Infix Technology Notice

02

11
2023

배터리광물보다 더 귀한 몸 된다…주목받는 ‘구리’

우리나라가 미래 먹거리로 배터리산업을 점찍으면서 여기에 필요한 리튬, 니켈, 코발트 등 핵심광물이 주목을 받고 있지만, 정작 진짜 수요가 급증할 것으로 예상되는 광물은 따로 있다. 바로 구리(동)다. 세계적으로 신재생에너지 등 발전소와 전기차 충전소가 급증하면서 이에 따른 전력망 구축 수요도 엄청나게 증가하고 있기 때문이다. 국내 원자재시장 조사기관인 코리아PDS의 김건 책임연구원은 최근 원자재시장 전망 세미나에서 "탈탄소시장에서 전기동만큼 중요한 건 없다"며 "5년내 전기동 가격의 스파이크가 발생할 것으로 예상한다"고 말했다. 전기동(electrolytic copper)은 전선에 사용하는 구리의 도전율을 높이기 위해 전기 분해로 순도를 99.8% 이상으로 정련한 구리를 말한다. 현재 구리가격은 t당 7900달러로 연초 9340달러 대비 15.4% 하락했고, 10년 내 가장 높았던 2022년 3월 1만730달러 대비 26% 하락했다. 코리아PDS가 전기동 가격의 급등을 예상한 이유는 크게 3가지. 중국과 인도의 동반 성장, 탈탄소화 투자 확대, 공급 부족 심화이다. 코리아PDS는 올해 중국과 인도의 경제성장률이 각각 5.2%, 6.1%로 예측했다. 이는 글로벌 평균 3.0%보다 높으며 한국 1.4%, 미국 1.8%, 유럽연합 0.9%보다 훨씬 높은 수준이다. 올해 인도의 구리 수입량은 지난해 약 6만t보다 3배 수준인 약 18만t에 이를 것으로 예상된다. 중국의 신재생에너지 발전량은 급격히 증가해 2022년 기준 1400TWh에 이르고 있으며, 인도도 지속 증가해 200TWh에 이르고 있다. 이에 반해 구리광산 개발 투자액은 2012년 140억달러에서 지속 감소해 2022년에는 40억달러를 약간 상회한 수준에 머물렀다. 보통 광산 개발부터 생산까지 10년가량 걸린다는 점에서 볼때 현재의 상류부문 투자 축소는 미래 구리제품의 공급부족을 가져올 수 있다. 해외 기관도 같은 전망을 내놓고 있다. 글로벌 자원 전문지인 마이닝닷컴에 따르면 런던금속거래소(LME)의 최근 세미나에서 2024년 가격 상승이 가장 기대되는 광종 투표에서 구리가 1위를 차지했다. 이번 투표는 비공식으로 진행됐는데, 구리가 53%의 득표율로 1위, 주석이 23%로 2위를 차지했다. 씨티뱅크의 애널리스트는 단기적으로 구리 시황이 부진하지만 거시경제 위험요인이 해소되면 구리 가격이 급등해 2025년 t당 1만2000~1만5000달러까지 상승할 것으로 예측했다. 코리아PDS는 배터리 광물인 리튬, 니켈, 코발트의 가격이 저조할 것으로 전망했다. 전기차 보급 확대로 배터리 수요가 늘면서 광물 수요는 늘겠지만, 공급이 더 많아질 것으로 내다봤다. 손양림 수석연구원은 "최근 리튬 가격 하락은 공급과잉 때문이다. 아프리카에서도 리튬광산이 가동될 것"이라며 "리튬은 타 광종 대비 개발이 빠르고 쉽다"고 설명했다. 코발트를 사용하지 않는 배터리 상용화와 인도네시아의 니켈 공급 증가로 두 광물 가격도 안정 수준을 보일 것으로 예측했다. 마이닝위클리에 따르면 국제니켈연구그룹(INSG)은 세계 니켈시장의 공급과잉이 2023년 22만3000t, 2024년 23만9000t 발생할 것으로 예측했다. 니켈 수요는 스테인리스강 증산 및 전기차 배터리 보급 확대로 2023년 320만t에서 2024년 347만t으로 다소 증가하기는 하나, 니켈 생산량이 인도네시아의 니켈선철(NPI) 증산에 힘입어 2023년 342만t에서 2024년 371만t으로 급증함에 따라 공급과잉이 발생할 것으로 전망했다. 탄산리튬 가격은 지난해 11월 kg당 581위안까지 올랐다가 현재는 157위안으로 급락했으며, 니켈 가격은 지난해 3월 t당 4만3000달러까지 올랐다가 현재는 1만7800달러대로 떨어졌다. 코발트 가격도 지난해 3월 t당 8만1800달러대까지 올랐다가 현재 3만2980달러대를 형성하고 있다. 출처 : 전기신문(https://www.electimes.com)

