에너지
노후 태양광 발전소를 개량해야 하는 투자 근거
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태양광 에너지는 성장하는 동시에 노후화하고 있다. 초기 태양광 발전소와 오래된 태양광 패널은 일반적으로 신형보다 생산성이 낮다. 이는 기기의 노후화와 구형 모델이 설치된 이후 수년간 태양광 및 전기화 기술이 발전한 점, 두 요인이 맞물린 결과다.
이 문제를 해결하는 한 가지 방법은 재활용이다. 청정에너지가 새로운 오염원이 되는 대신 은, 정제 실리콘, 구리, 알루미늄, 유리 등 가치 있는 자원을 제공하도록 하는 것이다.
또 다른 과제는 이전 세대의 노후 태양광 자산, 특히 일반적인 설계 수명인 25~30년에 이르는 자산을 어떻게 관리할지다. 발전소를 해체하거나, 성능이 서서히 저하되도록 두거나, 기반 시설은 유지하면서 노후 부품을 교체하는 등 여러 선택지가 있다.
University of New South Wales(호주) 연구진이 수행한 새 연구는 각 선택지의 영향과 경제성을 살펴보고, 노후 태양광 발전소를 실제로 개량할 수 있는지도 조사한다.
연구에 따르면 노후 태양광 발전소의 성능 개선 결과는 지역에 따라 크게 달라질 수 있으며, 명확한 비용·편익 분석을 하기에는 가용 데이터가 충분하지 않은 경우도 있다.
연구진은 연구 결과를 Renewable and Sustainable Energy Reviews1에 발표했으며, 논문 제목은 “대규모 태양광 발전 시스템의 해체와 성능 개선: 정책, 경제, 기술, 환경 및 사회적 측면 검토”다.
노후 태양광 발전소의 관리
갈수록 시급해지는 문제
재생에너지는 세계 에너지 구성에서 차지하는 비중이 커지고 있으며, 그중 태양광 발전은 점차 주력 기술로 자리 잡고 있다. 이는 태양광 발전이 풍력, 수력, 지열보다 입지 선정의 제약을 훨씬 덜 받아 대규모 보급이 쉽기 때문이다. 또한 태양광 발전 설비의 대부분은 대규모 프로젝트로 구축되고 있다.
“2025년에는 전 세계 태양광 누적 설치 용량이 약 3TW에 이르렀으며, 신규 용량 증가분의 3분의 2 이상을 대규모 프로젝트가 차지했다.”
따라서 태양광 패널 재활용에 관한 논의는 유익하지만, 문제의 한 부분을 놓치고 있다. 대규모 태양광 발전소는 태양광 모듈뿐 아니라 인버터, 지지 구조물, 수 킬로미터에 이르는 케이블, 토목 공사, 전력망 연결 설비, 상업적 계약 체계, 그리고 규제 및 계약상 의무가 적용되는 토지로 구성된다.
태양광 붐 초기부터 사업을 운영해 온 사업자 대부분에게는 이 문제가 머지않아 현실이 된다.
“2010년경부터 2015년까지 유럽, 북미, 중국에서 가동을 시작한 대규모 태양광 프로젝트의 첫 물결은 운영 2년 차에 접어들었다. 대부분의 자산 소유주에게 수명 종료(EoL) 관련 결정은 여전히 미래의 의무지만, 그 시점이 점점 가까워지고 있다.”
태양광 발전소의 수명 종료 문제 분석
이 연구에서 연구진은 두 가지 자료를 수집했다. 대규모 태양광 발전소의 해체와 성능 개선에 관한 학술 문헌 검토 자료와, 운영 중인 발전소에서 수행된 조치를 기록한 사례 연구 자료다. 관련성을 기준으로 학술지 논문, 학술대회 발표 자료, 업계 및 기관 보고서 등 총 85건을 모았으며, 그중 대부분은 최근 몇 년 사이에 발표됐다.
