관련 통계자료 다운로드 태양광발전 부문 세계 특허출원 동향·분석
태양광발전산업이 친환경 미래 에너지원으로 급부상하고 있다. 일본의 후쿠시마 원전사고, 중국의 심각한 스모그 등 환경오염이나 원자력 안전을 넘어서 이상기후 사례가 늘고 있는 점을 감안하면 태양광발전산업의 성장 가능성은 무궁무진하다.
태양광발전은 태양전지에 빛 에너지를 비출 때 생기는 광전효과를 이용해 전력을 만들어내는 기술이다. 전력저장장치(ESS), 정보통신기술(ICT), 소재, 반도체, 기계 장치 등 다양한 분야의 기술이 종합돼야 해 전후방 산업 파급효과가 크다.
◇글로벌 태양광 시장 확대…주도권 커지는 중국
지난해 세계 태양광발전 시장은 총 860억달러 규모로 이 중 신규 설치된 것만 35GW다. 올해부터는 연평균 4.6%씩 성장해 2030년 2300억달러 규모로 커질 전망이다. 정부보조금 축소 정책과 시스템 가격의 하락에도 불구하고 시장 크기가 커지고 있다. 수요 시장은 지금까지는 유럽이 중심이 돼 자라왔지만 지난해 중국·일본·미국 3강 구도로 재편됐다.
태양광발전의 핵심 기술인 태양전지에는 1세대 결정질 실리콘 태양전지, 2세대 박막 태양전지, 차세대(3세대) 태양전지 등의 다양한 기술이 쓰인다. 세계 시장의 약 90% 정도는 1세대가 차지하고 있는데 원천기술 특허 대부분이 이미 만료된 상태다. 중국은 대량 생산으로 인한 가격 경쟁력을 무기로 이 분야를 석권하고 있다.
지난 2010년 국내 대기업들은 앞다퉈 태양전지 소재인 폴리실리콘과 모듈 사업 등에 뛰어들었다. 하지만 중국에 밀려 현재는 사업이 크게 위축된 상태다. 일부 기업이 수직계열화로 경쟁우위를 확보하려 했으나 성공사례는 거의 없다. 게다가 우리 업체들은 매출액의 약 70% 정도를 수출에 의존해 중국 업체들의 성장이 발목을 잡을 공산이 크다.
한국과학기술기획평가원의 ‘2012년 기술수준평가’에 따르면 기술 격차도 중국보다 1·2년이라는 간소한 차이로 앞서 있다.
◇중국의 가격 경쟁력, 관건은 특허 전략이다
중국은 지난해까지 유럽, 미국, 일본, 한국 등 주요국 특허청에 500여건이 넘는 특허를 출원해 약 2%의 점유율을 차지했다. 세부 기술 분야별로는 염료감응 태양전지(27건), 유기 태양전지(129건), 화합물 박막 태양전지(21건) 등 약 177건이다.
이는 중국이 1세대 태양전지 시장에서 가격 경쟁력으로 우위에 있더라도 2세대 기술 개발에는 소홀하다는 것을 의미한다. 세계에서도 지난 1993년부터 현재까지 누적 출원율 기준 전체 출원의 약 80% 이상이 이 분야에 집중돼 있다. 특히 일본은 염료감응 및 유기 태양전지 분야에서 출원 비율이 매우 높다.
2세대 박막 태양전지는 기판 가격이 저렴하고 제작 공정이 간단해 저가 대량생산이 용이하다. 염료 감응 태양전지는 그늘진 곳에서도 발전시킬 수 있고 유기 태양전지는 전 공정을 인쇄로 대체할 수 있다는 점에서도 유리하다. 때문에 스마트폰 충전기, 전력을 생산하는 유리창 등 일반 소비자를 대상으로 한 품목에서부터 군용 등 응용 가능한 분야도 무궁무진하다.
물론 기존 실리콘 태양전지 시장에서도 결정질 실리콘 태양전지 고효율화 등으로 경쟁력을 유지해야 한다.
하지만 우리나라의 태양광발전 분야 특허출원 건수는 지난 2011년 이후 업계의 실적 악화와 구조조정 등의 여파로 급감했다. 공공연구기관과 해외 출원인은 출원량을 유지하고 있지만 국내 대기업 및 중소기업의 출원량은 좀처럼 회복되지 않고 있다. 이는 미래의 경쟁력 약화로 연결될 우려가 크다.
태양광발전은 중견·중소기업의 특허출원 비율이 다른 산업보다 상대적으로 높아 대기업과 동반성장할 수 있다. 대기업과 중견·중소기업이 공동 연구 가능한 분야가 유망하다. ESS, 스마트그리드 등 연계된 기술과의 인터페이스 기술 등이 대표적이다.
특허청 관계자는 “중장기 로드맵에 기초해 기술 개발 및 특허 관리가 이뤄진다면 향후 우리 기업들이 중국을 뛰어넘어 시장을 선도할 수 있을 것”이라고 말했다.
<세계 특허 출원 동향·분석(세부 기술 분야별, 1993년부터 누적)>
김주연기자 pillar@etnews.com