‘건물일체형 태양광발전(BIPV)’시장, 태양이 다시 떠오른다!

제로에너지건축 의무화와 기술 발전으로 인한 효율 상승도 호재로 작용

올해부터 제로에너지건축 의무화가 본격 시행되면서 재생에너지 확대·보급이 예상되는 가운데 건물일체형 태양광발전(BIPV·Building Integrated Photo Voltaic)이 최근 다시 주목받고 있다. 2019년, 정부가 BIPV에 대한 우선 지원을 선택하면서 탄력 받게 된 BIPV시장이 점차 그 영향력을 확대해 나갈 것으로 전망되는 가운데 최근 서울시에서는 국내 지자체 최초로 총 10억원을 투입해 민간 건물에 BIPV 설치 시 보조금을 최대 80%까지 지원하는 시범사업을 시작한다고 밝히기도 했다.

2006년 보급 이후 발전 더뎠던 국내 BIPV 시스템 시장 

BIPV 시스템은 기존 외장재를 대체해 건축물 외벽에 장착하는 태양광발전 전지로 단열, 차음, 방수 등의 외벽의 역할을 할 뿐만 아니라 자체적으로 전기를 생산한다. 

건물 옥상으로 한정된 기존 태양광 모듈에서 한층 더 발전해 창호, 외벽, 지붕 등 건물의 다양한 공간에 설치가 가능하다. 친환경 신재생에너지 생산뿐만 아니라 도시미관 개선 효과도 가지고 있다. 건물 외벽에 붙이는 자재이기 때문에 설치를 위한 별도 공간이 필요하지 않아 도심지에 있는 건물의 활용도를 높일 수 있으며 설치 부분의 자재비용을 절약할 수도 있다. 건물 외장재의 역할을 겸용할 수 있는 BIPV 시스템은 효율 및 비용의 논쟁을 차치하더라도 미래 제로에너지건물 구현에 결정적 영향을 기여해야 한다는 잠재성에는 이견이 있을 수 없다. 

이처럼 친환경 성향이 강한 BIPV 시스템은 그동안 성장세가 두드러지지 못했다. BIPV는 국내에서 2006년부터 보급이 시작된 이후 2000년대 중후반 창호업계에서 BIPV시장에 높은 관심을 보이기도 했지만 현재는 이건창호 등 일부기업을 제외하고 사업에서 철수했거나 영업활동에 소극적으로 나서고 있는 상황이다. 

높은 관심을 받았던 BIPV시장이 그동안 위축된 이유로 업계에서는 가장 먼저 BIPV 보급 확대를 위한 정부의 차별화된 지원책이 부족했기 때문이라고 평가하고 있다.  

이와 관련 업계 관계자는 “일반적인 태양광발전 설비를 설치할 경우에는 정부의 보조금 지원을 받을 수 있지만  BIPV 시스템의 경우 설치와 관련한 별도 보조금을 지원받을 수 없는 등 정부 지원이 미미한 이유로 그동안 시장이 활성화되지 못했다”라며“더불어 태양전지의 효율이 낮은 이유와 함께 태양광 모듈의 높은 단가도 건축주들이 BIPV 시스템 도입을 망설였던 이유 중 하나이다. 기존 태양광의 발전모듈이 표준화돼 있어 일정한 생산 수율을 맞출 수 있는 것과 달리 BIPV 시스템은 건축물의 디자인에 따라 태양광 모듈을 제작해야 하기 때문에 태양광 모듈의 단가가 올라갈 수 밖에 없는 구조이다”라고 말했다. 

이에 따라 업계에서는 BIPV 시장 초기에 국가 보조금을 대거 지원하면서 육성했던 유럽처럼 한국도 보조금 지원 정책이 강화돼야 한다는 지적이었다. 정부 차원의 보조가 있었던 독일, 프랑스, 이탈리아는 유럽에서도 BIPV 선두국가로 자리매김했다.

정부 지원 및 제로에너지건축 의무화로 BIPV시장 확대 기대감 높아

국내 BIPV시장 확대의 가장 큰 계기는 공공기관의 에너지효율 1등급 의무화로 과거 정부에서 국가균형발전특별법에 의거해 수도권 내 소재한 공공기관을 전국으로 내려 보내면서 지방으로 이전하는 공공기관 청사 등에 BIPV시스템이 적용되면서 부터이다. 

하지만 이후 정부 지원 부족과 효율성, 가격 등의 이유로 시장 확대에 애를 먹었던 BIPV시장이 지난해부터 기지개를 펴고 있다. 정부 지원 확대와 제로에너지건축 의무화 및 기술 발달로 태양광 효율이 상승하면서 BIPV 시스템이 주목 받고 있는 것이다. 

