로 급증했습니다. 이러한 성장세는 단결정 PV 모듈의 태양광 시장 점유율의 급속한 증가와 맞물려 있습니다. 또한, 중국 7개 성에 각각 10GWdc의 웨이퍼 생산 능력이 배정되었습니다. 특히 상하이 북쪽에 위치한 장쑤성은 중국 전체 웨이퍼 생산 능력의 28%를 차지했으며, 중국 외 지역에서는 동아시아가 전 세계 웨이퍼 생산 능력의 10GWdc를 차지하고 있습니다. 중국에 본사를 둔 진코솔라(Jinko Solar)는 베트남에 7GWdc 규모의 웨이퍼 및 잉곳 생산 시설을 건설할 계획을 발표했습니다. 이는 말레이시아에서의 셀 생산 운영과 미국에서의 모듈 조립을 효율화하기 위한 것입니다. 회사 측은 이 프로젝트가 수입 자재에 대한 미국의 무역 제한을 우회하기 위해 2020년에 시작되었다고 밝혔습니다. 이러한 전략적 확장은 변화하는 무역 환경 속에서 견고한 공급망을 구축하려는 회사의 노력을 보여줍니다.

모듈과 셀

새로운 제조업 세액 공제 제도가 시행된 이후, 잉곳, 모듈, 웨이퍼, 셀을 포함한 전체 태양광 모듈 공급망 구축 및 확장에 상당한 투자가 유입되었습니다. 연방 제조업 인센티브 시행 이전에는 폴리실리콘 생산 능력이 약 16.6GW(연간 41,500톤)였고, 모듈 생산 능력은 연간 7GW였습니다. 셀 생산은 2019년 이후 처음으로 국내에서 이루어졌으며, 2025년 말까지 추가적인 셀 생산 능력이 확보될 것으로 예상됩니다. 현재까지 모듈 생산량은 연방 제조업 세액 공제 시행 전 7GW에서 2024년 12월 44.4GW로 급증하여 500% 이상의 증가율을 기록했습니다.

운영 중이거나 건설 중이거나 발표된 프로젝트를 모두 포함한 미국 전체 태양광 모듈 공급망 규모는 약 81.6GW에 달하는 것으로 추산됩니다. 태양광 모듈 공급망 구축은 적합성 평가 기간, 인허가, 건설 및 시운전 등으로 인해 더디게 진행됩니다. 공급망 상위 단계로 갈수록 구축 기간이 길어집니다. 향후 몇 년 동안 신규 공장 확장은 계속될 것으로 예상됩니다.

태양광 발전 시장의 폭발적인 성장은 전 세계 반도체 태양광 시장에 긍정적인 영향을 미치고 있습니다. 2022년 태양광 관련 기기는 전 세계에서 33번째로 많이 거래된 제품으로, 총 거래액은 877억 달러에 달했습니다. 2021년에서 2022년 사이, 태양광/감광/LED 반도체 시장은 720억 달러에서 877억 달러로 21.9% 성장했으며, 이는 전 세계 총 거래액의 0.37%를 차지했습니다.

태양광 및 LED 반도체 소자 글로벌 무역의 연간 성장률

출처: OEC

태양광/LED 반도체 소자 글로벌 무역

출처: OEC

태양광 발전 시스템의 수명 종료(EOL)

전력망 탈탄소화에 대한 관심이 높아짐에 따라 전 세계적으로 태양 에너지 발전 및 저장 용량이 비례적으로 증가하고 있습니다. 예를 들어, 미국은 탈탄소화 목표를 달성하기 위해 2025년부터 2030년까지 매년 30GWac의 태양광 발전 설비를 설치해야 합니다. 2021년에는 19GW의 태양광 발전 설비가 설치되었고, 미국 내 누적 설치 용량은 100GW에 달했습니다. 이는 향후 몇 년 동안 신규 시스템 설치가 급격한 속도로 증가할 가능성이 높다는 것을 의미합니다.

태양광 발전 시스템의 수명은 약 25~35년이지만, 모듈을 포함한 일부 시스템 구성 요소는 이미 폐기물로 분류되고 있습니다. 더욱이 모듈은 기상 손상, 제조상의 결함 또는 설치 오류로 인해 수명이 다합니다. 2050년 말까지 미국에서 발생하는 연간 태양광 모듈 폐수량은 연간 도시 전자 폐기물의 최대 12%에 달할 것으로 예상됩니다. 태양광 모듈 재료의 99%는 무해하며, 95%는 현재 기술로 완전 재활용이 가능합니다. 이는 환경에 미치는 영향을 최소화하고 안전한 폐자재 처리 방법을 위한 견고한 기반을 제공합니다. 그러나 현재의 폐자재 처리 과정은 재활용에 불리합니다. 폐기물 발생자가 부담하는 태양광 모듈 재활용 비용은 모듈당 15~45달러로, 모듈당 1~5달러인 매립 비용보다 훨씬 높습니다. 이는 결국 폐기물 처리 방식에 대한 연방 및 주 정부 정책에 영향을 미칠 가능성이 큽니다.

출처: IRENA

실행 계획 적용 범위

2021년 6월, 태양 에너지 기술 사무국(SETO)은 태양광 발전 설비의 수명 주기 종료(EOL) 폐기물 처리와 관련된 주요 과제에 대한 의견을 수렴하기 위해 정보 요청서(RFI)를 발표했습니다. 접수된 답변, 전문가 인터뷰, 문헌 검토를 통해 태양광 발전 설비의 EOL 처리 방식을 간소화하고 최적화할 수 있는 잠재적 연구 분야를 파악했습니다. 답변에서는 EOL 처리 정책의 중요성과 물질 회수율을 높이기 위한 분리 기술 개발의 필요성이 강조되었습니다.

SETO는 하드웨어 설계, 데이터 수집 및 분석에서 흔히 발생하는 문제점과 EOL 관리에서 DOE의 역할에 대한 이해관계자들의 의견을 수렴하여 2021년에 5개년 실행 계획을 발표했습니다.

2021년 다년 프로그램 계획은 2021년 태양광 발전 수명 종료 워크숍 및 정보 요청(RFI) 피드백을 바탕으로 수립되었습니다. 이 계획은 순환 경제를 위한 다음과 같은 핵심 요소에 중점을 두고 있습니다.

• 데이터 수집 및 분석: 모델링된 폐기물량과 처리 방식을 기반으로 현실적인 수거, 분류, 운송 및 자원 재활용의 필요성이 분명해졌습니다. SETO는 2025년 말까지 10MW 규모의 태양광 발전 설비 수명 종료(EOL) 데이터를 수집하여 독립적인 데이터베이스를 구축하고 포괄적인 데이터 표준을 시행하는 것을 목표로 합니다. 또한, 기밀이 아닌 데이터는 폐기물 관리, 태양광 및 정책 관련 커뮤니티에 공개될 예정입니다.
• 하드웨어 개발 및 공정 연구: SETO는 원자재 및 에너지 사용 효율을 개선하여 수명이 다한(EOL) 자재 처리에 필요한 자원을 최소화하고 부품 수명을 연장하는 데 중점을 두고 있습니다. SETO는 수명이 다한 강철, 구리, 알루미늄을 태양광 패널 폐기물 시장에 판매할 것을 권장합니다. 그러나 금속화 과정에서 은을 회수하고, 폴리머 및 복합재료(백시트 포함)를 분리하는 것은 재료 회수에 어려움이 있는 분야입니다. 회수율 향상과 회수 비용 부담 최소화를 위한 연구는 태양광 패널 재활용의 경제성을 개선하는 데 도움이 될 것으로 기대됩니다.