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태양광 패널의 재활용 현황 및 전망_55

태양광 패널의 재활용 현황 및 전망

OCI | 김재우 책임

Ⅰ. 개 요 ··········································································· 57

1. 태양광 패널 재활용의 중요성 ································· 57

Ⅱ. 동향 분석 ··································································· 59

1. 국내 동향 ··································································· 59

2. 해외 동향 ··································································· 60

Ⅲ. 향후 전망 ··································································· 63

<참고문헌> ········································································· 64


태양광 패널의 재활용 현황 및 전망

OCI │ 김재우 책임

Green Technology Trend Report

I. 개 요

1. 태양광 패널 재활용의 중요성

가. 배경

지구 온난화 방지와 기존 화석연료 고갈로 인하여 태양광 에너지에 대한 수요가 지속적으로

증가하고 있다. 맥킨지의 ‘글로벌 태양광 시장보고서(Solar power; Darkest before dawn)’에

따르면 2020년 세계 태양광발전 누적 설치용량이 400~600GW에 달할 전망이다. 그리고 누적

설치용량 만큼 폐기 또는 재활용되어야 하는 태양광 패널도 증가한다는 사실을 간과해서는

안 된다. 보고서에 따르면 세계 각국은 태양광발전 보급 및 확산에 주력하고 있으며, 대부분의

사람들이 태양광 패널의 수명인 30년을 다 채울 것이라고 예상했다. 그러나 태양광 패널은 설치

도중 파손, 운송 중 파손, 화재사고, 자연재해 등 여러 가지 이유로 폐기되거나 재활용되고

있으며, PV CYCLE이 예측한 유럽연합(EU)의 태양광발전 설치용량 및 폐기물 처리량은 <표 1>과

같다. PV CYCLE 보고서에 의하면 설치된 태양광 패널 중 최대 수명인 30년까지 사용되고

폐기되는 태양광 패널은 1%에 불과한 것으로 나타났다.1)

<표 1> PV CYCLE에서 예측한 유럽연합(EU)의 태양광 설치용량 및 폐기물 처리량

연도 태양광 패널 폐기물 처리량 (MT/yr) 태양광발전 설치용량 (GW)2012 2,000 122013 2,300 15.52014 2,800 17.52015 3,400 19.5

자료 : PV CYCLE, “Annual Report”, 2011

전 세계적으로 산업폐기물을 줄이기 위한 여러 가지 규제들이 제정되고 있으며, 그 중 대표

적인 규제는 유럽연합(EU)의 WEEE(Waste Electrical and Electronic Equipment)*, 중국의

* 주요 전기전자제품별로 회수(recovery), 재사용(re-use) 및 재활용(recycle) 비율을 정하고 이 비율을 준수하는 기업의

전자제품만을 EU 내에서 판매할 수 있도록 한 폐전기전자제품 처리지침.

58_녹색기술동향보고서 (www.gtnet.go.kr)

구분 단계 내용 그림

Step 1폐기된 태양광

패널의 회수

수명이 다하거나 파손된 태양광

패널을 재활용 공장으로 보내거나

직접회수 한다.

Step 2 열처리 공정

약 600℃의 열처리 공정을 거쳐

태양광 패널 재활용 작업을

준비한다.

전자정보제품오염방지관리조치(電子情報産品汚染防止管理辦法) 등이 있다. 가장 적극적인 태양광

패널의 재활용 정책을 펼치고 있는 지역은 유럽연합(EU)이다. 유럽연합에서는 유럽의회 및 유럽

이사회 지침 “Directive 2012/19/EC”*을 통해 태양광 패널에서 배출되는 폐기물 처리에 대한

책임을 규정하고 있으며, 2012년 8월 13일부터 효력을 발휘하였다. 앞으로 미국, 중국 등 주요

국가에서도 태양광 패널의 폐기물에 대한 폐기, 재활용에 대한 지침을 준비 중이기 때문에

태양광 패널의 재활용에 대한 이슈는 점점 중요해질 전망이다.

나. 태양광 패널의 재활용

현재 태양광 패널의 재활용 단계는 6단계로 나눌 수 있으며, 폐기된 태양광 패널의 회수 공정,

열처리 공정, 각 부품별 분류 공정, 화학적 처리 공정, 결정성장 공정, 새로운 태양광 패널

제조 공정으로 분류된다. 폐기된 태양광 패널을 재활용 할 때 재활용 가능성과 활용 범위가

가장 큰 부분은 알루미늄 프레임과 유리이지만, 환경에 가장 큰 영향을 미치는 태양광 패널의

셀(Cell)을 재활용하는 것이 가장 중요하다. 특히, 태양광 기술의 선진국인 독일을 중심으로

태양광 패널의 재활용 연구가 활발히 진행되고 있다. 분류 과정 중에 실리콘 표면에 여러 가지

오염물질을 깨끗이 처리하는 기술이 핵심이다. 기존의 태양광 패널과 비슷한 효율의 재활용

태양광 패널을 만들기 위해서는 nine-nine(99.9999999%) 이상의 순도 높은 실리콘이 필요

하기 때문이다. 주요 오염원인 철, 구리, 티타늄 등은 태양광 패널 효율을 저하시키기 때문에

화학적인 방법으로 제거해야 한다.