각 사례 연구에는 위치, 조치 유형, 설치 연도와 조치 시행 연도, 용량, 범위, 기간, 시행 이유, 출처 유형이 기록됐다. 가장 많이 연구된 국가는 미국이었으며, 그다음은 유럽 국가들이었다.
기존 연구에서 가장 많이 분석된 주제는 기술적 접근법이었고, 경제성 평가와 사회적 고려 사항이 그 뒤를 이었다. 일부 연구에서는 환경 영향과 정책 및 규제도 분석했다.
수명 종료 시 선택지
태양광 발전소의 수명이 다하면 다음과 같은 여러 방법으로 처리할 수 있다.
- 해체: 태양광 발전소의 모든 구성 요소를 철거하고, 폐기물을 처리하며, 부지를 복구하는 작업이다.
- 성능 개선: 시스템의 주요 구성 요소를 교체해 정격 용량을 높이는 작업이다.
- 개량: 정격 용량을 크게 바꾸지 않으면서 시스템 구성 요소를 교체해 성능을 복구하거나 개선하는 작업이다.
- 보수: 원래의 용량이나 성능을 완전히 복구하지는 않고 제한된 문제를 해결하기 위해 가능한 한 적은 비용을 투입하는 작업이다.
대부분의 연구에서는 성능 개선과 개량을 하나로 묶어 다루며, 용량이 달라졌는지 여부를 밝히지 않은 자료도 많다는 점에 유의해야 한다.
문서화된 개보수 및 재동력화 사업 사례가 가장 많은 국가는 단연 미국이며, 그다음은 이탈리아입니다.
미국에서 시행된 이러한 조치 중 상당수는 산불, 우박, 사이클론 피해와 같은 환경적 사건과 관련이 있었습니다. 예를 들어 푸에르토리코에 있는 24 MW 규모의 AES Ilumina 태양광 발전소는 허리케인 피해를 입은 모듈을 교체했으며, 텍사스의 4.4 MW 규모 사업은 우박으로 어레이가 손상된 뒤 개보수를 진행했다고 보고했습니다.
지역마다 다른 규제
발전소 해체 방식에는 지방 및 국가 차원의 규제가 큰 영향을 미칩니다. 미국에서는 일반적으로 지방 정부와 주 정부의 정책이 함께 적용됩니다.
“32개 주는 주 전체에 적용되는 의무 규정, 주 및 지방 정부가 함께 마련한 규정, 또는 주 차원의 선택적 정책 등 어떤 형태로든 해체 정책을 수립했습니다. 반면 18개 주와 컬럼비아 특별구는 이 사안을 지방 정부에 맡기고 있습니다. 한 주는 지방 정부가 자발적으로 채택할 수 있는 모델 지침을 제공합니다.”
호주에서는 태양광 개발업체가 개발 승인 절차의 일환으로 발전소 해체 및 복구 계획을 제시해야 합니다. 이러한 활동은 법률에 명시적으로 규정되기보다 사업별 동의 조건을 통해 정해집니다.
EU에서는 태양광 발전 폐기물을 ‘전자 폐기물’로 간주합니다. 따라서 EU 시장에 태양광 패널을 공급하는 모든 제조업체는 수명이 다한 모듈의 수거와 재활용 비용을 부담해야 합니다.
한국에서는 태양광 제조업체와 모듈 판매업체가 재활용과 폐기물 수거를 책임집니다.
중국에서는 중앙집중식 태양광 발전 기업이 사용을 중단한 설비의 처분에 대해 법적 책임을 지며, 해당 설비를 매립하거나 투기하는 행위가 명시적으로 금지됩니다.
태양광 발전소 처리
발전소 해체 비용
적어도 미국을 기반으로 한 연구들을 보면, 발전소 해체 비용에는 일반적으로 적용할 만한 기준이 없는 것으로 보입니다. 50 MW 규모 태양광 발전소의 해체 비용은 1,300만 달러 이상 차이 날 수 있으며, MW당 –88,000달러(소유주가 잔존 자산 처분으로 실질적인 수익을 올릴 수도 있음)에서 +177,000달러까지 달라집니다. 후자는 상당한 비용 부담입니다.
