지속가능한 방법으로 에너지를 생산하는 일은 이 시대가 풀어야 할 가장 어렵고도 중요한 문제 중 하나다. 최근 급격한 유가 상승이 증명한 것처럼, 에너지 수요가 전 세계적으로 급증해 기존의 화석에너지로는 점점 감당이 어려워지고 있다. 여기에 지구온난화에 따른 환경과 생존에 대한 고민 역시 커지고 있어 청정에너지원 개발이 인류의 필수 과제처럼 여겨질 정도다. 

태양에너지, 바이오연료, 수소연료, 해수, 지열 등 신·재생에너지 사업이 유망산업으로 여겨지는 것은 이 때문이다. 청정에너지원을 소스로 한 대체에너지산업은 최근 들어 실리콘 밸리를 ‘대체에너지 밸리’로 바꿔 불러야 한다는 말이 나올 정도로 세계의 자본이 몰려드는 첨단 미래산업이다. 닷컴으로 대표되던 인터넷 열풍이 와트컴(Watt.com·전력 단위인 와트를 의미)시대로 전환하고 있는 것이다.

녹색기술(GT·Green Technology)로 무장한 실리콘 밸리에서도 가장 주목받는 것은 태양에너지산업이다. 태양에너지를 연구해온 신생 기업들에 벤처캐피털이 폭발적으로 몰린 것은 물론, 인텔이나 내셔널 세미컨덕터 등 거대 반도체 회사들이 태양에너지산업의 거대한 잠재력을 인식하기 시작하면서 기존 태양에너지 업체들과의 주도권 싸움에 뛰어들 정도다. 실리콘으로 컴퓨터나 휴대전화에 사용되는 반도체를 제조하는 공정이 태양광을 흡수하는 패널에도 적용되기 때문에 거대 업체들의 태양에너지로의 중심 이동은 사실 자연스럽다고 볼 수 있다. 이러한 현실은 태양광을 에너지화하는 이 산업이 얼마나 큰 비중을 가지고 있는지를 방증한다고 볼 수 있다.

독일과 일본의 소수 업체만 제품 양산
‘텔리 오솔라’는 이러한 첨단산업인 태양전지 생산업체로 녹색성장 신화를 꿈꾸는 중소기업이다. 이 회사는 태양전지 중에서도 2세대로 꼽히는 박막 태양전지, 그중에서도 구리 등을 주원료로 얇은 막을 유리 패널의 표면에 입히는 CIGS 박막 태양 전지에 주력하고 있다.

이해를 돕기 위해 잠깐 태양전지에 관한 상식을 공부해보자. 태양전지는 얇은 패널 위에 태양빛을 흡수해 전자를 발생시켜 전류를 흐르게 하는 원리로 만들어진다. 태양은 무한한 에너지를 가지고 있기 때문에 이론적으로는 지구 전체 소비량보다 8배 많은 에너지를 제공할 수 있다. 이론적으로는 광전지라고 불리는 태양전지를 100평방마일 규모로 설치하면 미국 전체 에너지 소비를 충당할 수 있다고 할 정도다.

문제는 다른 에너지원에 비해 훨씬 많은 비용이 든다는 것이다. 1KW의 전력을 생산하는 데 드는 비용이 풍력의 경우 5~7센트인 반면 태양에너지는 17.22센트로 계산된다. 타개책은 광전지의 효율을 높이는 것이다.

광전지의 효율은 태양에너지를 얼마나 많이 전기화할 수 있느냐에 달려 있다. 현재 생산되는 제품 중 최고는 31%이며 대부분은 이에 미치지 못한다. 이 같은 태양전지 시장의 90%를 점하는 것이 실리콘을 주원료로 하는 전지다. 그러나 실리콘전지는 1950년대부터 개발됐음에도 현재 12~19%의 효율을 보이는 데 그치고 있다. 게다가 지난해에는 물량 부족으로 가격이 상승하기 시작했다. 그래서 등장한 것이 2세대 박막형 태양전지다. CIGS로 만든 박막은 실리콘보다 빛을 훨씬 잘 흡수하고 가격도 저렴하다.

텔리 오솔라가 택한 CIGS는 유리기판에 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 혼합한 엷은 막을 입혀 만드는 것으로 두께가 실리콘전지의 100분의 1 정도이며 가격 역시 절반이다. 다른 박막 재료에 비해 재료비도 싸고 유해성도 없다. 에너지 효율도 10% 이상 끌어올릴 가능성이 있는 재료다. 문제는 연구개발 단계에서 증명된 효율을 양산해내는 데는 아직 어려움이 있다는 것. 이미 수십 년 전부터 연구개발이 이뤄졌고 전 세계 30여 국가에 이 분야에 발을 들여놓은 업체가 있지만 실제로 제품을 양산하고 있는 곳은 독일과 일본 등 극소수에 지나지 않은 것도 이 때문이다.