07

06
2022

[칼럼] 수익성이 높고, 향기 나는 태양광발전소 만들기 전략

태양광발전소를 건설하는 이유는 여러 가지가 있는데, 그 중에서 고수익을 창출해서 금전적인 재테크가 가장 크다고 하겠다. 따라서 보다 수익성이 높고, 1년 365일 내내 잘 돌아가는 태양광발전소를 구축한 방법들과 사례들을 심도 있게 연구하고 벤치마킹할 필요가 있다. 태양광발전사업에서 높은 수익을 올리기 위해서는 기획단계에서 인허가단계, 시공 그리고 경영과 관리까지 전방위적으로 참여하는 것이 좋다. 이중에서 일부는 용역을 주더라도 내가 그 내용을 알고 있어야 되며, 적어도 시방서를 작성할 수 있는 능력을 갖추는 것이 보다 효과적이다. [사진=istock] 태양광발전소에서 수익을 내는 방법은 간단하다. 투자 대비 수익률이 높으면 된다. 이때 반드시 적은 투자로 많은 수익을 낸다는 원칙만이 정답은 아니다. 불확실성이 제거된다면, 많은 투자로 더 많은 수익을 내는 것도 정답이 될 수 있다. 태양광발전사업에서도 사모펀드나 투자펀드를 이용해서 다른 금융상품보다 더 높은 수익을 노리는 경우도 있으나 이 경우의 수익은 불확실하고 제한적이다. 따라서 태양광발전사업에서 높은 수익을 올리기 위해서는 기획단계에서 인허가단계, 시공 그리고 경영과 관리까지 전방위적으로 참여하는 것이 좋다. 이중에서 일부는 용역을 주더라도 내가 그 내용을 알고 있어야 되며, 적어도 시방서를 작성할 수 있는 능력을 갖추는 것이 보다 효과적이다. 따라서 태양광발전사업의 성공 노하우를 살펴볼 필요가 있다. 누가, 어떻게 태양광발전소로 돈을 벌었는가? FIT 제도가 예산의 출혈이 심하다고 판단한 정부는 지난 2010년 RPS의 전단계인 RPA 제도를 도입해 2011년까지 운영하게 된다. 이때부터 태양광발전사업의 수익률은 이전에 비해 많이 줄어들었음에도 불구하고, 투자대비 연간 수익률은 20%대를 상회했다. 이러한 추세는 2012년 RPS가 도입된 이후 2014년까지 지속되었으며, 이때까지도 수익률은 최소 연간 15% 이상을 달성했다. 이때까지만 해도 은행의 대출 이자율이 6% 이하였던 시절이었으므로, 은행의 융자를 받아 투자를 하더라도 9% 이상의 추가수익을 얻을 수 있었다. 하지만 2015년에 접어들면서 이러한 추세가 한풀 꺾이게 되고, 태양광발전사업이 도외시되기 시작했다. 그동안의 수익률과 유휴자금의 몰입으로 과잉투자가 나타나기 시작했으며, 정부의 보조금단가 경쟁입찰로 인해 어려움을 겪게 되었다. 하지만, 이 같은 현상은 이듬해인 2016년에 접어들면서 급격한 회복세를 보이기 시작했다. 그러면 어떤 사람이 태양광발전소로 실패했는가? 2009년 이전, FIT 시대부터 2011년 RPA 시대까지 정부의 보조금 단가는 상대적으로 높았고, 모듈가격도 높았다. 