정부 지원과 관련 지난해 정부는 신재생에너지 보급지원 사업을 개편하면서 BIPV 지원을 강화했다. 산업통산자원부는 지난해 신재생에너지 보급지원사업 공고를 통해 BIPV 설치방식에 따라 설치비 지원을 확대한다면서 BIPV가 일반 태양광에 비해 아직 경제성을 갖추지 못한 점을 감안해 외벽 수직형에 70%, 지붕 일체형에 50%의 설치비를 지원한다고 밝혔다.

여기에 올해부터 제로에너지건축 의무화가 본격 시행되면서 재생에너지 확대·보급이 예상되면서 BIPV시장이 더욱 탄력 받을 것으로 예상된다.   

국토교통부에 따르면 녹색건축물조성지원법과 신에너지 및 재생에너지 개발 이용 보급 촉진법에 따라 올해부터 건축연면적 1000㎡이상 공공건축물은 신·증축 또는 개축 시 의무적으로 예상에너지 사용량의 일정비율 이상을 신재생에너지로 공급해야 한다. 공급의무비율은 2016년 18%에서 매 2년 주기로 단열기준을 강화해 올해 30%까지 확대된다.

정부는 기존 단위 건물을 대상으로 제로에너지화를 추진하던 방식을 지구단위 및 도시단위 규모로 확대할 방침이다.
아울러 2025년 500㎡ 이상 공공건축물, 1000㎡ 이상 민간건축물 및 30세대 이상 공동주택이 의무화 대상으로 확대된다. 2030년 연면적 500㎡ 이상 민간 및 공공 모든 신축 건축물로 확대 시행된다.

제로에너지건축 의무화가 시행되면서 BIPV 시스템이 관심을 모으는 이유는 제로에너지건축 의무화 대상이 연면적 1000㎡ 이상 공공건축물로 대부분 도심에 위치하고 있어 경제성과 함께 도시미관을 확보할 수 있는 BIPV 시스템이 대안으로 떠오르고 있기 때문이다. 

업계 관계자는 “미세먼지 저감과 이산화탄소 배출량 감축 등을 위한 방안으로 정부에서 신재생에너지 확대·보급에 힘을 쏟고 있다. 태양광발전에서 생산되는 직류를 직접 에너지 다소비 기기와 연결해 활용하면 에너지 비용을 줄이고, 에너지 소비효율은 높일 수 있다. 또한 기후변화협약 대응이 가능해 분산전원으로 태양광 역할이 커지고 있기 때문에 올해 공공건축물 제로에너지건축 인증 의무화를 계기로 고층건물이 많은 국내 환경에 적합한 BIPV 시스템 적용이 보다 활성화 될 것으로 보인다”고 말했다.

서울시, 올해 10억원 투입...민간 건물 BIPV 설치 시 보조금 최대 80% 지원

이처럼 지난해 정부가 BIPV에 대한 우선 지원을 선택하면서 탄력 받게 된 BIPV시장이 최근 점차 그 영향력을 확대해 나가고 있다.
부산시는 지난해 초 BIPV 보급 확대와 관련한 설명회를 개최하며 고부가가치 건물태양광 협의체를 발족, BIPV 산업과 관련된 부품소재, 설계·시공, 시스템·O&M, 제품개발 및 실증, 시험인증·표준화 등을 지원하고, 규제완화 등의 제안을 통해 관련 산업 경쟁력 강화와 신산업 육성에 힘쓰겠다고 밝혔다. 

올해는 서울시가 국내 지자체 최초로 BIPV 보급에 나섰다. 지난달 서울시는 총 10억원을 투입해 민간 건물에 BIPV시스템 설치 시 보조금을 최대 80%까지 지원하는 시범사업을 시작한다고 밝혔다.

서울시는 도시 곳곳에 태양광발전 설비를 총 1GW까지 확대를 목표로 하고 있다. 이번 시범사업은 2022년까지 태양광을 1GW(1,000MW)로 확대 보급하는 ‘태양의 도시, 서울’ 프로젝트의 하나로 추진한다. ‘태양의 도시, 서울’은 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 하고 있다.
서울시는 이번 BIPV 시범사업에서 신기술형, 디자인형, 일반형 등 모집분야를 다양화하며  BIPV 시스템 활성화를 위해 건축 전문가와 태양광 전문가 등으로 구성된 협의체를 운영할 계획이다.

이를 통해 태양광 분야 신기술 개발을 유도하고, 건축 디자인 개선 방안 등을 연구·분석, BIPV 시스템을 서울시 주요 태양광 사업의 하나로 자리매김할 수 있도록 한다는 목표다.

서울시는 BIPV 시스템이 건물 외벽에 설치해 고도의 기술력이 필요한 만큼  공정한 외부 심사를 거쳐 참여업체 적격성 여부를 신중하게 검증해 4월부터 사업에 들어가 연내 설치를 마무리한다는 목표로 향후 효과를 분석해 보급을 확대한다는 방침이다.