하지만 텔리 오솔라 노갑성 대표는 “상용화와 양산 체제에 포커스를 맞춘 기업 운영으로 이 분야의 선두주자로 나설 가능성이 많다”는 자신감을 보이고 있다. 한국과 미국에서 두루 사업 경험을 쌓은 노 대표는 실리콘 밸리에 머물 당시 대체에너지산업으로 무게 중심을 옮겨가는 산업 트렌드를 파악하고, 반도체 업체에서 근무하며 쌓은 경험을 바탕으로 태양전지산업에 뛰어들기로 결심했다. 하지만 그가 주목한 가능성은 이미 어느 정도 기술 시스템이 확립돼 있는 1세대 실리콘 웨이퍼전지 분야 쪽은 아니었다. 자신이 부가가치를 만들 여지가 별로 없어 보인다고 판단했기 때문이었다. 대신 노 대표는 2세대 박막전지의 양산 시스템을 만들어내는 것을 사업의 중점으로 삼았다. IEC라는 연구기업으로부터 원천기술 라이선스를 받고 양산 공정을 개발하는 것을 목표로 2007년 말 텔리 오솔라를 차렸다.

이후 1년여 동안 전지 양산을 위한 기계 및 핵심 장비를 자체적으로 개발하고, 유리 패널에 입히는 구리의 증착방식에서도 기존과는 다른 새로운 방식으로 특허를 따내는 등 양산 공정 기술 역시 독자적으로 개발했다. 그 결과 지난해 파일럿 라인을 만든 지 약 8개월 만인 올해 2월 박막 태양전지로는 국내 최고 수준인 9.17%의 효율을 300㎟ 기판에 구현하는 데 성공했다. 그동안 연구개발 단계에서 가로 세로 10㎟의 소형 셀이 성공한 적은 있지만 대형 기판에서 9% 이상 효율을 달성한 것은 국내에서 처음이다. 대면적 전지의 양산이 실현가능한 단계로 접어들었음을 알린 것이다.

텔리 오솔라, 내년 3분기부터 제품 본격 생산
텔리 오솔라는 내년 3분기부터 이 제품을 본격 생산할 예정이다. 이를 위해 하반기에 경기 평택시의 2만여 ㎡ 부지에 30MW 규모의 생산라인을 착공할 계획이다. 또 600x1200mm 크기의 대면적 전지를 내년 9월쯤 발표하는 것을 계기로 독일의 부르스 솔라, 일본 쇼와셀-혼다와 겨루는 세계적 업체로 도약할 것으로 기대하고 있다.

텔리 오솔라는 현재 직원이 19명인 중소기업이지만 연간 77%씩 성장하는 박막전지 생산업의 밝은 전망과 양산 공정기술에 대한 꾸준한 발전이 머잖아 그 꿈을 이루어주리라 믿고 있다. 1996년 불과 4명의 직원으로 시작해 7년 만에 2000명의 직원을 거느리고 세계 태양전지 업체 1위에 오른 독일 큐셀의 신화를 재현하겠다는 것이 목표다.

정부는 텔리 오솔라 같은 신·재생에너지 관련업체가 글로벌 경쟁력을 가질 수 있도록 지원을 아끼지 않을 방침이다. 지식경제부가 지난 1월 발표한 그린에너지산업 육성을 위한 전략 로드맵에 따르면 정부와 민간기업이 앞으로 2년간 총 6조 원을 투입해 15대 유망 분야를 집중 개발하게 된다.

유망 분야는 △태양광, 풍력, 수소연료전지, IGCC(석탄가스화복합발전), 원자력 등 청정에너지 생산 △청정연료, CCS(CO₂포집·저장) △전력IT, 에너지 저장, 소형 열병합, 히트펌프, 초전도, 차량용 배터리, 에너지 건물, LED 조명 등 효율 향상 분야이다. 지난해 밝힌 그린에너지산업의 성장 규모는 2012년쯤 170억 달러, 2030년 3000억 달러로 커질 것으로 전망되고 있다. 현재 9000명 수준인 고용 규모도 2012년 10만 5000명, 2030년 154만 명으로 늘어날 것으로 보인다.

글·이윤정 객원기자 / 사진·정경택 기자