이 때문에 발전시간을 높이기 위하여 모듈 지지대로 모터와 기어박스로 구동되는 수평단축과 양축 구동장치가 사용되었다. 하지만, 2012년에 RPS가 도입되면서 정부 보조금단가와 모듈가격의 하락으로 비싼 구동장치가 탑재된 수평단축과 양축지지대는 사라지게 된다. 이로 인해 이와 연관된 산업이 어려움을 겪자 관련 기업들도 문을 닫게 되고, 이들 수평단축과 양축 구동장치의 A/S는 매우 어렵게 되었다. 그래도, 유수의 관련기업은 생존해 있어서 A/S가 가능한 반면, 군소기업의 장치를 사용한 발전소는 많은 어려움을 겪게 되어 발전량 감소로 수익이 악화되었다. 2012년 이후, RPS 시대에 접어들면서부터 태양광발전소가 과잉 건설되었다. 2015년 정부 보조금 단가 입찰은 전년도에 비해 그 단가가 40% 하락하여 2015년 에너지관리공단 판매사업자 선정에서 낙찰된 태양광발전사업자는 FIT와 RPA, 그리고 RPS가 도입된 10년여의 기간 중 최초로 적자를 보는 유일무이한 사태에 직면하게 되었다. 오히려, 2015년도 입찰에 떨어지고 2016년 하반기 입찰에 낙찰된 사업주들은 전화위복의 호기를 맞게 되었다. 일반 사업자가 발전사업을 진행했을 때 가장 유리한 태양광발전소 규모는 100kW 미만 중 100kW에 가장 가까운 것과 1,000~3,000kW이다. 이들 규모를 선택한 이유는 정부보조금이 많거나 보조금을 받기 쉽기 때문이다. 100kW 미만의 경우에는 다른 규모의 태양광발전소 보다 정부 보조금이 1.2배 많고 판매도 용이하다. 1,000~3,000kW의 태양광발전소는 그보다 큰 규모로 보조금이 5% 이상 많고, 발전회사들과 계약이 용이하여 제 때에 제 값을 받고 판매할 수 있다. [사진=utoimage] 내가 태양광발전소 사업에 실패하지 않으려면 어떻게 해야 되는가? 태양광발전사업에서 실패하는 경우는 여러 가지가 있다. 따라서 실패한 사례들을 피해가는 것이 실패하지 않는 방법이다. “속전속결하라” 태양광발전사업의 판매가격은 6개월마다 바뀐다. 매년 4월과 10월에 시행되는 에너지공단의 판매사업자 선정에서 정부 보조금가격이 결정된다. 이 시기를 놓치면 6개월을 기다려야 하고 그때마다 가격은 떨어지게 된다. 또한 판매사업자 선정에서는 발전사업허가만 가지고 있고 아직 시공하지 않은 미시공 발전소와 이미 시공을 완료한 발전소 모두 입찰에 참여할 수 있지만, 이미 시공을 완료한 발전소가 더 유리하다. 그러므로 시공을 준비하고 있다면, 4월과 10월 이전에 완공하여 입찰에 참여해야 한다. “입찰가격에 주의하라” 낙찰가격의 분포를 보면 최저가와 최고가가 10원/kWh를 벗어나지 않는다. 