서울시 관계자는 “BIPV시스템은 미세먼지나 탄소배출 걱정이 없는 친환경에너지로 전기요금 절감 등 경제적 효과뿐만 아니라 도시 미관까지 살릴 수 있는 발전 시스템”이라며, “이번 시범사업을 통해 차세대 태양전지 BIPV시스템 국내 산업 발전을 위한 마중물이 될 수 있도록 최선을 다해 추진하겠다”고 말했다.

이건창호, 아반시스코리아 BIPV 시장에서 활발한 활동 펼쳐  

BIPV 시스템은 현재 침체된 국내 건설시장 및 태양광 시장의 재도약을 위한 촉진제 역할을 할 수 있는 충분한 잠재성을 가진 기술 분야이다.
BIPV 경쟁력은 이미 세계 시장을 통해 입증됐다. 한국과학기술정보연구원은 2016년 1,520백만달러였던 BIPV의 세계 시장규모가 2021년 8,531백만달러 규모로 성장할 것으로 예측했다. 국내 BIPV 시장규모는 업계 추산으로 2017년 323억 원에서 2023년 약 5,000억 원으로 연간 50%씩 증대될 것으로 예상하고 있다. 

그동안 세계 시장 성장세에 비해 비싼 가격으로 인해 국내 성장이 더뎠던 BIPV 시스템이 앞서 전한 내용처럼 정부가 적극 지원에 나서면서 앞으로 국내 시장도 올해부터 가파른 성장세를 보일 것으로 전망되기 때문이다.

현재 국내 BIPV시장에서는 이건창호와 아반시스코리아, 에스에너지, 신성ENG, 쏠라테크, 알루이엔씨 등이 참여하고 있다.
이건창호는 제로에너지건축물을 구현하기 위해 단열성능이 뛰어난 시스템창호와, 알루미늄커튼월, 진공유리 등 제품을 개발해 보급하고, BIPV 개발 및 건물형 연료전지를 보급하고 있다. 이건창호가 현재까지 시공한 곳은 200㎾ 서울시 신청사, 650㎾ 삼성동 파르나스 타워, 428㎾ 인천국제공항 제2여객터미널 제2교통센터 등이다.

이건창호의 BIPV 시스템이 적용된 제2교통센터 지붕 위에는 이건창호의 BIPV 시스템 402.48㎾이 부착됐으며, 여객터미널 지붕 전면에도 PV 시스템 1,236㎾가 부착됐다. BIPV와 PV의 총 용량은 1,638.48㎾로, 이 시스템을 통해 하루 약 5,243㎾의 전기가 생산되는데, 이는 약 510여 가구가 하루 동안 사용하는 전기량이다.

태양광 솔루션 전문기업 아반시스코리아는 올해 하반기부터 충북 오창공장에서 CIGS 박막 태양광 모듈 양산에 나선다는 방침이다. 이미 독일 아반시스 본사의 선진 기술과 장비를 도입, 총 100㎿수준의 생산설비를 갖추고 있다.
독일 CIGS 기술을 도입한 아반시스코리아는 이질감 없는 미려한 디자인과 높은 효율에 건축마감재 역할까지 하는 독일 아반시스(AVANCIS)사의 PowerMax와 SKALA를 통해 국내 BIPV 시장을 공략한다.

PowerMax는 Rooftop System과 Solar Parks에 특화된 CIGS Solar Module이며 SKALA는 BIPV System에 최적화 된 CIGS Solar Module이다.
SKALA는 박막형 태양전지 페널로써 모든 형태의 건축물에 적용 가능하며 디자인이 강조된 Solar Facade의 새로운 표준을 제시하는 건축자재이다. 한 가지가 아닌 다양한 컬러를 선택할 수 있으며, 프레임이 노출되지 않는 백레일 시스템 및 스마트 클램프 시스템을 채용해 여러 형태의 배면 구조물에도 적용할 수 있어 간단한 시공으로도 견고한 설치가 가능하다. 백레일, 스마트 클램프 시스템은 아반시스에서 직접 개발한 솔루션으로 독일의 abZ 건축자재 인증을 받은 만큼 구조성능이나 시공성이 검증돼 건축 외장재로 사용되는 게 특징이다.

연구개발도 활발하다. 한밭대학교와 한국건설생활환경시험연구원이 BIPV 모듈과 인버터 등을 연결하는 BIPV 시스템 KS인증기준을 제정하기 위해 관련 연구를 진행하고 있다.

한국과학기술연구원은 BIPV 시스템의 일환으로 태양전지를 개발하는 데 성공했다. 별도의 색소 없이도 태양전지에 색을 구현할 수 있는 기술을 개발해 내구성을 높이고 창호용 태양전지로는 세계 최고 수준인 효율 15%를 기록, 건물 외장재로 적합하다는 평가를 받고 있다.

기사출처 : 월간창호기술