미국 sunposer사, 태양열 발전 사업, 기업공개로 결실

태양열 발전 사업, 기업공개로 결실
게재 : 2006년 01월 20일


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자유 시장의 옹호자인 T.J. Rodgers 씨 같은 인물이 태양전지를 선전하면서 태양전지 전문업체인 SunPower사에 투자한다면, 가정용 태양열 발전에 대해 정부가 보조금을 지급하는 시절은 이제 얼마 안 남았다고 의심하지 않을 수 없다. SunPower사가 이후에 주식 공개를 하고 다른 많은 반도체 업체들보다 높은 시가총액을 유지한다면, 이것은 Cypress Semiconductor사의 CEO인 Rodgers 씨의 투자가 시기적절 했음을 시사한다.

Rodgers 씨는 반도체 공정으로 제조된 태양 전지가 대부분의 표준 CMOS 디지털 디바이스들보다도 더 높은 투자 수익을 가져다 줄 것이라고 주장하고 있다.


모든 전기 접촉부를 뒷면에 배치함으로써 태양전지 패널의 효율을 50퍼센트 증가시켰다.





그는 향후 5년 내에 Cypress사가 메모리나 통신 프로세서 못지않게 태양 전지로도 유명해질 것이라고 최근 예견한 바 있다.

하지만 SunPower사의 설립자이자 CTO인 Dick Swanson 씨는 태양열 발전이 수용되기까지의 여정이 그의 회사의 입장에서 볼 때는 곧바로 수익성으로 이른 평탄한 길이 아니었음을 처음으로 인정했다. 이 업체는 지난 11월에 기업 공개를 마친 바 있다. 사실 Swanson 씨와 Rodgers 씨가 Stanford 대학 동창생이 아니었다면 SunPower사는 2001년도의 슬럼프에서 회복하지 못했을 지도 모른다.

Swanson 씨는 1980년대 Stanford 대학의 전자엔지니어 학과 교수였을 당시, 미국 에너지부와 전력연구소의 승인 하에 중앙집중형 태양열 집중장치 환경에서 실리콘 기반의 태양 전지를 연구하기 시작했다. 이 당시 공공전력 업체들과 석유 회사들은 모두가 집중집중형 시스템의 규모의 경제를 태양열 발전에 적용한다는 1970년대의 비전을 여전히 추구하고 있었다. 직접적인 전기 변환이나 터빈 가열을 위한 집중 장치는 중앙 타워에 위치했는데, 이는 이 기술에 대한 전력 제어 기능을 제공하기 위해서였다.

1980년대에서 1990년대 사이에 태양열 전지의 변환 효율과 그 제조 및 운영을 위한 메가와트당 비용은 꾸준히 향상되었다. 지난 10년간 이러한 집중 장치 개념은 건물 하나에 전력을 제공하기에 충분한 시스템을 강조하는 방향으로 축소되었다. 하지만 이 집중장치 모델은 유럽의 몇몇 시연 프로젝트에서만 선호되었을 뿐, 공공전력 업체들은 중앙집중화 된 그리드로부터 전력을 생산하기 위해 태양 에너지를 직접 이용하려는 노력에 점차 흥미를 잃어갔다.

SunPower사는 자사의 소규모 팹에서 태양에너지 수집기로 사용할 수 있는 완전한 웨이퍼전면을 가진, 반도체 조각에 후미접속을 사용하는 전지 디자인에 대한 연구를 계속 진행했다. 운 좋게도, 이 업체는 검전기나 센서와 같은 부품 개발을 위해 동일한 베이스 웨이퍼를 사용할 수 있었다.

"1992년경에 돈을 지속적으로 벌어들이는 것은 부품 사업이었다"고 Swanson 씨는 말했다. "그 무렵 Honda사가 경주용 차의 플랫 플레이트 개발을 위해 우리를 찾아왔지만, 그것은 차후의 NASA 우주선과 마찬가지로 돈벌이라기 보다는 우리의 이름을 높이기 위한 프로젝트 가운데 하나였을 뿐이다."


효율은 태양광의 강도에 따라 달라지므로 구름이 자주 끼는 지역에서는 좋은 성능이 중요하다.





"우리는 가정용 태양전지판에 적합한 전지를 비용 효율적으로 개발하기 위해서는 포토리소그래피 기술이 아니라 저가형 스크린 프린팅 기술을 모색해야만 함을 알았다"고 Swanson 씨는 말했다. "하지만 2001년은 자금을 끌어들이기에 최적의 시기가 못됐다. T.J 씨가 플레이스홀더로서 투자하겠다고 제안했지만, 우리가 찾고 있었던 것은 벤처 투자였다."

Rodgers 씨가 2001년 Swanson 씨를 우연히 만났을 때, SunPower사는 지붕 설치용 패널을 위한 새로운 태양 전지를 설계하고 있었는데, 이것은 5평방인치 넓이의 전지 위에 N 타입 실리콘 플로팅 존(floating zones)을 사용한 것이었다. Rodgers 씨는 Cypress사의 이사회가 이 투자에 흥미를 갖게 하려던 첫번째 시도에서 실패했다. 그래서 그는 이사회를 설득할 수 있을 때까지 SunPower사가 살아남을 수 있도록 75만 달러의 개인 수표를 발행해 주었다. Cypress사는 이후 SunPower사에 총 1억 5,000만 달러를 투자했는데, 첫 번째 투자액은 800만 달러였다.

