[창사26주년특집] 건물일체형태양광(BIPV), 도심 에너지 불균형 해소 일익
[창사26주년특집] 건물일체형태양광(BIPV), 도심 에너지 불균형 해소 일익
  • 조성구 기자
  • 승인 2020.03.30 09:00
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태양광발전 공급 한계… 도심 태양에너지 보급 방안 ‘주목’
BIPV는 도심 지역 태양광 확대를 위한 좋은 대안으로 평가된다. 전경련회관은 모범적인 표본이다. (사진제공-전경련회관)
BIPV는 도심 지역 태양광 확대를 위한 좋은 대안으로 평가된다. 전경련회관은 모범적인 표본이다. (사진제공-전경련회관)

[국토일보 조성구 기자] 정부가 재생에너지 확대를 위한 다양한 방안을 고민하고 있지만 국내 보급 환경은 만만치 않다. 태양광은 풍력과 함께 정부가 추진하는 에너지 전환의 한 축이다. 하지만 태양광발전의 확대는 양면성을 가지고 있다.

정부는 태양광을 재생에너지 보급 기반의 제1 수단으로 추진하고 있지만, 실제 산업 현장은 계획과는 다르다는 주장이 제기된다. 

특히 대규모로 계획단지를 새롭게 조성하는 국책사업을 제외하면 문제는 더욱 크다. 국토의 70%에 달하는 산지를 제외하면 시설을 설치할 곳이 그리 많지 않기 때문이다.

농촌 산지 태양광은 지역민들의 반대에 부딪혀 진척이 더딘 경우가 많고 지붕이나 옥상에 구조물을 세워 설치하는 일반적인 도심 태양광도 연관시설 설치로 인한 불필요한 문제가 발생한다. 이 역시 도심 미관을 해진다는 이유로 지역민들이 반기지 않는 사례도 많다.

이 때문에 정부가 궁극적으로 달성하려는 재생에너지 목표 도달이 어려울 것이라는 전망도 심심치 않게 나온다. 산업화의 발달로 대부분이 대도시로 변한 세계 각국도 이 같은 문제 해결을 위해 다양한 방안을 고민 중이다.

건물일체형 태양광발전이 다시 주목받고 있다. 빽빽한 건물로 둘러싸인 도심은 태양광 발전량을 늘리는데 좋은 대안으로 평가된다.

세계 BIPV 시장, 2017년 10억달러→2026년 76억달러 전망

서울시 시범사업 추진 등 국내 확산↑… 분산전원 확충 역할

‘건물일체형 태양광(BIPV, Building Integrated Photovoltaic System)’은 건출물의 에너지자립을 위해 건물 지붕이나 외벽, 유리창에 태양 전지 모듈을 설치해 발전 시스템을 구축, 에너지를 생산하는 방식이다.

중소기업청에 따르면 2017년 세계 BIPV 시장은 550MW(10억 달러 규모)에서 2022년 2,140MW(34억 달러), 2026년에는 5,587MW(76억 달러)까지 성장할 것으로 예상된다.

이 방식은 타일이나 블라인드처럼 생긴 태양광발전 모듈을 활용해 건물에 필요한 전기를 생산할 수 있어 에너지자립에 도움을 준다. 이는 태양전지를 건물의 외장재로 사용하는 차세대 태양전지 방식으로 건물 옥상이나 신규 부착 방식의 한정된, 기존 태양광 모듈에서 한층 더 발전해 창호, 외벽, 지붕 등 건물의 다양한 공간에 설치가 가능하다.

기존 태양광은 건물 옥상, 대지 위에 별도의 구조물을 세운 후 태양전지를 설치하거나 건물에 단순 부착하는 방식이어서 한정된 공간에만 설치해야 하는 제약이 있었다.

