한화큐셀코리아 진천공장 전경. [사진=한화큐셀코리아]

한화큐셀코리아가 30일 충청북도 진천군 산수산업단지에 위치한 진천공장을 공개했다. 특히 올해 1분기 본격적으로 대량 생산에 나선 진천2공장의 스마트 팩토리 시스템이 공개된 것은 이번이 처음이다.

◆세계 최대 규모 진천공장…“고효율 제품으로 위기 정면돌파”

이날 행사에 앞서 류성주 한화큐셀코리아 대표이사는 “진천공장에서는 하루 220만장의 태양전지를 생산해 연간 500만명 이상이 전기를 사용할 수 있다”며 “대한민국 정부의 신재생에너지 3020 목표에 따라 국내 관심이 증가하고 있는데 앞으로도 많은 관심이 이어질 것”이라고 환영의 말을 전했다.

류성주 한화큐셀코리아 대표이사. [사진=한화큐셀코리아]

한화큐셀코리아 진천공장은 전세계에서 단일공장으로는 최대 규모의 태양광 셀(태양전지) 공장이다. 하루에 220만장의 태양광 셀을 생산하며, 연간 생산능력은 3.7GW이다. 이는 약 500만명이 사용할 수 있는 양으로, 부산시와 울산시 전체 인구가 가정용 전기로 1년간 사용하고도 남는 수준이다.

한화큐셀코리아 진천공장의 연 면적은 약 19만㎡로 축구장 26개가 들어설 수 있는 규모다. 이 공장에서 생산되는 제품은 70% 이상이 해외로 수출된다. 특히 진천공장에서는 가장 효율이 높은 큐피크(Q.PEAK) 제품을 생산하고 있다.

진천공장은 약 1.4GW의 모듈 라인도 보유하고 있으며, 인근 음성의 2.3GW 모듈공장 생산라인까지 합치면 총 3.7GW의 모듈 생산라인이 가동되고 있다.

이런 자동화 공정을 거쳐 생산된 한화의 태양광 제품은 세계 곳곳에서 인정을 받고 있다. 올해 초에는 유럽 전문 리서치 기관인 EuPD가 선정한 유럽 최고 브랜드 모듈로 5년 연속 선정된 바 있다.

2017년 말 기준으로 미국, 일본, 한국 등의 주요 태양광 선진시장에서 시장 점유율 1위를 달성했다.

한화그룹 전체 태양광 셀 및 모듈 생산 규모는 각각 8.0GW 규모로 셀 생산규모는 2018년 기준 세계 1위다. 한화큐셀은 말레이시아 사이버자야에 1.8GW의 셀과 모듈 공장, 중국 치둥에 2.5GW의 셀 및 모듈 공장을 가동하고 있다.

윤주 한화큐셀 글로벌 영업기획 및 전략 담당 상무는 “글로벌 태양광 시장은 2014년 44GW에서 2020년 126GW로 예상되는 만큼 지속적인 상승세를 보이고 있지만, 올해 세이프가드 등 무역이슈가 발생하면서 올해 초 예상됐던 연간 104GW의 시장규모 달성은 어려울 것으로 보인다”고 운을 뗐다.

그는 “유럽, 일본 등을 중심으로 태양광 초기 시장이 형성됐지만, 2010년대 들어 중국의 저가 업체들이 태양광 시장에 속속 진출하면서 공급 과잉, 가격 폭락이 이어지면서 업체들이 도산하는 1차 구조조정이 있었다”고 설명했다.

이어 “최근 각국 무역장벽으로 2차 구조조정 시기라고 부를 만큼 업계가 어려운 상황”이라며 “아마 2020년까지 구조조정 시기가 이어질 것으로 예상돼 원가경쟁력과 기술경쟁력을 가진 업체가 살아남아 승자 독식 구조가 될 것”이라고 전망했다. 현재 100개가 넘는 기업들이 2차 구조조정을 거쳐 30~50개 정도로 추려질 것이라는 예측이다.

최근 무역분쟁 영향에 대해서도 윤 상무는 “미국의 세이프가드 영향이 꽤 있었고 이 같은 영향을 최소화하기 위해 미국에 모듈 공장을 건설하고 있는 상황”이라며 “기존 미국향 제품들은 한국, 유럽, 일본, 호주 등으로 수출선을 바꾸면서 지속적으로 시장점유율 1위를 이어갈 것”이라고 말했다.

이 외에도 그는 “올해 태양광 시장이 당초 예상했던 104GW에 못미친 85~90GW 수준이 될 수 있어 이익에 영향이 있을 것”이라면서도 “한화큐셀의 경우 고효율 제품을 위주로 해 선진시장에서 매출이 높아 크게 영향은 없을 것”이라고 덧붙였다.

◆전 공정 자동화…“충분한 공간 확보로 추가 투자도 가능”

진천공장 자동화 물류 시스템. [사진=한화큐셀코리아]

한화큐셀코리아의 진천공장은 태양광 셀의 원재료인 웨이퍼 입고부터 모듈 출하까지 전 공정이 자동화 돼 있다. 제조실행시스템(MES) 기반 스마트 팩토리가 구현돼 있다.

제조실행시스템은 생산설비와 공장 내 자재 물류이동 시스템 그리고 모니터링 시스템이 연동된 것으로 설비자동화를 이루는 핵심이다. 최근에는 웨어러블 장비를 도입해 공장 근무자들이 실시간으로 알람을 받아 설비 장애를 처리하고 조치사항을 유관부서에 공유하는 시스템까지 도입했다.

