일본의 태양광발전 로드맵(PV2030 )

신에너지.산업기술 종합개발기구/KIET

□ 재검토의 목적과 배경

○ 태양광 발전 로드맵(PV2030)은 `태양광 발전을 2030년까지 주요 에너지의 하나로 발전`시킬 것을 목표로 2004년에 수립되어 현재까지 일본의 기술개발 지침으로 널리 이용되어 왔음.

○ 로드맵(PV2030)을 수립한 당시 일본의 주택용 시스템으로의 도입 보조가 세계의 태양광발전 산업과 시장을 견인해 왔으나, 이후 독일에서 도입된 FIT 제도가 발전하여 이것이 각 국으로 파급됨에 따라 태양광 발전의 중심이 유럽으로 옮겨가고 있음. 이로 인해 일본 산업의 위상은 상대적으로 저하되고 있음.

□ 로드맵(PV2030) 수립 이후 환경변화

○ 세계적인 인구증가, 중국 등 신흥국의 경제발전으로 세계 에너지 소비는 큰 폭으로 증대되는 한편 2005년에는 온실가스 감축에 관한 교토의정서도 발효되었음. 이 같은 환경 아래 태양광 발전은 중요한 기술로 주목받으며 2020년까지 현재의 약 20배에 달하는 태양광 발전 시스템을 도입한다는 목표가 세워져있음. 이에 따라 2009년부터는 주택용 도입 보조금이 지급되며 잉여전력의 우대가격구입제도 도입이 검토되고 있음.

○ 태양광 발전시장은 독일에서 FIT제도가 도입됨에 따라 유럽시장을 중심으로 크게 발전하고 있음.

○ 기술면에서는 장치산업이 본격적으로 진입함에 따라 턴키방식의 태양전지사업진입이 가능해졌고 이를 이용한 아시아 각국의 발전도 현저함.

□ 재검토의 방향성

ㆍ태양광 발전의 발전을 2030년부터 2050년까지 확장하여 고려함.

ㆍ온난화 문제에 기여할 수 있는 태양광 발전의 양적확대를 상정함.

ㆍ경제성 개선에서는 ‘Grid Parity 실현`이라는 견해를 유지함.

ㆍ기술과제에 그치지 않고 시스템 관련과제, 사회 시스템 등 넓은 관점에서 검토함.

ㆍ세계를 대상으로 한 일본 산업의 태양광 발전 시스템 공급을 고려함.

ㆍ구체적 목표, 대응 시스템을 제시함.

□ 2050년을 목표로 태양광 발전이 지향하는 모습

○ 로드맵(PV2030 )에서는 시간적 스팬을 2030년에서 2050년으로 확장하였고 온난화 문제에 기여할 수 있는 양적 확대를 달성하기 위해 2050년 국내 1차 에너지 수요의 5~10%를 태양광 발전으로 대체할 것을 목표로 삼았으며, 해외 시장에서 필요로 하는 양의 1/3 정도를 공급할 것을 상정하였음.

○ 경제개선에서는 `Grid Parity 실현`이라는 견해를 유지하며 로드맵(PV2030)의 발전비용목표(2020년에는 업무용 발전수준(14엔/kWh), 2030년에는 사업용 전력수준(7엔/kWh)) 그 자체는 변경하지 않고 `2050년에는 7엔을 밑도는 발전 비용 달성`을 덧붙였음.

○ 한편, 태양광 발전의 이용에서는 단계적인 Grid Parity 진전을 통한 양적 확대가 진전되어 가정용 전력용도로의 이용에서 에너지소비의 전력화에 대응한 화석에너지 대체용도로 확대될 것으로 상정하였음.

□ 실현을 위한 과제와 대응

○ 경제성 개선 : 발전비용 감축은 태양광발전의 이용확대를 위한 최대 과제로 이에 대해 태양전지 모듈과 시스템 기기 등의 고성능 저비용 제조기술, 저가 시스템 설계와 설치공사의 간소화 등이 필요하며, 시스템의 수명을 늘려 평생발전량을 증대할 필요가 있음.

○ 용도 확대 : 계통전력과 주변 에너지 시스템과의 연계와 축전기능 이용에 따른 발전과 전력수요의 미스매칭 해소를 위한 시스템 이용기술 확립이 불가결함.

○ 기반 정비 : 이용확대나 기술개발을 추진해 나가기 위해서는 공업제품으로서의 신뢰성 확립과 재활용 및 재사용 체제 확립 등 기술적, 사회적 기반정비가 불가결함.

○ 국제경쟁력 확보 : 해외시장에서의 기술기반정비, 인프라와 이용환경 정비에 대한 적극적 관여와 인재육성이 중요함.

□ 기술개발의 내용과 목표

ㆍ 태양전지 모듈의 성능과 관련하여 목표로 삼은 변환효율은 2017년에 20%, 2025년에 25%, 2050년에 40%임.

ㆍ모듈 제조에서는 모듈제조 비용감축, 모듈의 고성능화, 모듈의 수명연장, 원자재문제 대응기술 등에 힘씀.

ㆍ시스템구성요소에서는 파워 컨디셔너의 기능향상, PV용 축전기술 향상, 설치공사 및 판매경비 감축이 목표임.

□ 실현방안

ㆍ제1단계의 Grid Parity(23엔/kWh)를 지향하는 기술개발은 주로 산업계가 분담 및 실시하는 분야임. 이미 개발한 제조기술의 공업화와 기술개선이 중심 과제임.

ㆍ제2단계의 Grid Parity(14엔/kWh)을 지향하는 기술개발에서는 저비용 고효율 태양전지 제조기술(75엔/kWh)의 기술혁신과 모듈이나 시스템의 수명 장기화, 자율형 시스템의 설계 및 이용기술 등이 중심과제임.

ㆍ제3단계의 Grid Parity(7엔/kWh) 및 장래 범용전원을 지향하는 기술개발은 발전비용 7엔/kWh 또는 그 이하, 변환효율도 30~40% 이상인 높은 기술수준을 지향하는 기술개발임.

ㆍ기반정비 관련 기술개발은 제2단계의 Grid Parity가 실현될 즈음에는 완성시켜 둘 필요가 있음. 또한 그 기반이 되는 대학 및 국가연구기관 등 연구기관의 기초적 기술개발이나 해외 실증연구에는 정부에 의한 지속적인 연구개발이 필요함.

□ 당면 대처방안

ㆍ태양광 발전 시스템 보급확대를 위한 시스템이용기술, 시스템기기 및 모듈 등의 기술개발과 실증 혹은 용도개척 등을 목표로 산업계가 주체적으로 대처해야하는 단기적 관점에서의 기술개발

ㆍ제2단계의 Grid Parity(14엔/kWh) 조기실현과 더 나아가 제3단계의 Grid Parity 실현까지를 고려한 중장기적 관점에서의 차세대 고성능 태양광발전 시스템 기술개발

ㆍ태양광 발전의 범용전원으로서의 이용을 위한 초고효율 태양전지 관련 초장기적 관점의 원천기술탐색연구

ㆍ태양광 발전 시스템의 대량이용과 기술발전을 위한 기술적 기반정비, 규격·표준화 및 해외시장·국제기여 등과 관련한 전략적 대처