"이사회에선 처음에 이렇게 말했다. '당신 제 정신인가? 당신은 통신 기업의 사장이다. 초당 80메가비트의 물리적 레이어를 다루는 사람이다. 어쩌구 저쩌구. 그러다간 전략적 포커스를 잃게 될 것이다.'"라고 Rodgers 씨는 말했다. "이사회가 투자하도록 만들기까지 15개월이 걸렸다."

Rodgers 씨는 태양열 발전으로 1와트의 전력을 생성하기 위해 1970년대에는 약 60 달러가 들었다고 말했다. 이에 비해 오늘날에는 2.99 달러 밖에 들지 않는다. 진짜 경제적인 이점은 지방 배전 시스템에서 실현된다고 그는 말했다. 이 경우 발전 비용은 와트당 1달러 50 센트까지 떨어뜨릴 수 있다. SunPower사의 32x64 인치 크기 패널은 72개의 태양 전지를 탑재하고 있어 150와트의 전력을 생성하는데, 그 가격은 700 달러 정도이다.

Cypress사의 투자 이후, SunPower사가 Cypress사의 텍사스 Round Rock 소재의 CMOS 팹에서 새로운 전지 실험을 시작하게 되면서, 3Com사의 간부직과 Cypress사의 또 다른 합병사인 Silicon Light Machines사의 전임 사장을 역임했던 Tom Werner 씨가 SunPower사의 CEO로 임명되었다.

Werner 씨는 2003년 중반에 고객들이 이라크 전쟁과 유가 상승 그리고 세계적인 기후 변화라는 세 가지 악재에 휘말림에 따라, 투자자들이 태양 발전의 '역' 모델을 깨닫기 시작했다고 말했다. 즉, 주택이나 소규모 사업체들이 자신들이 생성한 에너지를 그리드에 판매하는 것이 경제적 의미를 갖게 된 것이다.

"일단 비 중앙집중적 발전이라는 개념이 받아들여지고 나면 열광적이 되지 않을 수 없다"고 Werner 씨는 말했다. "주류 전기 시장의 규모는 1조 2,000억 달러에 달한다. 태양 발전이 주류화 되어 이 시장 가운데 일부분만이라도 움켜쥘 수 있다면 그 크기는 실로 엄청난 것이다."

SunPower사는 자사의 태양 전지를 Round Rock 파일럿 라인에 제공한 후, Nippon Electric사에게서 필리핀 마닐라에 위치한 옛 디스크 드라이브 공장을 인수하고, 이를 특화된 반도체 웨이퍼 공장으로 탈바꿈 시켰다. 이 공장은 연간 3,200만 개의 웨이퍼 생산 능력을 갖췄다. 이 팹 라인은 지속적 흐름 가공 방식을 사용하고, 포토리소그래피 대신 고무롤러 방식의 스크린 프린팅과 같은 회로판 방법을 사용할 수 있다. 포토레지스트만으로는 태양 전지의 판매 가격보다 많은 비용이 든다고 Rodgers 씨는 말했다.

"우리는 6인치 웨이퍼를 5인치 크기로 잘라낸 뒤, 완성된 태양 전지를 6달러에 판매한다"고 Rodgers 씨는 말했다. "이 공장이 일주일 동안에 생산해내는 웨이퍼 물량은 우리의 다른 팹들이 3개월간 생산하는 물량보다도 많다."

현재 SunPower사 전지의 효율은 21퍼센트인데 반해, 업계의 전형적인 태양 전지의 효율은 14~15퍼센트라고 Rodgers 씨는 말했다. 게다가 이러한 효율은 더욱 향상시킬 수 있다고 한다.

Werner 씨는 실험실에서 달성한 혁신적인 분극화 기술이 아직 생산 단계의 전지에 구현되지 않았다고 말했다. 이 기술은 전지의 구성과 접지 극성의 변화를 통해 전류 누설 사양을 향상시킨다고 한다. "우리는 변환 효율이 더욱 향상될 것으로 예상하고 있다. 또한 우리의 필리핀 팹이 연간 100메가와트에 해당하는 전지를 생산해 낼 수 능력을 가지고 있다고 확신한다"고 그는 말했다.

2006년에 SunPower사가 할 일은 태양전지 패널을 토건업자와 주택 건축업자들에게 공급하고, 건축가들이 이 패널을 사용하는 데흥미를 갖도록 만드는 것이다. 지난 10월 초에 Colorado 대학 Boulder 캠퍼스 팀과 Virginia 폴리테크닉 주립대학 팀은 미국 에너지부가 워싱턴의 National Mall에서 지원한 태양 10종 경기(Solar Decathlon) 출품작에 SunPower사의 패널을 사용했다. Colorado 팀의 태양열 발전 주택이 대상을 차지했고, Virgina Tech 팀은 두 개의 디자인 상을 수상했다.

SunPower사의 대외 업무부 부사장인 Julie Blunden 씨는 Colorado와 Virginia Tech 팀이 서로를 보완하며, 각각 전력 효율과 건축적 미학에 중점을 두었다고 말했다.

SunPower사의 참가 목표는 "태양전지 패널로 발전한다는 생각을 수동적 태양열 난방이 수용된 것과 마찬가지로 건축학의 주류로 만드는 것"이었다고 그녀는 말했다.