응모용량은 모집용량의 4배를 넘지 않고 있으며, 최저가부터 순차적으로 낙찰되므로 최고 낙찰가의 범위를 예측할 수 있다. 최고낙찰가의 범위가 예측되면 그 범위의 상한가를 선택할 것이 아니라 하한가를 선택하여야 안정된 낙찰을 기대할 수 있다. 자칫 욕심을 부려 최고 낙찰가 범위의 상한가를 선택하면 아쉽게 탈락하는 경우가 허다하고 다음 입찰을 기다려야 한다. “발전소의 규모를 잘 선택하라” 태양광발전소의 규모는 100kW 미만, 100~500kW, 500~1,000kW, 1,000~3,000kW, 3,000kW 이상 등으로 나뉜다. 이중에서 일반 사업자가 선택했을 때 가장 유리한 규모는 100kW 미만 중 100kW에 가장 가까운 것과 1,000~3,000kW이다. 이들 규모를 선택한 이유는 정부보조금이 많거나 보조금을 받기 쉽기 때문이다. 그 외 용량의 태양광발전소에는 약점들이 다소 도사리고 있다. 100kW 미만의 경우에는 다른 규모의 태양광발전소 보다 정부 보조금이 1.2배 많고 판매도 용이하다. 1,000~3,000kW의 태양광발전소는 그보다 큰 규모로 보조금이 5% 이상 많고, 발전회사들과 계약이 용이하여 제 때에 제 값을 받고 판매할 수 있다. 여기서 판매라는 것은 태양광발전소를 판매하는 것이 아니라 발전전력에 비례해서 나오는 공급인증서를 판매하여 정부보조금을 받는 것을 의미한다. 또한 100~1,000kW 미만 발전소의 경우에는 태양광발전소 전력에 의한 공급인증서 판매처인 에너지관리공단의 공급인증서 판매사업자 선정과 발전회사 등 공급의무자 계약도 상대적으로 어려우므로 취약지대라는 점을 잊어서는 안 된다. 한편, 200kW 태양광발전소를 구상하고 있다면, 100kW 미만의 태양광발전소 2기를 건설하는 것이 여러 가지 면에서 유리할 수 있다. 태양광발전사업이 완성되기 위한 최초의 단계는 개발행위허가와 발전사업허가이다. 그러므로 이 두 단계가 이루어지지 않으면 사업은 시작도 못하게 된다. 부지를 구입하고 나서 종종 이 두 단계의 가능성을 타진하는 과정에서 둘 중 어느 하나가 불가능하게 되면, 그 부지는 태양광발전사업의 불모지가 되어 모든 것이 수포로 돌아가게 된다. 그러므로 과거에는 부지 구입 계약조건에 발전사업허가와 개발행위허가가 나오면 부지를 구입하는 잔금을 치르거나 아니면 계약이 무효가 된다는 조건을 삽입하기도 했다. 그러나, 현재는 토지 지주들도 태양광발전사업에 정통한 사람들이 많기 때문에 이 같은 조건을 병기하는 것은 거의 불가능하게 되었다. 이제 코로나19도 엔데믹의 시대를 맞아서 제반 산업과 경제여건이 정상적인 분위기로 바뀌고 있다. 철저한 계획수립과 사전조사로 똘똘하고 알찬 태양광발전소 하나쯤 갖는 것도 고민해볼 시점이다. [출처 : 인더스터리뉴스]