<표 2> 태양광 패널의 재활용 단계

* 이 지침은 신재생에너지 재활용의 최소 목표량을 말하고 있으며, 2018년 8월 15일 부터는 폐기된 태양광 패널의 85%가

회수되어야 하고 80%는 재활용 프로세스를 거쳐야 함.


구분 단계 내용 그림

Step 3부품별 분류작업

진행

알루미늄 프레임, 유리, 리본,

태양광 셀(Cell)로 각각 분류 작업을

시행한다. 알루미늄 프레임, 유리,

리본 등은 수요가 있는 다른 산업

에서 재활용 된다.

Step 4 화학적 처리

태양광 패널을 생산하기 위한 폴리

실리콘을 원재료 상태로 되돌리기

위하여 분류된 태양광 셀(Cell)에

화학적 처리 및 세척을 진행한다.

Step 5 결정성장

새로운 태양광 패널을 만들기

위해 결정 성장을 통하여 재활용

잉곳(Ingot)을 만든다.

Step 6새로운 태양광 패널

제작에 활용

재활용 공정을 거쳐 나온 재활용

원재료를 이용하여 새로운 태양광

패널을 제작한다.

자료 : SolarWorld, “A Voluntary Take Back Scheme and Industrial Recycling of Photovoltaic Modules”, 2009

Ⅱ. 동향 분석

1. 국내 동향

대부분의 국내 태양광발전 관련 기업들은 태양광 패널의 재활용에 대한 중요성을 인식하지

못하고 있으며, 태양광 패널을 생산하는 국내의 대표적인 기업인 삼성, LG전자, 한화 등도 태양광

패널 생산과 설치에 주력할 뿐 재활용에 대한 투자나 연구가 부족한 상황이다.

2012년 국내에서는 유일하게 전라북도가 한국산업기술시험원과 공동으로 태양광 패널 재활용

시스템 구축을 통한 Eco-Value Chain 사업을 진행하겠다고 발표하였다. 전라북도는 5년 간 총

연구비 1,000억 원 규모의 시스템 운영 및 태양광 패널 재활용 공정 설비를 구축할 계획이다.

특히, 실증 플랜트로 일일 5MT 규모의 태양광 패널 재활용 설비를 구축한다는 구체적인 목표를

가지고 있지만 정부와 예산 조정 과정에서 사업이 크게 축소될 것으로 예상된다.


자료 : 전라북도청, “전북도 태양광분야 틈새산업 발굴”, Eco-Value Chain 구축 보도자료, 2012

<그림 1> 전라북도 태양광 재활용 시스템 연구 기획 및 계획 체계

2. 해외 동향

해외 태양광 패널 재활용 시장은 유럽연합(EU)을 중심으로 형성되어 있으며, 특히, PV CYCLE

이라는 단체에서 태양광 패널 재활용을 적극적으로 추진하고 있다. PV CYCLE은 2020년 약

18,000톤의 태양광 패널 폐기물이 발생할 것으로 예상하였다.

자료 : Andreas Breyer, “PV Recycling: The need to be double-green”, 2011

<그림 2> PV CYCLE에서 발표한 태양광 패널 폐기물 발생 예측치

유럽 내 국가들은 WEEE 및 Directive 2012/19/EC 지침에 따라 적극적인 행보를 보이고 있다.

2013년 3월에 발표한 PV CYCLE 보고서에 따르면 <그림 3>과 같이 유럽에서 약 113MT의

태양광 패널을 재활용했으며, 태양광발전 선두 국가인 독일이 가장 활발하게 태양광 패널을

재활용한 것으로 나타났다. 기술별로 보았을 때 실리콘 기반의 태양광 패널이 가장 많이 재활용

되었다.


PV Recycle에 따르면 재활용 처리과정을 거쳐 태양광 패널의 약 80% 이상을 재활용할 수 있는

것으로 나타났다. 특히, 태양광 패널의 두께가 점점 얇아짐에 따 라파손의 위험도 증가하기 때문에

재활용의 중요성이 커지고 있다.

자료: PV CYCLE, “Association Monthly status report”, 2013

<그림 3> 2013년 3월까지 PV Recycle을 통해 폐기된 태양광 패널 재활용 국가별 처리량

독일에서는 기계적, 화학적 처리를 통한 재활용 기술이 활발히 연구되고 있다. 독일의 Sun icon

AG Freiburg사는 2004년부터 매년 1,200톤의 태양광 패널을 재활용하고 있다.

가. 유럽의 태양광 패널 회수 방법

유럽에서는 PV CYCLE 단체를 중심으로 태양광 패널 회수 및 재활용이 이루어지고 있다.

