기술경영 - 태양전지 관련 기술적 분석 및 미래 예측 (S Curve, SPSS)

2018년 12월 22일 12시 50분

주제 : 태양전지 관련 기술적 분석 및 미래 예측

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1. 기술선정 이유

 신재생에너지는 현재 우리가 겪고 있는 화석에너지의 고갈문제와 환경문제를 해결할 수 있는 대체 에너지로 평가받고 있다. 신재생에너지 중 태양을 이용한 것은 태양광발전과 태양열발전이 있으며, 태양광발전은 태양열발전에 비해 간편하고 설비가 간단해 대두되고 있다. 태양광발전은 태양전지를 이용하여 태양광을 전기로 바꾸므로 앞으로 태양전지가 어떻게 발전하는지에 따라서 태양에너지를 얼마나 이용할 수 있는지가 달라지기 때문에 조사하게 되었다.

2. 기술현황 분석

 전 세계적으로 2000년대 중후반에 신재생에너지가 엄청나게 관심을 받으면서 각 국가들이 파격적인 지원을 했다. 하지만 많은 기업이 시장으로 들어와 폴리실리콘 가격의 하락과 동시에 정부의 지속적인 투자가 이루어지지 않으면서 기업들이 타격을 받았다. 시장을 반영한 주식의 경우도 2011년 최고점 대비 최대 84% 하락한 것으로 보아 관심이 줄었다는 것을 알 수 있었다.

 최근 미국과 영국의 정부기관이 발표한 연료별 발전비용에서 2022년이면 원자력과 선탁화력 발전비용이 태양광이나 풍력 등의 재생에너지 발전비용보다 1.5배 높았다. 기술발전이 되면서 2022년 정도를 기점으로 태양광발전이 가장 저렴한 에너지원이 될 것으로 예상된다. 따라서 전 세계적으로 폭발적인 산업의 성장이 일어날 것으로 전망된다. 에너지경제연구원에 따르면 우리나라도 2022년을 기점으로 태양광 발전단가가 전력 가격보다 낮아질 것으로 예상된다.

 세계 흐름에 맞추기 위해 문재인 정부는 출범하자마자 적극적으로 친환경에너지 태양광발전사업 활성화 정책을 내놓았다. 전체 전력 시장의 4%에 불과한 재생에너지를 2030년까지 20% 이상으로 만들겠다는 방침으로 신재생에너지 시장의 대부분을 차지하고 있는 태양광발전사업이 다시 관심을 받기 시작했다.

3. 기술분석

3.1 기술분석 – 데이터 수집

 표 1은 국가과학기술정보센터(NDSL)에서 태양전지 관련 특허를 검색하여 나온 결과이다. 1985년 ~ 2016년까지 검색하였으며 2011년까지 증가하다 그 후 감소하는 경향을 보였다. 학습 자료는 비선형 회귀식에서 모수를 추정하기 위하여 이용되며 실험 자료는 회귀식이 자료에 잘 맞는지 검토하기 위해 이용된다.

3.2 기술분석 – 모수추정

 표 2는 SPSS 프로그램의 비선형 회귀분석에서 로지스틱 모형을 적용하여 모수를 추정한 결과이다. 모수 초기값은 R제곱 값이 가장 크게나온(0.993) L=100, a=10, b=0.95 로 설정하였으며 그 결과 추정값은 L=7.62E+03, a=7.95E+05, b=5.00E-01 으로 도출되었다. RMSE(MSE의 0.5제곱)는 77.55 MAPE=46.74로 회귀식이 비교적으로 합리적이라 본다.

3.3 기술분석 – S-Curve

 누적값을 이용하여 그래프를 그려본 결과 실제측정치가 예측치를 따라 S커브의 마지막 부분(기술 성숙기)을 그리고 있었다. (그래프 1)

그래프 1 예측한 특허건수를 누적으로 바꾸어 그래프로 나타냄

표 4 모형을 통해 미래에 출원될 특허를 나타낸 표

4. 결론

 위 그래프 1과 표4에서 보면 현재의 태양전지 기술은 성숙기에 접어들었으며 앞으로 출원될 특허의 수도 줄어들 것으로 예상된다. 이 결과는 2010년 들어서 점차 줄어든 정부의 지원 때문에 관련 기술에 대한 특허 출원이 줄어든 것으로 보인다. 이번에 새로 출범한 정부에서 신재생에너지에 대한 지원을 다시 시작한다고 발표했으므로 현재의 태양전지 기술보다 좋은 방식으로 새로운 S-Curve를 그릴 것으로 예상된다. 또한 최근 새로운 화합물로 태양전지를 제조하는 방식이 연구되고 있으며 동시에 태양전지를 새로운 방법으로 활용하기 위해 많은 연구가 진행되고 있는 상태이므로 예측보다는 더 많은 특허 출원이 될 것으로 생각된다.

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