[한국건물태양광에너지협회 제공] 건물태양광발전시스템 기술은 타일이나 블라인드처럼 생긴 태양광발전 모듈을 활용해 건물을 치장하고, 건물에 필요한 전기를 생산하는 구축 방식을 의미한다. 건물에 적용한 태양광발전은 일반적으로 △건물부가형태양광발전(PVIB: Photovoltaic in Building) △건물부착형태양광발전(BAPV: Biilding Applied Photovoltaic) △건물일체형태양전지(BIPV: Building Integrated Photovoltaic) 등의 3가지로 분류되고 있다.

BIPV는 기존 일반 태양광 시스템과 달리 건축 외장재로 전력 생산과 더불어 건물의 심미성을 높이는 디자인 요소가 필요하다. 건물용 전용규격 및 외장재로 활용하기 위한 특수모듈, 컬러제품 등 일부 상용화가 추진되고 있으며, 과거 범용 모듈의 부가 및 부착방식에서 최근 특수모듈, 단열재 등 건축 외장재로 적용되는 BIPV로 확대되는 추세다.

BIPV는 주로 c-Si 태양전지를 활용한 특화된 모듈을 개발해 상용화시키고 있으며 미국, 유럽 위주로 시장이 형성돼 있다. 건자재 특성상 주문생산 방식이 이뤄지고 있으며 대량생산이 어려워 일반 태양광 모듈 대비 비용이 높아 보급 확산에 어려움이 있다.

BIPV 생태계 동향: 중소기업 위주 시장 → 대기업 참여 활발

BIPV를 생산하는 주요 글로벌 기업은 독일 슈코와 슈텐솔라, 미국의 퍼스트솔라, 일본의 샤프, 중국의 하너지, 흥업태양광 등이 있다. 독일의 슈코는 창호 회사로 건축파사드, 창호 등의 제품군을, 미국의 퍼스트솔라는 Cd-Te 박막 모듈 제품을, 중국의 하너지는 최근 혁신적인 건물일체형태양광 시스템으로 건물 외벽을 둘러싸는 프로젝트인 HanWall을 설치해 홍보하고 있다. 특히, 흥업태양광은 중국의 BIPV 사업을 선도하고 있는 업체로 커튼월 노하우를 기반으로 BIPV 사업에 진출해 베이징 올림픽센터, 웨이하이 시민문화센터 등 BIPV를 적용한 다양한 건설 노하우를 갖고 있다.

국내에서는 주로 중소기업에서 BIPV 제품 개발을 추진하고 있다. 이건창호시스템, 알루텍, 남선알미늄, 일진유니스코, 알루이엔씨, 이건창호, 에스케이솔라에너지, SG에너지, 코에스, 중앙강재, 에이비엠, 건기 등이 존재한다. 최근에는 신성이엔지가 컬러스킨이라는 브랜드의 컬러모듈, LG하우시스가 창호형 BIPV 시스템, LG전자가 BIPV용 컬러모듈 제품을 출시해 BIPV 제품의 고급화, 공급 다변화를 이뤄내고 있다. 이를 통해 가격 경쟁력을 확보해 나갈 수 있을 것으로 기대된다. 특히, 건설신기술 기반으로 일반 모듈을 적용해 지붕형 BIPV 시공 기술을 가진 에이비엠은 가격경쟁력과 시공기술을 기반으로 시장 점유를 확대하고 있다.

BIPV 시장: 2023년 국내 BIPV 시장 규모 5,218억원 예상

초기 시장이라고 할 수 있는 태양광 산업은 정부의 신재생에너지 지원 정책에 좌우되는 정책 의존형 시장이다. 최근 정부 주도의 통합형 태양광 R&D 확대로 기술 및 가격 경쟁력 확보가 추진되고 있다. 글로벌 태양광 설치용량은 2020년 기준 331GW까지 확대됐으며, 각국의 태양광 확대 정책 및 일부 국가의 그리드패리티 도달로 시장은 꾸준히 성장할 것으로 예상된다.

특히, BIPV 시장은 2013년부터 2019년까지 연평균 18.7% 성장해 2021년에는 2.5GW의 설치용량을 달성할 것으로 예측된다. 마켓리포트(2016, 건물일체형태양전지시스템)에 따르면, 세계 BIPV 상업·주택용 시장규모는 2017년 550MW(10억 달러)에서 2022년 2,140MW(34억 달러), 2026년 5,587MW(76억 달러)까지 성장할 것으로 전망하고 있다.

국내 시장은 최근 정부의 BIPV 설치비 지원 비율 확대에 따라 점차 확대될 것으로 전망되며, 신재생에너지 공급인증서(REC) 가중치가 1.5배로 상향됨은 BIPV 수요가 증가하는데 주요 요인이 될 것으로 예상된다.

건축산업과 연관된 건물태양광산업은 도시화, 전기화, 건물에너지 증가 등 다양한 건물 관련 에너지 문제를 주도적으로 해결하며, 지속가능하고 확장 가능한 산업으로 시장에서 각광받는 분야가 될 것으로 예상된다. 국내 BIPV 시장규모는 2020년 1,298억원에서 연평균 59%씩 증가해 2023년 5,218억원에 달할 것으로 예상된다.