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04
2022

에너지연, 잉크 바르듯 만드는 '탠덤 태양전지' 세계 최고 효율 기록...양산 가능성 열어

국내 연구진이 잉크 코팅 방식을 통해 '4단자형' 용액공정 기반 페로브스카이트/CISSe 탠덤 태양전지 최고 효율을 달성하고 양산화 가능성도 열었다. 4단자형은 상하부셀이 독립적으로 작동해 총 4개 단자가 외부로 노출되는 구조를 뜻한다. 한국에너지기술연구원(원장 김종남) 태양광연구단은 대기 환경에서 간편하게 용액을 발라 코팅하는 방법으로 제작하는 저비용·고효율 페로브스카이트/CISSe 탠덤 태양전지 핵심기술을 개발했다고 27일 밝혔다. 기존 단일접합 태양전지가 가질 수 있는 최대 효율은 약 30% 초반이다. 이를 극복하기 위해 두 개의 서로 다른 에너지 흡수대(밴드갭)를 가진 태양전지를 적층해 빛의 이용률을 높인 게 탠덤 태양전지다. 탠덤 태양전지는 일반적으로 실리콘이나 CIGSe계 태양전지를 하부셀로, 페로브스카이트 태양전지를 상부셀로 결합해 구성한다. 하부셀은 주로 장파장의 빛을 사용하기 때문에 CIGS계 태양전지를 하부셀로 적용할 때는 갈륨(Ga)을 제거해 밴드갭을 낮춘 CISe 또는 CISSe 흡수층이 주로 활용된다. 고효율과 더불어 유연성 등 다기능성이 장점인 페로브스카이트/CISSe 탠덤 태양전지의 경우, CISSe 하부셀의 저가화를 위한 용액 공정으로 DMF(Dimethylformamide) 용매에 구리(Cu), 인듐(In), 황(S) 출발물질을 녹인 잉크 코팅법이 있다. 하지만 공정 중의 산소 및 수분 노출을 최소화하기 위해 박막 코팅을 불활성 기체 분위기(질소를 채운 글로브 박스)에서 진행해야 하는 제한이 있어 양산성과는 거리가 있다. 이에 연구팀은 양산성 확보에 초점을 두고 DMF 용매 기반 연구를 진행하던 중, 오히려 공기 중 산소를 활용해 박막의 특성과 태양전지 효율을 향상시킬 수 있는 방법을 개발했다. DMF기반 공정에서 CISSe 박막 형성 중 생성되는 표면 결함은 전하의 재결합 손실과 전하 이동을 방해하기 때문에 효율을 저하시키는 가장 큰 요인이다. 그런데 이 결함이 생기는 원인은 박막 형성에 필요한 핵심 원소인 인듐 확산 및 반응 속도가 다양한 확산 방해 요소들에 의해 제한을 받기 때문이다. 연구팀은 인듐 확산 및 반응을 용이하게 하기 위해 최적화된 열처리 온도와 공기 중 산소 공급의 조합을 통해 표면 결함을 감소시켰다. 그 결과 연구팀은 양산 가능성이 높은 공기 중 용액 코팅 방식을 사용하면서도 질소 분위기에서 제작한 기존 소자의 최고 효율인 13.5%를 뛰어넘는 새로운 최고 효율 기록 14.4%(인증효율 기준, 용액 공정 CISSe 태양전지 카테고리)를 달성했다. 나아가, 연구팀은 이 기술을 공기 중 용액 코팅이 가능한 페로브스카이트 태양전지 기술과 접목해 4단자형 탠덤효율 23.03%를 달성했다. 이는 기존 용액 공정 기반 페로브스카이트/CISSe 탠덤 태양전지 최고 효율 19.4%를 크게 상회하는 효율이다. 교신저자인 안세진 박사는 “이번 연구 결과는 탠덤 태양전지의 높은 발전 성능과 저비용 공정이라는 두 마리 토끼를 한꺼번에 잡을 수 있는 원천기술을 개발했다는 데 중요성이 있다”며 “향후 일체형 태양전지 구현 및 대면적화에 노력을 기울일 것”이라고 말했다. 이번 연구는 한국에너지기술연구원 기본사업의 일환으로 수행됐으며, 특히 연구결과는 우수성을 인정받아 에너지 환경 분야 최우수 국제학술지인 'Energy & Environmental Science (IF 38.532)'지 4월 표지논문(Outside front cover)으로 선정됐다. [출처 : 전자신문]