이날 한화큐셀코리아는 진천2공장의 셀 생산 라인을 공개했다. 진천2공장의 셀 생산라인은 총 5개로 구성돼 있다.

셀 생산 공정은 총 10단계로 구성돼 있으며, 이는 약 330m 길이에 달한다. 처음 라인에 웨이퍼를 투입 외에는 전부 자동화 돼 있다. 10개 공정 사이에 사람의 손길이 닿는 곳은 없다. 1교대에 관리작업자 40명 정도가 공정에 문제가 발생하지 않도록 관리하는 수준이다.

셀 생산 공정의 첫 번째는 웨이퍼를 라인에 투입해 결함이 있는지 없는지를 검사하는 것이다. 카메라를 통해 자동으로 검사되며 문제없는 웨이퍼에 대해서는 레이저 식별마크인 ‘트라큐(TRA.Q)’를 새긴다.

트라큐는 한화큐셀코리아가 업계에서 유일하게 하고 있는 공정으로, 각각의 태양광 셀이 생산된 라인, 생산일자, 생산 시 사용한 자재정보 등을 수집해 공정 최적화에 활용하고 있다. 태양광 셀에서 추출된 데이터를 통해 현장에서 발생하는 문제점을 즉시 발견하고 개선해 재발방지를 하고 있는 것이다.

트라큐까지 새겨진 웨이퍼는 세척(에칭) 단계로 이동된다. 이는 태양전지의 셀 효율을 높이기 위한 화학 공정으로 반도체 에칭 공정과 단리 벤젠은 사용하지 않고 있다.

세 번째 단계는 웨이퍼의 N층 확산 공정이다. 웨이퍼는 기본으로 P층만을 갖고 있는데 N층까지 갖춰져야 태양광 셀의 역할을 할 수 있다. 공정을 통해 웨이퍼에 화학 물질을 도포하고 800도 정도의 온도를 높여 웨이퍼에 N층을 형성시킨다.

이어 N층 접합분리 및 산화막 제거 공정이 이뤄진다. 두 번째 화학 처리를 하는 것이다. 앞선 화학 공정을 통해 오염돼 잇는 웨이퍼를 세척하고, NPN으로 형성된 웨이퍼 뒷면을 깎아 주는 처리를 한다.

이 다음으로는 RP막 형성 공정을 진행한다. RP막은 향후 계속된 사용으로 셀 표면에 생기는 결함을 최소화 시키고, 셀 후면에 반사막을 깔아 셀 안쪽으로 빛을 재반사 시켜 효율을 높이는 역할을 한다. 이 공정은 한화큐셀만의 고효율 셀인 퀀텀셀 생산에 꼭 필요하다.

이후 전면 반사방지막을 형성해 태양광 흡수가 잘 될 수 있도록 돕는다. 표면 반사가 심하면 태양광 흡수가 낮게 된다.

금속막형성 공정도 퀀텀셀과 일반 셀과 다른 점이다. RP막이 후면에 도포되면 전극 형성이 되지 않아 레이저로 전극 형성을 위한 오프닝(Opening) 공정을 진행하는 것이다.

금속페이스트를 부어 패턴을 형성하고 전극을 형성하는 공정과 열처리를 거치면 셀이 완성된다. 완성된 셀은 검사와 분류 공정을 거치게 된다.

한화큐셀코리아 관계자는 “진천공장의 생산라인은 웨이퍼 검사 기계를 제외하고 모두 ㈜한화 기계의 제품”이라고 설명했다.

또한 “공장의 반정도만 사용해 향후 추가 투자를 통해 라인을 늘릴 수 있다”고 부연했다.

홍정권 한화큐셀코리아 모듈사업부장 상무는 “진천공장의 스마트 팩토리는 공정 및 장비에 대한 시스템 개선을 통해 인력 최적화, 기회비용 손실 최소화, 생산효율화를 달성하는 것이 목적”이라고 설명했다.

이어 “빅데이터 활용과 자동화를 통해 보다 정교한 스마트 팩토리를 구현하고 고객들에게 최고의 제품을 공급할 것”이라고 덧붙였다.

◆한화큐셀코리아-한화첨단소재 합병…‘한화큐셀앤드첨단소재’로 재탄생

한화그룹의 태양광 사업은 스마트 팩토리와 기술력으로 세계최고 수준의 제품을 생산하는 동시에 관련 계열사 합병을 통한 경영효율화를 추구하고 있다.

한화케미칼은 지난 9월11일 한화큐셀코리아와 한화첨단소재와의 합병을 발표했다. 합병절차는 오는 11월1일 마무리 될 예정이다. 새로 탄생할 합병법인명은 한화큐셀앤드첨단소재가 될 예정이다.

한화큐셀앤드첨단소재의 출범을 계기로 한화그룹의 태양광 사업은 지분구조를 단순화해 경영 효율성을 높이고 급변하는 시장 환경에 보다 능동적인 대처가 가능하게 됐다.

양사의 합병으로 태양광과 첨단소재라는 균형 잡힌 포트폴리오를 갖추게 됐다. 첨단소재의 글로벌 판매 네트워크와 연구개발 역량을 태양광 사업에 적용해 향후 강력한 시너지를 창출할 것으로 보인다.

한화그룹 관계자는 “선제적 변화를 통한 경쟁력 강화를 계기로 태양광 사업은 앞으로도 세계 초일류 태양광 에너지 기업의 지위를 유지하기 위해 변함없는 투자와 지원을 함으로써 영업, 생산, 연구개발 등 전 분야에서 글로벌 선도기업으로서의 위상을 더욱 확고히 다질 것”이라고 말했다.

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