건물 외벽에는 주로 실리콘 태양 전지 모듈보다는 박막 태양 전지 모듈이 많이 사용된다. 심미적이고 용이한 시공성이 요구됨에 따라 유연하고 다양한 색채 구현이 가능한 유기 태양전지, 염료 감응형 태양 전지도 주목받고 있다.

BIPV는 친환경 신재생에너지 생산뿐만 아니라 도시 미관 개선 효과로 건물의 부가가치도 높여준다. 태양광 모듈을 건축물 외장재로 사용해 건설비용도 줄이고 건물의 가치를 높이는 디자인으로 활용할 수도 있다. 건축자제로 전력을 생산하고 건물가치를 높이고, 건설비용을 줄일 수 있는 다양한 장점이 생긴다.

기술력이 더욱 발전된다면 최근 주목받고 있는 분산전원의 기능도 가능하다. 도시지역은 에너지 소비가 많아 태양광 발전과 같은 근거리 전력시스템이 유용하다. 생산되는 전력을 직접 에너지 다소비 개체와 연결하면 건물에 필요한 에너지를 공급하는 기능도 가능해 도심 에너지 수급 불균형 해소를 위한 방안이 될 수 있다.

BIPV 신 시장 창출-건물에너지 자립화 도움

BIPV는 태양광 기술과 건축 기술이 융-복합돼야 하는 첨단 산업으로 독일, 미국 같은 태양광발전 선진국에서도 최근에서야 상용화를 시작했다. 발전 기술력과 건물 건설 능력까지 결합돼야 성과가 나오는 쉽지 않은 분야이기 때문이다. 

전 세계에서 건물이 소비하는 에너지는 전체 총량의 평균 33%에 달한다. 유럽은 40%, 한국은 대략 24% 정도로 분석된다. 오는 2050년이 되면 전 세계 인구의 70%가 도시에 살 것으로 전망된다. 즉 기술력 개발 여지에 따라 충분한 블루오션이 될 가능성이 있는 산업이다. 

이미 중국은 BIPV를 송전시스템에 편입하는 연구와 시범사업을 진행 중이고, BIPV와 송전연결시스템을 향후 자국내 태양에너지 발전의 주요 응용방식으로 확정할 계획을 세웠다. 중국 제조업체 한에너지사는 최근 장시성에 위치한 혁신단지 건물 외벽 6,000㎡ 면적에 모듈시스템을 설치하는 프로젝트를 시공했다. 이 시설은 건물 내 에너지로 사용돼 에너지자립도 향상에 기여한다.

정부는 최근 건설하는 공공기관 건물에 태양광 발전 설비 설치를 의무화했다. 태양광 에너지 같은 신재생에너지 설비에 보조금을 지급하는 것과 같은 ‘그린홈 100만호 보급 사업’에 적극 나서고 있으며 가정과 아파트 등에 BIPV 시스템을 설치하려는 수요도 점차 늘어날 전망이다.

또 지난해부터는 BIPV 설치 방식에 따라 설치비 지원을 확대했다. 아직 BIPV가 일반 태양광에 비해 경제성을 갖추지 못한 점을 감안한 것이다.

외벽 수직형에 70%, 지붕 일체형에 50%의 설치비를 지원한다. 올해는 초기시장 창출을 위해 보급사업 우선 선정의 혜택을 지원하고, 신제품 KS 인증 비용을 80%까지 지원한다.

특히 올해부터 추진되는 ‘제로에너지건축 의무화’ 계획도 BIPV 활성화에 호재로 작용할 것으로 보인다. 정부는 이전 건물 대상으로 추진하던 제로에너지화 사업을 지구단위 및 도시단위 규모로 점차 확대할 계획이다.

올해부터 1,000㎡ 이상 공공건축물은 제로에너지 건축 의무가 적용된다. 2025년에는 500㎡ 이상의 공공건축물과 1,000㎡ 이상의 민간건축물이 의무 대상에 포함된다. 2030년에는 500㎡ 이상 모든 건물이 의무화 대상이다.

