HD현대에너지솔루션이 한국화학연구원과 함께 실리콘-페로브스카이트 탠덤 태양전지에서 28.7% 효율을 달성했다는 소식을 접했습니다. 처음에는 ‘또 다른 효율 개선 뉴스구나’ 싶었는데, 자세히 들여다보니 이건 단순한 숫자 게임이 아니더군요. OLED 공정을 태양전지에 접목했다는 점이 핵심인데, 이게 왜 중요한지 차근차근 살펴보겠습니다.
현재 태양광 시장에서 실리콘 단일 셀의 이론적 효율 한계는 약 29%로 알려져 있습니다. 상용 제품들은 보통 20-22% 수준에 머물고 있고요. 그런데 탠덤 구조로 가면 이론상 43%까지도 가능하다고 합니다. HD현대가 달성한 28.7%는 현재 상용 실리콘 셀보다 30% 이상 높은 수치입니다. 하지만 여기서 정말 중요한 건 효율 자체가 아니라 어떤 방식으로 만들었느냐는 거죠.
페로브스카이트 태양전지 분야에서 지금까지 99%가 ‘습식 용액 공정’을 사용해왔습니다. 이 방식은 페로브스카이트 물질을 용액에 녹여서 코팅하는 건데, 실험실에서는 좋은 결과를 내지만 대량생산에는 한계가 많았어요. 용액이 고르게 퍼지지 않아서 대면적으로 만들기 어렵고, 습도나 온도에 민감해서 안정성도 떨어집니다. 실제로 First Solar(FSLR)나 JinkoSolar(JKS) 같은 글로벌 태양광 업체들도 이 문제 때문에 페로브스카이트 상용화를 미루고 있는 상황이죠.
그런데 HD현대가 선택한 ‘건식 진공 증착’ 방식은 완전히 다른 접근입니다. 이건 삼성디스플레이나 LG디스플레이가 OLED 패널을 만들 때 쓰는 기술이에요. 진공 상태에서 물질을 기화시켜 균일하게 증착하는 방식인데, 이미 대면적 양산에서 검증된 기술입니다. 삼성디스플레이의 경우 65인치 OLED 패널도 이 방식으로 만들고 있거든요. 이 기술을 태양전지에 적용한다는 건, 기존 OLED 생산 인프라를 활용할 수 있다는 뜻이기도 합니다.
시장 판도를 바꿀 수 있는 기술적 돌파구
2025년 현재 글로벌 태양광 시장은 약 2,500억 달러 규모로 추정되는데, 중국 업체들이 70% 이상을 차지하고 있습니다. 롱지솔라, 징코솔라, 트리나솔라 등이 가격 경쟁력으로 시장을 장악한 상황이죠. 한국 업체들은 한화솔루션(009830)이 글로벌 7위 정도에 머물고 있고, HD현대에너지솔루션은 아직 상위권에 들지 못하고 있습니다.
하지만 탠덤 태양전지가 상용화되면 게임의 룰이 바뀔 수 있어요. 현재 실리콘 태양전지의 LCOE(균등화발전비용)는 kWh당 3-5센트 수준인데, 효율이 30% 이상 높아지면 같은 면적에서 더 많은 전력을 생산할 수 있으니까 실질적인 발전 비용이 더 떨어지게 됩니다. 특히 설치 공간이 제한적인 도심이나 상업용 건물에서는 고효율 패널의 프리미엄이 더 커질 거예요.
개인적으로 흥미로운 건 HD현대가 조선업에서 축적한 대면적 제조 노하우와 현대자동차 그룹의 배터리 기술이 시너지를 낼 수 있다는 점입니다. 현대자동차(005380)는 LG에너지솔루션(373220)과 조지아에 배터리 공장을 짓고 있고, HD현대는 세계 최대 조선사로서 대형 구조물 제작 경험이 풍부하거든요. 태양광 패널도 결국 대면적 제조업이니까 이런 경험이 도움이 될 것 같습니다.
시장 분석가들은 탠덤 태양전지 시장이 2030년까지 연평균 35% 성장할 것으로 전망하고 있습니다. 현재는 거의 없다시피 한 시장이지만, 2030년에는 150억 달러 규모가 될 것이라는 예측도 나오고 있어요. 물론 이런 예측이 항상 맞는 건 아니지만, 적어도 성장 잠재력은 확실해 보입니다.
다만 경쟁사들도 가만히 있지는 않을 겁니다. Oxford PV라는 영국 스타트업은 이미 페로브스카이트 탠덤 셀로 28.6% 효율을 달성했다고 발표했고, 일본의 Kaneka는 26.7%를 기록했습니다. 중국의 LONGi Solar도 32.69%라는 놀라운 수치를 발표했지만, 이건 실험실 수준이고 상용화와는 거리가 있어 보여요. 결국 누가 먼저 대량생산 체제를 구축하느냐가 관건이 될 것 같습니다.