BIPV 신기술 실증: 지자체·기관 등 실증단지 통해 신기술 선보여

BIPV 산업 활성화 및 서울형 그린뉴딜 추진의 일환으로 서울에너지공사는 BIPV 및 방음벽 태양광, 도로형 태양광 등 16개 국내 신기술을 적용한 실증단지 조성을 추진하고 있다. 실증단지 조성은 서울형 그린뉴딜 붐업 및 2050년 온실가스 Net-Zero 달성 일환으로 추진한 사업이다. 서울에너지공사 부지를 태양광 신기술 설비의 테스트베드로 제공해 혁신기업의 신기술 상용화를 촉진한다는 계획이다.

실증단지에는 건물, 주차장, 벤치, 울타리 등 도시의 공간적 요소들의 특징을 분석하고 시각적으로 보는 스케일감에 맞는 공간계획을 통해 심미적 개선을 적용한다. 또 BIPV 패널을 활용해 차세대 BIPV 실증단지, 솔라 캠퍼스를 통해 국내 다양한 BIPV의 제품을 선보일 계획이다. 더불어 건물적용에 따른 안전성, 심미성, 경제성 등을 분석해 BIPV 산업활성화에 기여할 것으로 기대된다. 실증단지 조성에는 한국건물태양광협회 회장사인 에이비엠과 부회장사인 알루이엔씨가 컨소시엄으로 시공에 참여하고 있으며 실증을 통해 다양한 BIPV 시공 기술을 선보일 계획이다.

BIPV 표준: 적극적인 국제 표준 추진 반해 국내 표준 개선점 多

국내에서는 2016년 12월 한국에너지공단에서 BIPV 모듈의 성능을 평가하는 국가 표준인 KS C8577을 제정하면서 BIPV 모듈의 성능 평가 기준이 수립됐다. 해외에서는 유럽을 중심으로 EN50583과 중국을 중심으로 ISO18178이 제정 혹은 추진되고 있으며, IEC에서는 CENELEC의 요청에 의해 EN50583을 중심으로 IEC 표준을 제정하고자 추진 중에 있다. 또한, IEC와 ISO, IEA 등의 공동 프로젝트 팀을 구성해 전기분야, 건축분야 등 다양한 영역에서의 공동연구를 통해 표준 제정을 추진하고 있다.

IEC에서 주관하는 BIPV 프로젝트 팀에는 한국과 일본의 공동 프로젝트 리더가 표준제정을 추진하고 있으며 특히 한국에서는 KCL에서 주도적으로 BIPV 국제표준화를 추진 중에 있어 국내 BIPV 산업에 영향을 미칠 것으로 예상이 된다.

현재 IEC에서는 EN50583 표준을 준용해 BIPV 요구사항 표준으로 IEC63092(Photovoltaics in Buildings)를 제정하려는 움직임이 있다. IEC63092 표준은 시리즈 표준으로써 part1은 모듈에 대한 요구사항, part2에서는 시스템에 대한 요구사항으로 분류하고 있다. BIPV 제품에 대해서는 유리의 유무와 적용형태(지붕, 지붕창, 커튼월, 창, 차양)로 분류했으며, 건물 관련 요구사항으로 총 6가지 항목(△기계적 저항 및 안전성 △화재 안전성 △위생, 건강과 환경 요구사항 △소음에 대한 보호 △에너지 경제와 보온성 △천연자원의 지속 가능성)을 제시하고 있다.

그러나 국내에서는 BIPV 시스템에 대한 표준이 없고, BIPV 설치 기준 등이 모호한 상태로 BIPV 산업계에 혼란을 가중시키고 있다. 최근 코에스에서 국내 최초로 BIPV 모듈인증(KS C8577)을 획득했고, 신성이엔지를 포함한 모듈제조사를 중심으로 BIPV 모듈 인증을 추진하고 있는 실정이다. BIPV 모듈에 대한 표준(KS C8577)이 제품에 대해 제한적인 기준을 제시하고 있으며, 시스템 및 시공기준에 대한 정확한 기준을 제시하지 못하고 있어 BIPV 산업 활성화를 위해 건축적 기능을 포함하는 현실적인 개정이 필요한 시점이다.

BIPV는 인구밀도가 높은 도심의 건축물, 또는 대규모 랜드마크 건축물의 외피에 주로 결합돼 사용되므로 화재 및 인명에 대한 안전성, 내구성, 신뢰성은 가장 중요한 요소다. 이에 국가에서 BIPV 시스템 기술에 대한 성능평가 시험기준 및 인증시스템을 제시하고, 나아가 국가 표준을 개발함으로써 각 기업과 국가 간의 호환성을 높여 공동기술개발과 생산성 향상에 기여할 수 있도록 해야 한다. 이를 위해 BIPV 시스템의 성능평가기준 및 인증시스템을 구축이 시급히 요구되는 상황이다. 한국건물태양광협회에서는 회원사의 수요조사를 통해 BIPV 시스템 표준 및 시공 가이드라인에 대한 의견수렴 내용을 정리해 한국에너지공단에 정책 제안을 준비하고 있다.

이건오 기자 다른기사 보기