모듈, 지지 구조물, 배선, 기초를 철거하는 작업은 해체 비용의 최대 90%를 차지할 수 있지만, 부지 복구 요건에 따라 총비용이 크게 늘어날 수 있습니다. 외진 곳에 있는 발전소는 운송 거리가 길고 숙련 인력을 구하기 어려워 비용이 더 들 수도 있습니다.
“예를 들어 Ivanpah 시설에서는 엄격한 환경 보호 규정 때문에 10년간의 생태 모니터링 프로그램에 미화 900만 달러 이상이 들었습니다.”
이러한 수명 종료 비용을 균등화 발전비용(LCOE)에 반영하면 총 LCOE가 최대 2% 증가할 수 있습니다.
환경 영향
전반적으로 태양광 발전소를 해체하면 먼지, 소음, 침식, 식생 손실, 토양 다짐, 야생동물 교란, 연료 및 파손된 모듈로 인한 오염 등 단기적인 환경 교란이 발생할 수 있습니다. 그러나 적절한 완화 및 복원 방법을 적용하면 이러한 문제를 해결할 수 있습니다.
“먼지 억제, 기초 되메우기, 표토 회수 및 재살포, 적절한 종을 이용한 식생 복원, 식생 재정착 진행 상황 모니터링, 번식기를 피해 작업 일정 조정, 서식지 복원 프로그램 시행”
다른 연구에 따르면 태양광 발전소를 건설해도 해체 후 부지를 농경지로 다시 전환할 수 있으며, 토지를 책임감 있게 관리하면 태양광 기반 시설이 시간이 흐르면서 순생태학적 이점을 제공할 수 있습니다.
어떤 경우든 재활용이 더 나은 선택입니다. 결정질 실리콘 및 CdTe(카드뮴 텔루라이드) 모듈을 분석한 연구들에서 재활용은 매립보다 순환경영향이 일관되게 낮은 것으로 나타났습니다. 회수한 자재가 환경 부담을 상쇄하기 때문입니다. 반면 매립은 자재 회수 이점이 없고 토지를 차지하며, 인체와 육상 생태계에 유해한 영향을 미칠 수 있습니다.
마지막으로, 태양광 발전소의 탄소 배출량은 설비 교체의 영향을 받을 수도 있습니다. 한 연구에서는 설비를 교체하지 않을 때 약 1년이던 탄소 회수 기간이 두 차례 교체하면 2.4년으로 늘어나는 것으로 나타났습니다. 최종적인 영향은 새 모듈이 어떤 전력을 대체하는지에 따라서도 달라지며, 석탄 발전소를 대체할 경우 특히 긍정적인 효과가 있습니다.
재동력화라는 대안
오래된 태양광 발전소를 재동력화해야 하는 이유
발전소 해체가 선택지라면, 노후 태양광 발전소를 기존 시설의 성능을 개선하는 방식으로 활용할 수도 있습니다. 이 경우 기존 전력망 연결부, 건설된 진입 도로, 콘크리트 기초, 기존 태양광 패널 지지대 등을 재사용할 수 있습니다.
예상대로 리파워링은 발전량 손실이 심각한 프로젝트에서 가장 효과적이다. 예를 들어 이탈리아의 한 사례 연구에서는 설비 노후화와 추적 장치 고장으로 발전량이 50% 넘게 감소하자 설비를 개보수했고, 그 결과 연간 발전량이 136% 늘었으며 투자 회수 기간은 8년이었다.
그러나 대부분의 연구는 해체, 운송, 재활용 또는 리파워링 승인 비용을 반영하지 않아 리파워링의 경제성을 현실적으로 추산하지 못한다.
법적 요인
주요 비기술적 요인 중 하나는 리파워링한 태양광 발전 프로젝트를 세액공제 목적으로 신규 가동 시설로 인정받을 수 있는지 여부다. 미국에서는 국세청(IRS)의 80/20 기준이 적용된다. 이에 따르면 기존 장비의 시장가치는 리파워링한 시설 전체 가치의 20%를 초과할 수 없다. 즉, 시설 가치의 최소 80%는 신규 장비에서 비롯되어야 한다.