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04
2022

전력인프라 필요 없다...R(Reuse battery)-ESS시장 개화

피엠그로우, 김포 선진버스 차고지에 10번째 설치 전기버스 충전 등 전력 공급, 전력인프라 필요 없어 비용 절감 원자재價 상승으로 활용가치↑…전수검사 등 제도개선 필요 전기차 보급 확대, 원자재 공급망 위기로 사용후배터리를 활용한 R(Reuse battery)-ESS 시장이 더욱 빠르게 성장할 것으로 전망되고 있다. R-ESS는 성능이 남아 있는 배터리를 재사용함으로써 배터리 가치를 극대화하고 탄소중립에 기여하며 소규모 분산전원의 역할을 통해 새로운 전력인프라를 구축할 필요도 없다는 장점이 있다. 전기차 사용후배터리 서비스업체인 피엠그로우(대표 박재홍)는 지난 14일 경기도 김포시 양촌읍에 위치한 선진버스 차고지에 R-ESS를 설치하고 선진버스, 지자체와 함께 기념행사를 가졌다. 피엠그로우는 선진버스와 함께 총사업비 10억원(국가·지자체 5억원 지원)을 들여 차고지에 1.4MWh 규모의 R-ESS를 설치했다. 여기에는 12대의 전기버스에서 탈거한 사용후배터리를 사용했다. 이 사업은 산업통상자원부와 한국산업기술진흥원(KIAT)이 지원하는 산업융합 규제샌드박스를 통해 특례를 받아 실증사업으로 진행되는 것이다. 피엠그로우와 선진버스는 지난해 1월 김포시의 사업공모에 신청해 선정된 뒤 4월 사업협약, 6월 업무협약을 체결했다. 이후 피엠그로우에서 제작에 들어가 올해 1월 KC임시안전시험을 통해 과충전 전류제어·전압제어·과열제어를 테스트했고 시운전을 거친 뒤 1월 17일 전기안전공사로부터 사용전 검사를 받아 본격 운영하고 있다. R-ESS는 전기버스 충전 등 차고지 운영에 필요한 전력을 공급한다. 이를 통해 선진버스는 새로운 전력인프라를 구축하지 않고도 전력을 사용할 수 있고, 김포시는 역내 전기차의 사용후배터리를 효과적으로 활용할 수 있는 방안을 마련할 수 있게 됐다. 김포시는 이동형 R-ESS를 제작해 전기차 충전시설 설치가 힘든 노후 주거지역 같은 곳에 충전시설을 공급하는 등 다양한 활용을 계획하고 있다. 피엠그로우는 이번 사업을 포함해 전국에 총 10개의 R-ESS를 설치해 운영하고 있다. 사용후배터리를 쓰기 때문에 안전에 대한 우려가 있으나 피엠그로우는 R-ESS 배터리에 대한 실시간 모니터링을 통해 지금까지 단 한 번의 사고 없이 안전하게 운영 중이다. 최근 원자재 가격 급등으로 사용후배터리에 대한 가치 상승과 시장 성장은 더 빨라질 것으로 전망되고 있다. 글로벌 에너지 정보분석업체 S&P 글로벌 플래츠에 따르면 지난해 글로벌 전기차(EV+PHEV) 판매량은 629만대로 전년 대비 102% 증가했으며 우리나라도 112% 증가했다. 특히 전기차 판매량은 2030년 2700만대로 신차 판매의 30%, 2040년에는 5700만대로 54%를 차지할 것으로 전망했다. 또한 올해 3월 배터리 주요 원자재인 수산화리튬, 탄산리튬, 황산코발트, 황산니켈 가격은 전월 대비 33.2%, 16.8%, 3.6%, 21.5% 올라 NCM(니켈·코발트·망간) 리튬이온배터리 팩 가격은 전월 대비 25% 상승했다. 중소기업뿐만 아니라 대기업들도 규제샌드박스를 통해 R-ESS 시장을 준비하고 있다. 폐차업체인 굿바이카는 캠핑용 ESS를 제작해 판매 중이고, SK온과 SK에코플랜트는 건설현장 수배전반과 연결해 임시 발전시스템으로 사용하고 있다. 에너지기술연구원과 현대차는 태양광 발전설비와 연계해 부산 에코델타 스마트시티 가구단지에 전력을 공급하고 있다. 박재홍 피엠그로우 대표(전기차산업협회 회장)는 “원자재 가격 상승으로 배터리 재활용 쪽만 부각되고 있는데 잔존 성능을 최대한 활용하는 사용후배터리 시장을 활성화하면 탄소중립 효과는 더욱 커질 것”이라며 “현재 과도한 전수검사 비용 때문에 경제성이 묻히고 있다. 합리적인 제도 개선으로 시장을 더욱 활성화할 필요가 있다”고 말했다. 출처 : 전기신문(https://www.electimes.com)