[르포]"고효율 태양광 탑콘셀 생산 이상무"…美 겨냥한 한화솔루션

축구장 26개 부지 진천공장서 4.5GW 태양광셀 생산
620만명 1년 사용하는 전력 생산 규모
내년 4월 탑콘셀 양산…'페로브스카이트' 탠덤셀 개발

한화솔루션 큐셀부문 진천공장 태양광셀 제조 공정 모습

[아시아경제 오현길 기자] 검푸른 웨이퍼 200장이 실린 카세트가 머리 위 컨베이어벨트를 따라 옮겨졌다. 카메라로 '결함 없음'이 확인된 웨이퍼에는 레이저로 '트라큐(Tra.Q)'라는 일종의 큐알코드가 새겨졌다. 다시 웨이퍼 표면을 울퉁불퉁하게 만드는 에칭 공정으로 옮기는 과정은 모두 자동화돼 단 한 명의 작업자도 보이지 않았다.

축구장 26개 규모인 19만㎡ 부지에서 근무하는 직원들은 불과 2000여명 남짓. 태양광 셀의 소재인 웨이퍼의 입고부터 웨이퍼가 결합한 모듈의 출하까지 전 공정이 자동화로 진행된다. 길이 300m에 달하는 셀 생산 라인에서는 수천 대의 장비들과 수백 대의 로봇이 곳곳에 배치돼 자동으로 제조한다.

최경덕 한화솔루션 큐셀부문 운영팀장은 "스마트팩토리를 도입하면서 셀 공장에는 작업자를 찾기가 어렵다"면서 "만약 기기에서 불량이 발생하더라도 작업자의 스마트밴드를 통해 메시지를 전송해서 조처를 하도록 하고 있다"고 설명했다.

12일 방문한 한화솔루션 큐셀부문 진천공장은 국내 태양광 산업의 현주소를 엿볼 수 있었다. 지난해 기준으로 태양광 셀 4.5GW, 모듈 1.6GW를 생산할 수 있는 설비를 갖추고 있다. 약 620만명이 가정에서 1년 동안 사용하는 전력량을 생산할 수 있는 규모다.

한화솔루션 큐셀부문 진천공장 태양광 모듈 제조 공정 모습

특히 진천공장은 기존 태양광 셀보다 발전 효율이 뛰어난 탑콘(TOPcon)셀의 300MW급 시범 생산설비를 가동 중이다. 탑콘셀은 기존 셀에 얇은 산화막을 삽입해 발전 효율을 약 1%포인트(P) 높인 제품이다.

현재 세계 태양광 시장의 90% 이상을 차지하는 퍼크(PERC)셀은 후면에 반사막을 삽입해 빛을 반사해 발전 효율을 높인 제품으로 평균 효율은 약 23%이다. 현재 대부분 중국업체가 양산하는 셀이 퍼크셀이다.

반면, 한화솔루션이 만든 탑콘셀은 현재 시제품 효율이 약 24.4%가 나온다는 설명이다. 효율이 올라가면 모듈 설치 면적 대비 전력 생산량이 늘면서 작은 면적에서도 많은 전력을 생산할 수 있어 가격경쟁력이 뛰어나다.

한화솔루션은 1800억원을 투자해 진천공장의 설비를 5.4GW로 확대할 계획인데, 이 중 1300억원이 탑콘셀 양산을 위한 라인 전환과 설비 도입에 쓰인다. 내년 4월부터 연간 3.9GW의 퍼크셀과 1.5GW의 탑콘셀을 생산할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 최 팀장은 "탑콘셀 제조 공정은 기존 퍼크셀 공정과 호환성이 높아서 대규모 셀 제조라인을 보유한 진천공장에서 제조하기에 적합한 제품"이라고 덧붙였다.

한화 큐셀부문은 내년 상반기 양산 예정인 탑콘 셀을 활용해 연간 20~30%의 성장이 예상되는 미국 태양광 시장을 집중 공략할 계획이다. 진천 공장 태양광 수출액은 올해 약 1조7000억원에서 내년에는 2조원을 넘어설 것으로 기대하고 있다.

양병기 큐셀부문 개발팀장은 "기존 설비에 추가적인 4,5개 공정을 더해 생산이 가능해 생산비용 줄일 수 있다"며 "경쟁사 대비 3년 정도 개발이 늦었지만 셀 효율이나 제조비용에서 충분한 경쟁력을 확보했다"고 말했다.

한화솔루션 큐셀부문 직원이 태양광 모듈 품질검사를 하고 있다.

탑콘셀의 최대 효율은 25~26%가 한계로, 한화솔루션은 그 다음으로 탠덤셀도 개발중이다. 탠덤(tandem)은 두쌍의 장치를 의미하는 것으로, 탠덤셀은 상,하부셀이 각각 단, 장파장 빛을 각각 흡수하는 방식이다.

폭넓은 태양광 에너지를 활용할 수 있어 차세대 태양광 기술로 꼽힌다. 이론적 효율은 최대 44%에 달한다. 태양광을 잘 흡수하기 위해 '페로브스카이트'라는 광물을 상부셀에 활용하기 때문에 페로브스카이트 태양전지라고도 불린다.

한화솔루션 큐셀부문은 독일 헬름홀츠 연구소(HZB)와 공동으로 최대 28.7% 효율의 기록한 탠덤셀을 개발하는 데 성공했다. 현재 독일 연구소에서 시범 생산 설비를 운영중이며, 오는 2026년 6월부터 국내에서 양산에 돌입한다는 계획이다.

양 팀장은 "1년에 발전효율을 0.1% 올리기 위해 몇천 억대 투자가 필요하기도 하다"면서 "기존 셀보다 최대 2배 이상 효율을 가진 탠덤셀 연구개발에 집중해 미래 태양광 시장에서도 기술 격차를 통한 글로벌 선도 기업으로 자리매김할 것"이라고 말했다.

한화큐셀이 연구 중인 페로브스카이트-결정질 실리콘 탠덤셀 시제품

오현길 기자 ohk0414@asiae.co.kr