리파워링 관련 의사결정에 영향을 미칠 또 다른 법적 요인은 토지 소유자와의 계약 조항에도 리파워링에 관한 별도 규정이 포함되어 있는지 여부다. 실제로 그런 경우는 드물다.
EU에서는 인허가 절차를 간소화해 리파워링을 장려한다. 재생에너지 발전소 리파워링 허가 절차는 제한적인 연장만 허용되는 가운데 최대 6개월로 제한되며, 해당 지역 밖에서는 최대 12개월이 걸릴 수 있다.
리파워링을 성공적으로 추진하려면?
구성요소별로 보면, 리파워링 프로젝트의 성공을 좌우하는 핵심 요인은 각 주요 구성요소 유형의 통합 문제와 규제 제약을 해결하는 것이다.
리파워링 과정에서 가장 자주 교체되는 구성요소는 모듈(“태양광 패널”)과 인버터이며, 그다음은 추적 시스템과 케이블이다. 그러나 이를 기존 시스템에 통합할 때는 호환성 문제가 발생한다.
한편 부식 속도, 토양 상태, 구조적 여유도는 지지대와 말뚝 기초의 내구성에 영향을 미치며, 보수·개선이 필요한지를 결정한다.
리파워링으로 발전 용량이 늘어나면 계통 연계 계약을 갱신하거나 재협상해야 할 수 있다. 이 과정에는 상당한 비용이 들 수 있다.
리파워링을 하면 태양광 발전소의 수명이 늘어날 가능성이 높으므로, 개선된 시설의 운영 기간이 전력구매계약(PPA)이나 토지 임대 계약의 계약 기간을 넘어설 수 있다. 이 경우 두 계약을 모두 재협상해야 하며, 이는 사업의 경제성에 영향을 미칠 수 있다.
투자자를 위한 시사점
이 연구는 노후 발전소도 리파워링을 통해 수년, 나아가 수십 년 더 에너지를 생산할 수 있는 자산으로 거듭날 수 있음을 일부 사례에서 보여준다.
그러나 리파워링이 언제나 간단하게 진행되는 것은 아니다. 세금 규정, 만료가 임박한 임대 계약, 기존 장비와의 호환성 문제 등 여러 요인으로 인해 프로젝트가 중단되거나 지나치게 복잡하고 비용이 많이 들 수 있다. 인허가를 새로 받거나 갱신하는 일도 문제가 될 수 있으며, 특히 리파워링을 위한 법적 체계가 없는 관할 지역에서는 더욱 그렇다.
연구 저자들은 향후 리파워링 프로젝트에 도움이 될 다음과 같은 조치를 권고한다.
- 수명 종료 단계에 적용할 통합 국가 법적 체계 마련
- 리파워링 프로젝트를 위한 별도의 승인 절차 마련
- 수명 종료 선택지에 대한 전 과정 평가의 표준화 확대
- 개별 프로젝트에 적용할 디지털 예측 도구 도입
따라서 리파워링은 프로젝트의 수익성과 환경 성과를 분명 개선할 수 있지만, 반드시 그렇게 되리라고 단정해서는 안 된다.
투자자는 비용과 규제 제약, 세금·임대 계약 등 법적 장애 요인을 명확히 파악하고, 구형 장비와 신형 장비 간 호환성 문제를 비롯한 잠재적 기술 문제를 예상해야 한다.
프로젝트에서 기존 용량보다 발전 용량을 늘릴 계획이라면, 계통 연계와 관련된 기술적 용량 및 전력구매계약도 검토해야 한다.
태양광 에너지에 투자하기
First Solar
FSLR 가격 차트
노후 태양광 발전소는 해체 비용이 많이 들거나 리파워링이 복잡하므로, 수명이 길고 최신 기술을 적용한 태양전지 설계에 주력하는 것이 장기적인 경쟁 우위가 될 수 있다.
