KETEP 세계에너지시장정보

글로벌) 태양광 모듈 재활용의 진전: LCI 데이터 제3차 업데이트 

(Advances in Photovoltaic Module Recycling: Third Update to Empirical Life Cycle Inventory Data)

재활용 기업 공정별 상대적 산출물 구성비

* 출처: IEA-PVPS

* 설명: 10개 재활용 사의 12개 공정을 대상으로, 폐모듈 투입 대비 최종 산출물의 구성비를 중량 백분율(wt. %)로 정규화하여 비교한 것이다. 이 그래프는 현재 글로벌 태양광 재활용 기술의 다양성과 공정별 특성을 보여준다.

1. 연구 개요 및 배경

글로벌 누적 태양광 설치 용량이 2025년 기준 약 2.8 TW에 도달함에 따라, 수명 종료(EOL) 단계에 진입하는 모듈 관리의 중요성이 급격히 증대되고 있다. 시스템 노후화, 파손 및 성능 개선을 위한 조기 교체 수요가 늘어나면서 폐패널을 단순 폐기물이 아닌 자원으로 전환하기 위한 모듈 수거·분류·수리·재사용·재활용 경로의 최적화가 필요한 시점이다. 특히 실리콘(Si) 및 은(Ag)과 같은 고순도·고가치 소재의 회수는 재활용의 경제적 타당성을 확보하는 핵심 요소로 평가받고 있다.

2. 태양광 모듈 재활용 기술 및 LCI 주요 조사

2.1 기업별 LCI 데이터 현황

(First Solar, 글로벌) 박막 분야에서 독보적인 상업적 경험을 보유하고 있으며, 미국, 독일, 말레이시아 등 6개 시설에서 연간 총 112,000톤의 처리 능력을 확보하고 있다. 2005년부터 약 90% 이상의 소재 회수율을 달성하였으며, 회수된 반도체 물질을 새 모듈 제조에 다시 사용하는 폐쇄 루프(Closed-loop) 시스템을 운영 중이다.

(PHOTORAMA, 유럽) 기계적, 열적, 화학적 공정을 결합하여 고순도·고수율의 소재 회수를 목표로 한다. 실증 센터를 통해 실리콘 5N(99.999%), 은 2N 이상의 순도로 회수하는 성과를 도출하였으며, 고압 워터젯 및 다이아몬드 와이어 커팅 등 혁신 기술을 적용하고 있다.

(SOLARCYCLE, 미국) 현재 기계적 재활용 중심으로, 비용 효율성과 처리 용량 최적화에 중점은 둔다. SOLARCYCLE의 텍사스 시설은 2025년까지 연간 100만 개의 모듈 처리가 가능할 것으로 예상되며, 공정 데이터는 자동화된 상업 운영 모델을 기반으로 한다.

(SPR, 미국) 미국 내 3개 지역에서 연간 63,000톤 규모의 기계적 공정 시설을 운영하며, 특히 텍사스 라인을 통해 양면형(Bifacial) 모듈 처리에 집중하고 있다. 프레임 및 부속품의 100% 분리 회수와 인접 시설을 활용한 유리 자원 순환 체계를 통해 높은 수준의 자원 회수율을 확보하고 있다.

(9-Tech, 이탈리아) 이탈리아의 열분해 기반 파일럿 플랜트로, 열적·화학적 처리를 병행하여 실리콘의 95%, 은의 90%를 회수하는 기술력을 실증하고 있다.

2.2 기술적 특징

(기계적 재활용) 상업 규모에서 가장 널리 활용되는 방식으로, 결정질 실리콘 모듈에 주로 적용된다. 비용 효율성과 대량 처리에 강점을 가진다.

(박막 모듈 재활용) First Solar가 대표적으로 운영하며, CdTe 박막 모듈을 대상으로 한다. 반도체 물질을 회수해 신규 모듈 생산에 재투입할 수 있다.

(복합 공정) PHOTORAMA와 9-Tech에서 적용하는 방식으로, 기계‧열‧화학 공정을 결합한다. 이를 통해 고순도 실리콘과 은을 회수할 수 있다.

3. LCI 결과에 대한 논의

(회수 자원 품질의 고도화) 단순 분쇄 방식에서 벗어나 회수 자원을 원차원 공정에 재투입하는 고부가가치화가 진행 중이다. 평판 유리 제조용 고순도 유리와 배터리 소재용 실리콘 정제 기술이 실증 데이터를 통해 가시화되고 있다.

(공정별 에너지 소비 및 경제성) 기계적 공정은 에너지 효율이 높고, 화학적‧열적 고도화 공정은 에너지 소비가 많으나 회수 소재의 순도를 높여 부가가치를 창출한다. 이러한 고순도화는 소재 판매 단가 상승으로 이어져 재활용 경제성 확보의 핵심 요소로 언급된다.

4. 정책적 시사점 및 결론

(데이터 표준화) 업체별 품질 일관성 부족이 확인되었다. 향후 신뢰도 높은 전과정 평가를 수행하기 위해 재활용 데이터 수집 및 보고에 관한 표준화된 가이드라인 마련이 필요하다.

(정책적 지원 방향) 기술적 진보가 실증된 만큼, 단순 폐기물 처리가 아닌 고부가가치 자원 순환 경로에 대한 인센티브 제공이 필요하다. 또한, 회수 자원의 순도 인증 기준 수립 등 정책적 지원을 통해 글로벌 태양광 공급망의 자원 안보를 강화해 나가야 한다.