월간전기



【나침반】 건물일체형 태양광(BIPV) 산업생태계 활성화 방안

2022-11-16

건물일체형 태양광(BIPV) 산업생태계 활성화 방안 도심 분산전원 확대, 건물 에너지 효율향상 정부는 수평에서 수직으로, 도심 빌딩숲의 스마트 발전소화(化)의 비전을 제시한 BIPV의 산업생태계 활성화 방안을 발표했다. 도심과 건물 에너지 효율의 극대화, 분산 전원 확산과 기술 리더쉽을 확보하겠다는 목표도 밝혔다. NDC 목표 달성과 탄소중립 실현을 위해 건물일체형 태양광의 경쟁력을 강화하고 지원하는 <BIPV 산업생태계 활성화 방안>을 수립하고 추진한다. 국내·외 BIPV 시장 분석과 생태계 활성화를 가로막는 장애요인, 과제를 소개한다. 정리 정영주 기자 자료 산업통상자원부 국내 보급환경에 적합한 BIPV 건물 부속 설치물인 일반 태양광이 아닌 BIPV(Building-Integrated PhotoVoltaics)는 전력생산과 건축 자재 기능을 갖춘 건물일체형 태양광이다. 일반 태양광과 달리 지붕과 옥상에 별도 구조물을 설치할 필요가 없어서 도심지역에 적용하기 쉽고, 도시 미관을 개선하는 효과가 있다. 설치 장소에 따라 ▲창호 형태 ▲외벽 형태 ▲지붕 형태 등으로 구분된다. 건축 자재의 기능 없이 건물에 단순히 패널을 부착하는 BAPV(Building-Attached PhotoVoltaics)는 건물 부착형 태양광이다. 도시와 건물이 많은 우리 여건과 상황에서는 BIPV의 보급 확산이 필수적이다. 별도의 설치 면적이 필요 없고, 건축 디자인과 융화되어 수평과 수직면에 다양하게 활용될 수 있어 입주자와 주민들의 수용성 확보가 쉽다는 장점이 있다. 제로에너지건축물 의무화 확대1)와 NDC 달성 추진 등 건물태양광 보급 여건도 점차 개선한다. 지붕형 태양광 외벽형 태양광 국내외 BIPV 시장 동향 글로벌 시장은 초기 단계이나 탄소중립 실현과정에서 대폭 확대될 전망이다. 글로벌 BIPV 시장규모(연간 기준)는 2021년 1.6 GW(27억불)에서 2026년 5.6 GW(76억불)로 3배 이상 확대될 것으로 예측한다. 현재 미국, 유럽을 중심으로 초기 시장이 형성되고 있으며, 중국, 인도, 호주 등에서 보급 확대가 예상된다. BIPV 기술을 주도하고 있는 미국, 유럽 기업은 경제성과 심미성 확보에 중점을 둔 다양한 제품을 개발하고 출시를 추진 중이다. 영국 Solarcentury, 독일 Belectric, 미국 First Solar, 일본 Solar Frontier, 중국 Yingli Solar 등이 시장을 주도하고 있다. 정책 주요국은 제로에너지건축 의무화 일환으로 BIPV 보급과 확산을 지원한다. 제로에너지 활성화, FIT 보조금 등을 통해 건물 태양광 확산을 도모한다. 제로에너지건축물의 보급 확대를 위해서는 지붕과 옥상 등의 기존의 수평면에서 창호와 벽면 등의 수직면으로 활용이 불가피해 경제성이 높은 BIPV의 지원을 확대한다. 특히 프랑스, 중국, 스위스 등은 BIPV에 특화된 보조금 정책을 추진하고 있으며, 일반 태양광 대비 2배까지 보조금을 지급한다[표 1]. ▲국내 시장: 건물 태양광은 전체 태양광의 32 % 수준(7.0 GW)이나, BIPV는 공공기관을 중심으로 누적 534건에 불과하다. 민간에서는 제로에너지건축물 인증이 2025년 민간 건물로 본격적으르 확대 시행될 경우, BIPV 보급이 크게 확대될 것으로 기대한다. ▲산업: 중소 제조업계와 시공사 중심으로 상용화 진행중이며 초기 시장이 형성 중이다. 