현재 전 세계 태양광 패널 대부분은 중국에서 생산된다. 중국에는 폴리실리콘 생산과 태양전지 제조를 아우르는 광범위한 산업 생태계가 있기 때문이다.
그러나 실리콘 기반 태양전지 외에도 다른 기술이 존재하며, 서구 태양광 산업에서 드물게 살아남은 기업 중 하나인 First Solar (FSLR )는 카드뮴 텔루라이드 태양전지를 사용해 이 분야를 선도하고 있다. 이 태양전지는 생산하기가 더 쉽고(박막 기술), 실리콘 기반 태양전지보다 효율도 높지만 원재료 비용은 더 많이 든다.
이 유형의 셀은 내구성도 더 뛰어나 태양전지의 수명 주기 비용과 감가상각을 계산할 때 주택 소유자와 전력 회사 모두의 비용 산정에 영향을 줄 수 있습니다. 특히 태양전지의 발전 효율이 빠르게 높아지고 비용이 하락하던 추세가 지난 몇 년간 둔화하면서 그 영향이 더욱 커질 수 있습니다.
출처: First Solar
텔루르화 카드뮴 셀 생산은 대부분 자동화된 제조 공정이므로 인건비 차이에 상대적으로 덜 민감합니다. 따라서 서구권 국가에서 생산할 때도 경쟁력을 크게 높일 수 있으며, 특히 현지에서 판매하면 운송비도 비용 산정에서 제외할 수 있습니다.
각 업체가 폴리실리콘 정제처럼 한 공정에 특화된 여러 공장을 운영하고 태양전지 생산에 며칠씩 걸리는 대신, First Solar는 원자재에서 완제품까지 4시간 이내에 생산하고 태양전지 생산의 모든 단계를 수직 계열화할 수 있습니다.
장기적으로 First Solar는 폐셀에서 텔루르화 카드뮴을 완전히 재활용하고, 전체 태양전지의 90%도 재활용할 수 있을 것으로 기대합니다. 재활용 모듈 폐기물 중 나머지 5~10%는 주로 미세한 유리 입자로 이루어져 있으며, 이 입자는 분진 제어 시스템과 고효율 미립자 공기(HEPA) 여과 시스템으로 포집됩니다.
이를 통해 소재 비용을 낮추고, 자원 채굴에 따르는 환경 비용을 없애며, 오염 위험도 제거할 수 있습니다.
“모듈을 판매할 때마다 수명이 다한 모듈을 회수해 재활용하는 서비스도 함께 판매했습니다. 유럽에서 관련 규정이 시행되기 8년 전부터 그렇게 해온 셈입니다. 현재는 태양광(PV)이 포함된 전기·전자 폐기물 지침이 있습니다.”
텔루르화 카드뮴 외에도 First Solar는 페로브스카이트와 텔루르화 카드뮴-페로브스카이트 하이브리드 셀 등 한층 발전된 태양전지 기술을 연구하고 있습니다. 이러한 기술은 효율과 내구성을 더욱 높일 수 있습니다.
전반적으로 First Solar는 지정학적 민감도가 더 높은 중국 생산업체보다 서구권 생산업체에 주목하며 태양에너지 붐에 투자하려는 투자자에게 매력적인 주식입니다.
(First Solar에 관한 자세한 내용은 회사를 집중적으로 다룬 투자 보고서에서 확인할 수 있으며, 태양에너지에 관한 내용은 보고서 “태양의 시대 – 인류의 밝은 미래”에서 확인할 수 있습니다.)
First Solar(FSLR) 주식 관련 최신 뉴스 및 동향
참고한 연구
1. Verity Tan, Rong Deng, Renate Egan. 유틸리티 규모 태양광 발전 시스템의 해체 및 재가동: 정책, 경제, 기술, 환경 및 사회적 측면 검토. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2027년 1월. 논문 번호: 117609. 245권, A부. 10.1016/j.rser.2026.117609