업계 전문가는 “국내 BIPV 시장규모는 2017년 323억원에서 2023년 5,218억원으로 연간 약 60%씩 증가할 것“이라고 예상한다.

서울 월계중학교에 설치된 BIPV (사진제공-서울시)
서울 월계중학교에 설치된 BIPV (사진제공-서울시)

서울시, 지자체 최초 '건물일체형 태양광' 시범 보급

서울시는 건물 외장재로 차세대 태양전지 확대를 위해 올해 10억원 투입하고 향후 보급 확대 계획을 밝혔다. 우선 민간 건물에 '건물일체형 태양광' 설치 시 보조금을 최대 80%까지 지원하는 시범사업에 10억원을 투입한다.

사업은 '태양의 도시, 서울' 프로젝트의 하나다. 프로젝트는 2022년까지 태양광 미니발전소를 100만 가구에 보급하는 사업으로, 설치 가능한 공공부지 100%에 태양광 설치, 산업 육성 등을 통해 태양광 발전설비를 총 1GW까지 확대하는 것을 목표로 진행한다.

특히 이번 시범사업에서 신기술형, 디자인형, 일반형 등 모집분야를 다양화해 신기술 개발을 유도하고, 건축 디자인 개선 방안 등을 연구, 분석해 ‘건물일체형 태양광’을 서울시 주요 태양광 사업의 하나로 자리매김할 수 있도록 한다는 계획을 세웠다.

이를 기반으로 건물일체형 태양광의 민간보급을 선도적으로 추진, 산업 성장과 세계시장 선도를 위한 마중물 역할을 한다는 계획이다.

그동안 태양전지의 효율이 낮아 BIPV 적용이 어려웠지만, 반도체 기술이 발달한 국내를 중심으로 모듈 효율이 25% 가까이 도달하면서 최근에는 기술적인 뒷받침은 충분하다는 평가가 나온다.

서울시는 외부평가위원이 참여하는 심사평가워원회를 진행해 4월부터 사업을 추진할 계획이다. 또 건축 전문가와 태양광 전문가 등으로 구성된 협의체를 운영해 사업의 진행을 돕는다.

국내 BIPV가 개별 건물 맞춤형으로 제작·설치하는 특성 상, 인테리어와 조명 등 관련 산업 활성화에도 도움이 될 것으로 보인다.

김호성 서울시 녹색에너지과장은 “BIPV는 미세먼지나 탄소배출 걱정이 없는 친환경에너지로 전기요금 절감 등 경제적 효과뿐만 아니라 도시 미관까지 살릴 수 있는 발전시스템”이라며 “시범사업을 통해 차세대 태양전지인 ‘건물일체형 태양광’이 국내 에너지 산업 발전을 위한 마중물이 될 수 있도록 최선을 다해 추진하겠다”고 말했다.

최근 한국건물태양광협회가 공식 발족해 산업 활력에 힘을 보탠다. 협회는 고부가가치 건물태양광산업협의체를 시작으로 건물태양광과 관련된 기업들이 모여 지난해 11월 창립총회를 열었다.

앞으로 협회는 건물태양광 산업과 관련된 부품소재, 설계-시공, 시스템-유지보수, 제품 개발 및 실증, 시험인증-표준화 등의 분과를 운영하고 요구되는 디자인, 색상, 성능 개선 등의 의견을 공유한다. 제품 개발에서부터 시험 인증을 통해 기업들의 산업 진출을 지원하고 규제, 제안 등의 활동으로 관련 산업경쟁력 강화와 신산업 육성에 나선다.

김병철 협회장은 “협회는 국내 건축 환경에 적합한 제품을 제조하고 보급함으로써 국내 건물태양광 시장 활성화를 지원하는 활동을 수행할 계획”이라며 “재생에너지 확대를 위해서 건물태양광 확대는 매우 중요한 요소”라고 말했다.