현재 236개의 태양광 모듈 제조회사에서 폐기된 태양광 패널을 회수하여 재활용하고 있으며,

2010년 이후 약 5,443톤의 태양광 패널을 회수하여 재활용하였다. 태양광 모듈 제조회사들은

매년 재활용 규모에 따라 5,000~25,000유로의 회비를 PV CYCLE에 지불하고 있으며, 60%의

태양광 패널을 회수하고 회수된 패널의 80%를 재사용할 계획이다.

태양광 패널 회수 방법은 태양광 모듈이 40개 이하일 경우 설치 업체에서 직접 수집 장소로

이송하여 재활용하며, 40개 이상일 경우 PV CYCLE에서 직접 회수한다.


국가 회수 시설 (개)

독일 91

이탈리아 66

프랑스 40

벨기에 24

영국 13

스페인 9

네덜란드 6

오스트리아 6

그리스 5

포르투갈 2

스위스 2

슬로베니아 2

체코 2

덴마크 1

합계 269

자료 : GPC Europe, “Take-back and recycling system”, www.gpceurope.com/en/pv-cycle-2

<그림 4> 유럽의 태양광 패널 회수 및 재활용 방법

유럽에는 독일을 중심으로 약 269개의 폐기된 태양광 패널을 수집하는 시설이 있으며,

재활용 네트워크를 구성하여 생산, 설치, 재활용까지 철저한 사후 관리 시스템을 구축하였다.

<표 3> 유럽 국가별 폐기 태양광 패널 회수 시설 통계

자료 : PV CYCLE, “Annual Report”, 2011


나. 태양광 패널의 종류별 재활용 현황

설치된 대부분의 태양광 패널은 실리콘 기반이기 때문에 태양광 패널의 종류별 재활용 현황

에서도 가장 많은 비중을 나타낸다. 2013년 3월 PV CYCLE 보고서에 따르면 3월에 재활용된

태양광 패널 중 약 80%를 실리콘 기반의 태양광 패널이 차지하였다. 앞으로도 실리콘 기반의

태양광발전 누적 설치용량은 증가할 것으로 예상되므로 재활용 연구가 활발히 이루어져야 한다.

자료: PV CYCLE, “Association Monthly status report”, 2013

<그림 5> 재활용 태양광 패널의 종류별 비중

Ⅲ. 향후 전망

향후 신재생에너지 시장은 세계 각국의 정부 지원과 소비자의 수요에 따라서 지속적으로 성장할

것으로 예상된다. 특히, 화석연료 사용에 대한 경각심이 커지고 그에 따라 신재생에너지 수요가

늘어나는 만큼 설치된 태양광 패널의 수는 크게 증가할 전망이다. 태양광 발전 선진국인 유럽

국가를 중심으로 폐기된 태양광 패널의 처리 및 재활용 기술이 부각되고 있으며, 그 중요성은

점점 더 커질 전망이다. WEEE 지침에 따라 태양광 패널은 전자 폐기물로 분류되어 엄격한 규제를

받고 있으며, 2018년에는 폐기된 태양광 패널의 85%를 회수해야 하고, 그 중 80%는 재활용 프로

세스를 거쳐 재사용되어야 한다.

최근에는 유럽국가 뿐만 아니라 미국, 중국에서도 유럽의 선진 태양광 패널 기술을 활용하여

에너지 생산뿐만 아니라 친환경적인 사후 처리 방법을 찾기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

국내에서도 생산 및 판매에만 주력할 것이 아니라 친환경적인 정책 흐름에 맞춰 재활용 연구 개발

및 실증 설비 계획을 준비해야 한다.

이러한 재활용 또는 폐기물 처리 비용은 태양광발전 관련업체들에게 전가되어 전체적인 원가

상승의 원인으로 작용할 수 있다. 현재는 태양광 모듈 제조업체들이 비용을 지불하고 재활용 또는

폐기물 처리를 하고 있지만 처리량이 증가함에 따라 재활용에 대한 책임분담을 요구할 수도 있다.

친환경적인 에너지 생산을 위해서 시작한 태양광발전인 만큼 재활용 및 폐기 등의 사후처리 분야

에서도 국가적 차원의 지원 정책과 각 기업의 투자 및 연구가 시급히 이루어져야 한다.


<참고문헌>

1. GPC Europe, “Take-back and recycling system”, www.gpceurope.com/en/pv-cycle -2

2. SolarWorld, “A Voluntary Take Back Scheme and Industrial Recycling of Photovoltaic

Modules”, 2009

3. 전라북도청, 태양광분야 틈새산업 발굴, ECO-Value Chain 구축 보도자료, 2012

4. Andreas Breyer, “PV Recycling: The need to be double-green”, 2011

5. PV CYCLE, “Association Monthly status report”, 2013

6. Fraunhofer IBP; Department Life Cycle Engineering(GaBi), “LCA Screening of the

Maltha recycling process for Si-PV modules”, 2012

7. 양희철, “EU RoHS 와 중국 RoHS 실시의 의미와 시사점”, 2006

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