상용화까지의 현실적 과제들
하지만 28.7% 효율 달성이 곧바로 상용화를 의미하는 건 아닙니다. 실험실에서 작은 셀로 달성한 효율을 대면적 모듈로 확대하면서 유지하는 게 첫 번째 과제예요. 보통 실험실 효율의 80-85% 정도가 상용 모듈에서 나오는데, 그렇다면 실제로는 23-24% 정도가 될 가능성이 높습니다. 그래도 현재 상용 실리콘 패널보다는 확실히 높은 수치죠.
두 번째는 내구성 문제입니다. 페로브스카이트 물질은 습도와 열에 민감해서 장기 안정성이 검증되지 않았어요. 태양광 패널은 보통 25년 보증을 하는데, 25년 동안 성능이 80% 이상 유지되어야 합니다. HD현대가 건식 증착 방식을 택한 것도 이런 안정성 문제를 해결하기 위한 시도로 보이는데, 실제로 얼마나 개선될지는 더 지켜봐야겠어요.
세 번째는 비용 문제입니다. 진공 증착 공정은 습식 공정보다 복잡하고 비용이 많이 듭니다. OLED 패널이 LCD보다 비싼 이유 중 하나도 이 때문이거든요. 하지만 OLED 업계에서 이미 대량생산 노하우가 축적되어 있고, 삼성SDI(006400)나 LG에너지솔루션 같은 업체들이 관련 장비와 소재 기술을 보유하고 있어서 시너지 효과를 기대할 수 있을 것 같습니다.
HD현대에너지솔루션이 향후 30% 이상의 공인 효율을 목표로 한다고 했는데, 이게 달성되면 정말 게임 체인저가 될 수 있어요. 30% 효율이면 현재 상용 패널보다 50% 이상 높은 수치거든요. 같은 지붕 면적에 설치해도 1.5배 더 많은 전력을 생산할 수 있다는 뜻이죠. 이 정도면 초기 설치 비용이 좀 높아도 충분히 경제성이 있을 겁니다.
국내 태양광 시장 관점에서도 의미가 큽니다. 한국은 국토가 좁아서 태양광 설치 공간이 제한적인데, 고효율 패널이 나오면 같은 면적에서 더 많은 발전이 가능하니까 재생에너지 목표 달성에도 도움이 될 거예요. 정부가 2030년까지 재생에너지 비중을 30%로 늘리겠다고 했는데, 현재는 9% 정도에 머물고 있거든요. 고효율 태양광 기술이 이런 목표 달성의 핵심 수단이 될 수 있을 것 같습니다.
또 하나 주목할 점은 HD현대 그룹의 전체적인 에너지 전환 전략입니다. HD현대중공업은 해상풍력 터빈을 만들고 있고, HD현대일렉트릭은 전력 변환 장치를 생산합니다. 여기에 고효율 태양전지까지 더해지면 재생에너지 밸류체인을 완성할 수 있어요. 특히 해상풍력과 태양광을 결합한 하이브리드 발전소 같은 프로젝트에서 시너지를 낼 수 있을 것 같습니다.
투자 관점에서 보면, 아직 HD현대에너지솔루션의 태양광 사업 매출 비중은 크지 않습니다. 주력은 여전히 배터리와 연료전지 쪽이거든요. 하지만 탠덤 태양전지가 상용화되면 새로운 성장 동력이 될 수 있어요. 글로벌 태양광 시장에서 기술 우위를 바탕으로 프리미엄 시장을 공략할 수 있을 테니까요. 다만 상용화까지는 아직 2-3년 정도 더 걸릴 것 같고, 그 과정에서 기술적, 경제적 리스크도 있다는 점은 감안해야겠습니다.
결국 이번 HD현대의 성과는 한국이 차세대 태양광 기술에서 글로벌 선두 그룹에 진입할 수 있는 가능성을 보여준 것 같습니다. OLED 기술이라는 한국의 강점을 태양광에 접목한 아이디어도 참신하고요. 앞으로 실제 상용화까지 어떤 과정을 거칠지, 그리고 글로벌 경쟁에서 어떤 위치를 점할지 지켜보는 재미가 있을 것 같습니다.
이 글은 HD현대에너지솔루션, ‘OLED 공정’ 응용해 차세대 태양 전지 세계 최고 효율 달성 기사를 읽고, 개인적인 의견과 분석을 더해 작성했습니다.
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