운송로봇만 수백 대…고효율 태양광 셀 생산 분주

한화큐셀 진천공장 가보니
태양광 셀, 전기 생산하는 핵심 부품
진천공장서만 매일 200여 만장 생산
독보적인 고효율 셀 제조 기술 보유
전력 효율 높인 '탑콘' 셀 양산 앞둬
향후 美 태양광 시장 집중공략 획

한화큐셀 직원이 태양광 모듈 품질검사를 하고 있다. /제공=한화솔루션

손바닥 만 한 폴리실리콘 웨이퍼, 표면을 깎고 전극을 형성할 수 있도록 여러 막을 얹는다. 머리카락 한 올보다 얇은 두께의 태양광 셀이 완성된다. 태양열을 흡수해 전기를 생산하는 핵심 부품이다. 더 얇고 가벼우면서도 발전 효율을 높이는 것이 '기술력'이다. 지금도 독보적인 기술을 보유하고 있는 한화솔루션 진천 공장은 더욱 최신의 기술을 적용한 '탑콘' 셀의 양산을 앞두고 있다.

12일 방문한 한화솔루션 큐셀부문(이하 한화큐셀) 진천공장에서는 매일 200만~220만장의 태양광 셀을 생산하는 공정이 한창이었다. 길이 300m의 진천2공장에서는 수백 대의 운송 로봇과, 수천대의 장비가 즐비하다. 생산 과정은 모두 자동화돼있다. 물류 자동화 로봇(AGV)은 웨이퍼가 셀이 될 때까지 모든 운반 과정을 맡는다. 작업환경 제어, 불량관리 현황 등이 실시간으로 모니터링 되는 '스마트 공장'이다. 공장은 총 2동으로, 1공장은 셀 생산 라인만 있고, 2공장은 셀과 모듈을 모두 생산한다.

진천공장은 '트라큐(TRA-Q)' 시스템을 사용한다. 생산 제품인 셀 전면에 레이저 식별마크를 새겨 품질 데이터를 관리하고 불량률을 낮출 수 있다. 이를 통해 세계 최고 수준의 제품 품질을 유지한다.

현재 진천공장에서 주로 양산하는 제품은 PERC(퍼크)셀이다. 이 공장에선 1년에 4.5GW(기가와트) 규모의 전력을 만들 수 있는 셀을 생산한다. 연간 620만명이 쓸 수 있는 전력량이다.

12일 충북 진천에 있는 한화큐셀 진천 공장 셀 생산 공정을 둘러봤다. 물류 자동화 로봇이 각 라인마다 웨이퍼가 들어있는 카세트를 옮기고 있다. /이지선 기자

완성된 셀 두께는 160~200μm(마이크로미터, 1μm=100만 분의 1m) 수준으로 사람 손으로 잡기도 쉽지 않다. 이처럼 얇으면서도 효율이 높은 셀 제조 기술은 진천공장이 독보적이다. 이 곳에서 생산된 태양광 셀은 각 국의 큐셀 공장으로 옮겨져 유리와 백시트, EVA 등 여러 자재를 결합하는 모듈 공정을 통해 태양광 모듈로 제조된다. 진천공장의 모듈 생산능력은 1.6GW 수준이다.

내년이면 생산량은 더 늘어날 전망이다. 현재 주로 양산되는 PERC 셀보다 전력 효율을 1%포인트 이상 끌어올릴 수 있는 '탑콘(TOPCon)' 셀 상업 생산을 앞두고 있어서다. 원가를 대폭 절감하고 생산량은 끌어올릴 수 있는 신기술이다.

서세영 한화큐셀 셀R&D팀장은 "태양광 업계에서 셀 효율 0.1%포인트 올리기도 쉽지 않은 현실"이라며 "1%포인트 효율 상승으로 연간 제조단가 1000억원을 절약할 수 있을 것"이라고 말했다.

한화큐셀은 지난해 11월부터 진천에서 연 300MW(메가와트) 용량의 탑콘 셀 파일럿 라인을 가동 중이다. 이미 지난 5월에 총 1800억원을 투자해 한국공장의 셀 생산 능력을 기존 연간 4.5GW에서 5.4GW로 확대하는 계획도 발표했다. 이 중 1300억원이 탑콘 셀 양산을 위한 라인 전환과 설비 도입에 쓰인다. 이에 따라 내년 4월부터는 연간 3.9GW의 퍼크 셀과 1.5GW의 탑콘 셀을 생산할 수 있게 된다.

한화큐셀은 내년 상반기 양산 예정인 탑콘 셀을 활용해 연간 20~30%의 성장이 예상되는 미국 태양광 시장을 집중 공략할 계획이다. 특히 최근 미국에서 태양광과 풍력 등의 미국 내 재생에너지 시장을 확대하는 내용이 포함된 IRA(인플레이션 감축법)가 통과되면서, 미국 조지아주에서 태양광 모듈 공장을 준공하고 있는 한화큐셀의 수혜가 전망된다. 미국내 태양광 제조시설을 보유한 회사는 세제 혜택을 주기 때문이다. 회사는 진천사업장의 태양광 수출액이 내년 2조원을 넘어설 것으로 예상하고 있다.

한화큐셀이 연구 중인 페로브스카이트-결정질 실리콘 탠덤 셀 시제품. /제공=한화솔루션

한화큐셀은 탑콘 이후의 차세대 셀인 페로브스카이트 기반의 탠덤 셀도 2026년 6월 양산을 목표로 R&D를 진행하고 있다.

양병기 한화솔루션 큐셀 부문 개발팀장은 "기존 셀 대비 최대 2배 이상의 발전 효율을 가진 탠덤 셀 연구개발에 집중해 미래 태양광 시장에서도 기술 격차를 통한 글로벌 선도 기업으로 자리매김할 것" 이라고 말했다.