모듈 제조사 10개사 내외로 박막형, 컬러형 모듈을 생산하고 공급하고 있다. 전문 시공사는 10개사 내외로 시공기술과 전문건설업과 종합건설업의 면허를 보유한다. ▲정책: 설치 의무화, 제로에너지건축물 인증, 보조금 등을 통해 지원하는 정책을 마련한다. 설치 의무화는 공공건물에 대해 재생에너지 공급 의무비율을 설정하고 BIPV에 대해서는 높은 보정계수를 적용하여 경제성을 보완한다. 태양광은 고정식 1.56, 추적식 1.68, BIPV 5.48이며, 연료전지는 2.84, 태양열은 1.42~2.57 등이다. 제로에너지건축물 의무화는 2020년 공공은 1천m2 이상) → 2023년 공공은 5백m2 이상 → 2025년 민간은 1천m2이상 단계적으로 확대한다. 설치 보조금은 BIPV 설치 시 설치비 70 %, 일반 태양광은 50 %를 보조한다. R&D는 그간 박막 계열 등 다양한 BIPV 모듈 개발을 지원해왔으며, 최근에는 건설시장 수요에 기반한 안전성·심미성·경제성 등 고려한다. 생태계 활성화의 난관 요인 분석 BIPV 관련 시공기준 및 KS 인증이 미비한 점이 활성화에 제약이 된다. ▲시공기준: 설치 유형과 요구 성능에 대한 구체적 기준이 부재하다. BIPV에 대한 일반 정의 외에 설치유형에 따른 별도 분류기준이 없어, BAPV와 구분이 명확하지 않다. 또한 설치된 위치나 유형에 따라 준수해야 할 건축, 안전관련 기준, 건자재로써의 요구 성능, 설계 시공 가이드라인 등 세부 기준이 부재하다. 온도상승 및 발전량 저감 대응, 방수계획 수립의무 등의 내용만 포함한다. BIPV KS인증에 대한 의무규정이 없어 일반 태양광 KS 인증을 얻은 모듈로 시공하는 경우는 건자재적 성능 시험의 누락이 허용된다. 현재는 일반PV(KS C 8561) 또는 박막형(KS C 8562) 인증 제품으로 BIPV 시공이 가능했다. ▲표준: 전용 KS(KS C 8577)가 있으나, BIPV의 다양한 특성을 수용하는데 한계가 있다. 유리 기반의 모듈의 소재, 창호, 커튼월, 지붕에는 설치위치가 제한적으로 양한 BIPV 제품에 대한 인증을 불가 한다. 테플론, PP계열, 플렉서블 소재나, 루버, 블라인드, 기와형 등은 인증을 불가 한다. 크기, 색상(출력) 변경에 대한 인정 범위가 좁아 건축 시장에서 요구되는 다양한 디자인에 대한 유연한 대응이 어렵다. 현재는 기본모델 대비 크기 120 % 미만, 색상에 따른 출력 ±10% 변경만 인정한다. 용량 위주의 보급제도, 분산된 지원체계는 BIPV 확산의 장애요소가 된다. REC 건물태양광 유형(건물설치형, BAPV, BIPV)은 구분 없이 설비용량에 따라 동일한 가중치를 부여한다. 경제성이 낮은 BIPV는 채택에 불리하다. 건물태양광 ‘REC’는 3 MW 이하는 1.5, 3 MW 초과 시 1.0 설비용량이 기준이다. ▲지원체계는 건축/전기 분야별로 분산되어 사업화에 걸림돌로 작용된다. 통합 성능평가는 인프라가 부재하여, 기업들은 실증 및 시험평가를 위해 전기와 건축 분야별로 분산된 개별 시험기관에 의존한다. 경제성, 안전성, 심미성 등이 시장요구 대비에 미흡하다. ▲경제성은 일반 태양광 또는 건축 마감재에 비해 가격이 높고, 발전 효율과 이용률 및 유지관리측면에서도 일반 태양광보다 불리하다. 