소개글
"파워 반도체의 산업 체인"에 대한 내용입니다.
목차
1. 태양전지가 인류의 가장 확실한 미래에너지인 이유
1.1. 태양전지란 무엇인가
1.2. 태양전지 생산기술 발전과 가격 하락
1.3. 태양전지 기술 개발 및 보급을 위한 국가적 노력
2. ESG 경영전략 비교 연구: 삼성전자와 SK
2.1. 서론
2.2. ESG의 개념
2.3. ESG와 경영전략
2.4. 삼성전자와 SK의 ESG 전략 비교
2.5. 결론 및 시사점
3. 4차 산업혁명의 정의와 특징
3.1. 학자들의 4차 산업혁명 정의
3.2. 4차 산업혁명시대를 구분하는 이유
3.3. 일상생활에서 4차 산업혁명 기술의 적용
4. 참고 문헌
본문내용
1. 태양전지가 인류의 가장 확실한 미래에너지인 이유
1.1. 태양전지란 무엇인가
태양전지는 태양광 에너지를 직접적으로 전기에너지로 변환하는 유일한 방법이며, 가장 효율적인 방법이다. 태양전지는 태양열 발전과 본질적으로 다르다. 태양열 발전은 태양의 열을 넓은 반사판을 통해 집중 수집해서 그 열로 예를 들면 물을 끓여 증기를 만들고, 이 증기가 터빈을 돌려 발전기를 돌리고 전기를 생산하는 간접적인 전기생산 방식이다. 이는 화석연료와 동일한 패턴이라고 할 수 있다.
그러나 태양전지는 열이 관여하지 않고 광, 즉 빛, Radiation 에너지를 직접 전기로 전환하는 방식이다. 전기로의 전환은 원자를 구성하는 핵과 전자, 핵과 전자 중에 가장 결합이 약한 최외곽에 있는 전자를 태양빛이 여기시켜(excitation) 자유 전자, 자유로운 전자 형태로 만들고, 이 자유 전자가 광자 에너지를 받아 높은 에너지를 갖고 회로를 흐르게 되어 전기 파워를 만들게 된다. 간단히 이야기하면 빛이 들어와서 전기를 만드는 것이다. 이때 중요한 것은 태양광을 흡수하여 이러한 자유 전자를 내어주는 물질로 반도체 물질을 이용한다는 것이다. 따라서 반도체 물질이 매우 중요하다.
반도체 물질은 우리가 원할 때 전기를 흐르게 할 수도 있고, 우리가 원할 때 전기를 흐르지 않게 할 수도 있는 물질, 즉 제어가 되는 물질이다. 이런 반도체 물질이 태양전지의 광흡수층에 아주 중요한 물질로 활용이 된다. 여기서 빼 놓을 수 없는 것이 실리콘이다. 실리콘은 반도체의 역사에서 가장 중요하고 반도체의 역사가 실리콘 역사라 볼 수 있으며, 태양전지의 역사 역시 실리콘 태양전지의 역사라 볼 수 있다. 실리콘은 지구상에 가장 풍부한 자원이지만, 태양전지로 사용되는 실리콘은 순도가 매우 높은 고순도의 실리콘이다. 고순도의 실리콘을 얻기 위해서는 많은 에너지가 소모되는 고온 환원 공정을 거쳐야 한다.
결과적으로 태양전지 모듈 제조 공정에는 많은 에너지가 소모되는데, 이는 태양전지의 모듈 가격을 높이는 주요 원인이 되어 태양에너지 상용화를 어렵게 만든다. 따라서 태양전지를 사용하기 위해서는 효율, 가격, 수명이라는 3개의 경쟁력을 확보해야 한다. 이는 태양에너지가 화석연료에 비해 경쟁력을 갖추어야만 상용화가 가능하기 때문이다.
1.2. 태양전지 생산기술 발전과 가격 하락
최근 실리콘 태양전지 가격이 급격히 떨어지고 있는 이유는 중국의 대규모 투자 때문이다. 2011년부터 중국은 태양전지 산업에 약 500억 달러를 투자하였다. 이를 기반으로 중국은 폴리실리콘, 잉곳, 웨이퍼, 모듈 등 실리콘 태양전지 밸류체인의 대부분 영역을 장악하게 되었다. 중국의 대규모 투자는 중국의 독점이라는 문제점을 안고 있지만, 인류의 탄소중립 체제로의 전환을 위해서는 긍정적인 역할을 한 것도 사실이다. 중국의 투자로 인해 태양전지로 생산된 전기 가격이 급격히 하락하였고, 현재 화력발전에 비해서도 저렴한 수준이 되었다. 다시 말해 태양전지는 가장 싼 전기 생산기술이 되었다.
더불어 실리콘 태양전지 모듈의 가격은 아주 흥미로운 학습곡선을 보이고 있다. 누적 설치 용량이 두 배가 될 때마다 가격이 20% 하락하는 학습곡선을 지난 수십 년간 보여 온 것이다. 이는 반도체의 무어의 법칙과 아주 유사하다. 무어의 법칙은 2년마다 반도체 성능이 두 배씩 증가한다는 예측인데, 수십 년간 실제로 진행되어 왔고 이는 반도체 산업의 엄청난 발전으로 이어졌다. 결국 반도체 산업에 대규모 투자가 진행되었고 이는 최첨단 기술 개발이라는 결과를 낳았다. 기술적 경쟁력이 확보되면 시장수요를 도출하고 이 수요가 다시 기술 개발 투자로 이어지는 기술 진보 선순환이 이루어진 것이다. 태양전지도 반도체나 2차 전지 산업과 같이 이와 같은 학습곡선을 보이며 기술 혁신형 발전을 보이고 있다.
태양광은 누적 설치 용량이 두 배가 될 때마다 가격이 같은 비율로 하락하지만, 화석연료 소스와 전기 가격은 이러한 학습곡선을 따르지 않는다. 이는 화석연료와 재생에너지의 가격 차이가 미래에 훨씬 더 커질 것이라는 것을 의미한다. 재생가능에너지는 연료 비용이 없고 운영 및 유지 관리비용이 비교적 적기 때문이다. 이는 재생에너지의 균등한 발전비용이 연료 가격이 아닌 기술 진보에 따라 결정되는 것을 의미한다. 이러한 결과는 탄소중립을 넘어 에너지 비용의 획기적인 감소를 가져올 수 있고, 인류의 지속가능성장에 새로운 기회를 창출할 수 있다는 점에서 매우 희망적이다.
수십 년 전만 해도 너무 비싸서 인공위성에서만 사용할 수 있었던 저탄소 태양전지 기술은 가격이 꾸준히 하락했고, 이제 지구상에서 가장 저렴한 전기를 제공하고 있다. 이는 태양전기 기술이 인류 역사상 가장 저렴한 에너지원임을 의미하며, 저탄소, 저비용 미래에 더 빨리 도달하기 위해서는 ...
참고 자료
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인더스트리뉴스, 『한국의 4차 산업혁명, 독일의 플랫폼 인더스트리 4.0 배워야』, 2018.10.14.
(www.industrynews.co.kr/news/articleView.html?idxno=27256)
AI타임스, 『미래학자 솅커, "한국은 '기술의 미래' 볼 수 있는 국가"...ICT와 AI 기술 가능성 보여』, 2020.11.27.
(www.aitimes.com/news/articleView.html?idxno=134401)