건물수명 대비 BIPV 내구연한(20~25년)이 짧아 관리·교체 비용 추가를 고려할 필요가 있다[표 2]. ▲안전성은 단열, 기밀, 내화 등 건자재로써 성능, 검증, 실증 데이터 부족으로 건축 관련 제도의 적용, 기준 마련과 활용에 부담이 된다. 특히, 건축 마감재의 경우 내화성능이 중요하나 현재 BIPV 내화성능은 난연 이하로 한정한다. ▲심미성은 건축 디자인과 어울리는 형태, 색상, 기능성이 없어 제품의 다양성이 부족하다. 건축 설계와 시공 현장에서 BIPV에 대한 이해와 전문성이 부족하다. 건축주뿐만 아니라 설계 시공사가 BIPV에 대한 인식과 선호가 낮고, 장기 품질에 대한 우려가 존재한다. 2020년 건축설계전문가 설문조사에서 BIPV 적용 애로 사항은 비용대비 낮은 효율(47%), 입면 디자인과 어울리지 않음(26%), 음영문제(11%), 건축·전기를 동시에 고려(7%)해야 한다는 점이다. 건축 설계 시, 활용할 수 있는 제품, 시공정보, 우수사례 등이 체계적으로 정리되지 않아 심미성 확보를 위한 설계에 애로사항이 있다[표 3]. BIPV 인정 체계 정립 ‘KS 인증’ 받은 제품을 ’시공기준‘에 따라 설치하면 BIPV로 명확히 인정받는 체계를 구축하여 제도 전반에 일관되게 적용한다. ▲시공기준 정비: 인정기준은 설치 유형별로 명확한 BIPV 분류기준을 정립한다. 건물 부착형(BAPV)과 건물 설치형이 명확히 구분될 수 있도록 위치, 형태, 기능에 따른 분류기준을 마련한다. 관련 전문가로 구성된 위원회를 운영해서 주기적으로 점검하고 개선한다[표 4]. ▲시공기준은 안전과 구조성능 검증을 위해 BIPV KS 인증을 의무화한다. 정부 보급사업 등 지원 시, BIPV에 KS(KS C 8577)인증 모듈 사용을 의무화하여 BIPV에 필요한 건자재 성능시험을 받도록 개선한다. 일반 KS인증(KS C 8561, 8562)을 취득한 제품의 경우에는 안전성, 구조 성능 등 건자재 성능 요구사항 중심으로 시험 항목을 대폭 간소화한다. ▲적절성 평가는 BIPV 프로젝트의 사전 설계 적절성 평가를 지원한다. 보급사업 지원시 사전 검토 절차를 신설하여 시공 전에 사업자가 요청 시 내구성, 안전성 등 설계 적절성을 확인하고 지원한다. 시공 후에는 설계와 설치 변경이 어려운 BIPV 설비 특성을 고려하고 설계 미흡에 따른 피해를 사전 예방한다. 지열의 경우, 시공 전에는 전문가를 통해 설계와 시공의 적절성을 확인하고 문제점 발견 시 설계변경 등을 조치한다. 초기 시장창출을 위한 제도적 지원강화 낮은 경제성과 소규모 발전용량 등 BIPV의 확산에 제약 요인을 보완하는 제도를 마련한다[표 5]. ▲고부가가치 기술혁신으로 시장창출을 지원한다. 경제성 안전성 심미성 유지관리 4대 분야를 중심으로 R&D부터 확산 보급까지 종합지원하며 체계를 구축한다. 기술개발부터 양산성 검증과 실증 평가까지 종합지원체계를 구축하고 신속한 상용화와 트렉레코브 확보하고 지원한다[표 6]. ▲설계단계부터 BIPV 적용을 확대한다. 건축 설계단계의 BIPV 적용 활성화를 유도하고, 건축분야에서 BIPV 인지도 제고를 통해 초기 시장을 확대 지원한다는 방침이다. 1) 제로에너지건축물 의무화 확대: 2023년 공공 주택은 5백m2 이상, 공동주택 30세대 이상에서 2024년 민간 공동주택 30세대 이상에서 2025년 민간 건축물은 1천m2 이상으로 의무화를 점차 확대한다. < Energy News >