건물일체형 태양전지 BIPV, 도시 탄소중립의 현실적 대안이 될 수 있을까

건물 일체형 태양전지 BIPV, 

도시 탄소중립의 현실적 대안이 될 수 있을까

대학생신재생에너지기자단 28기 민예슬, 박시우, 홍서연 29기 박유리, 조성현

탄소중립 시대, 설치 공간의 한계를 넘는 BIPV

현재 신재생 에너지 중 태양에너지는 화석연료를 대체할 재생에너지 자원으로 가장 주목받고 있으며, 이미 상용화가 활발히 이루어진 에너지다. 특히 태양광 발전은 지난 10년 사이 패널 효율 개선과 대량 생산, 글로벌 공급망 확대로 인해 발전 비용이 89%가량 하락하며 전 세계 재생에너지 신규 설비의 4분의 3을 차지할 정도로 큰 주목을 받고 있다.

[자료 1. 태양광 발전 패널]

출처 : pixabay

그러나 명확한 한계점 또한 존재한다. 태양광 발전은 에너지 밀도가 낮아 큰 설치 면적이 요구된다. 2024년 기준 태양광 발전량 상위 3개의 국가인 중국, 미국, 인도는 넓은 부지를 바탕으로 태양광 발전설비를 확대하며 태양광 발전량을 늘려가고 있다. 그에 반해 한국은 상위 3개의 국가에 비해 발전량이 크게 낮은 수준이다. 산지가 많은 지형적 특성으로 발전 대지 확보가 쉽지 않은 데다 비교적 평탄한 지역마저 도시화로 건물이 밀집해 있는 이유에서다.

도시에서는 건물들로 인해 태양광 발전설비를 위한 물리적 설치 공간이 부족하다. 설치한다 하더라도 고층 빌딩이 밀집되어 있고 음영으로 인해 일조량이 부족해지는 문제가 있어 태양광 발전 효율이 떨어진다. 또한, 도시 내 복잡한 건축 규정도 태양광 발전 도입을 막는 걸림돌이 된다.

이러한 문제를 해결하기 위한 기술이 건물 일체형 태양전지(Building Integrated Photovoltaics, BIPV)다. BIPV는 광활한 평야가 아닌 도시 속에서도 에너지를 생산하며, 건물 탄소 배출 비중을 감축하는 효과를 가진다. 2024년 기준 건물 부문의 에너지 총사용량은 전년 대비 3.9% 증가했으며, 이 같은 흐름 속에서 BIPV 기술은 재생에너지 시장에서 더욱 중요한 대안으로 떠오르고 있다.

[자료 2. 2024년 기준 태양광 발전량 상위 국가]

출처 : 한국에너지기술연구원

BIPV란 무엇인가: 일반적인 태양전지와의 구조적/기능적 차이

건물 일체형 태양전지(Building Integrated Photovoltaics, BIPV)는 건물 일체형 태양광 모듈을 건축물 외장재로 사용하는 태양광 발전 시스템이다. 즉, BIPV는 태양광 발전과 건축자재가 결합한 형태로 건물의 외벽이나 지붕 등에 설치되며 건물의 외관을 꾸미는 역할과 동시에 건물의 전력 생산 원으로 작용한다.

[자료 3. BIPV를 이용한 건축물인 에너지엑스 DY빌딩]

출처 : 2025 EnergyX Inc.

현재 일반적으로 활용되고 있는 태양전지는 건물 부착형 태양광(Building Attached Photovoltaic, BAPV)이다. 일반적인 건물의 외벽이나 지붕을 대체하지 않고, 이미 완성된 건축물 위에 추가로 설치되는 방식으로, 건물 위나 옆에 태양광 패널을 부착한 형태다. 이와 다르게 건물 일체형 태양전지(BIPV)는 태양광 패널을 건축 요소 중 하나로 다루며, 건축 디자인 초기 단계부터 설계되어 건설 중에 설치된다. 건축 자재를 대체하고 건물의 외장재, 지붕재, 창호 등 건물 외피로써 기능하며 전력 생산까지 할 수 있는 형태이기 때문에 건물 옥상이나 유휴 부지에 별도로 설치되는 방식이었던 기존 태양광 패널과 근본적인 차이를 갖는다.

기능적 측면에서도 기존 태양광 패널과 차별점을 지닌다. 일반적인 기존 태양광 발전은 높은 발전 효율과 유지보수를 중시하여 최적의 경사각과 방향을 확보하는 것이 핵심 고려 사항이다. 또한 건축물에 설치할 수 있는 영역이 옥상 또는 야외 공간으로 제한적이며, 태양광 발전 설비를 설치한 공간은 사용할 수 없게 되므로 공간 활용 면에서 한계가 명확하다. 반면 BIPV를 이용한 발전 시설은 기존 PV 방식에 비해 효율은 다소 낮지만, 지붕면 및 벽면의 공간만을 사용하기 때문에 공간을 차지하는 정도가 적다. 특히 건물의 높이가 높아질수록 BIPV의 설치 가능 면적이 늘어나기 때문에 6층 이상의 건물에서는 옥상에 설치한 태양광보다 더 많은 발전량을 기대할 수 있다.

[자료 4. BIPV와 BAPV 비교]

출처 : 서울기술연구원 기술리포트 제6호

도시 적용 사례 및 장점

BIPV가 적용된 국내외 건물의 사례로는 서울의 강동구 자원순환센터, 일본의 솔라아크 박물관 등이 있다.

[자료 5. 강동구 자원순환센터의 위치도 및 조감도]

출처 : 강동구청

강동구 자원순환센터는 기존에 있었던 지상 폐기물 처리시설을 현대화· 지하화한 친환경 시설로 재구성하기 위해 건립되었다. 건물의 지하에는 서울시 음식물류 폐기물 발생량의 14.9%를 처리할 수 있는 대규모 기계설비가 들어서 폐기물 감량화, 안정화, 무해화를 목표로 운영되고 있다. 반면 건물의 지상은 폐기물 처리시설을 혐오시설이라고 여기는 주민들의 의견을 고려해 지어진 것으로, 주민들에게 탄소중립홍보체험관, 정원, 전망대 등의 시설을 제공해 혐오시설이 아닌 친환경적으로 열린 공간으로서 기능하고 있다. 또한 건물의 벽면에는 10kW 용량의 BIPV 태양광 시스템이 적용되어 도시 환경과의 조화를 이루고, 기존에 활용하기 어려웠던 공간을 에너지를 생산할 수 있는 공간으로 탈바꿈하면서 공공시설에서 필요한 일부 전력을 자체 생산하고 있다.

[자료 6. 일본의 솔라아크 박물관 전경]

출처 :  wikimedia

일본의 솔라아크 박물관은 초기 BIPV 건물의 대표적인 사례로, 파나소닉이 매입한 후 태양광에너지 발전소이자 박물관으로 운영되고 있다. 방주 모양의 건물에 5,000여 개의 태양광 패널이 설치되어 연간 약 53만 kWh의 전력을 생산할 수 있고, 아울러 태양광에너지 박물관인 솔라 랩에서는 대중에게 태양광에 대해 친숙하게 알려줄 수 있는 전시를 진행하고 있다. 즉 솔라아크는 태양광의, 태양광에 의한, 태양광을 위한 일본의 기념비적인 건물이라고 할 수 있다.

BIPV는 일반적인 태양광 시설과 달리 지붕이나 옥상에 별도의 구조물을 설치하지 않아도 되어, 태양광 발전 공간이 충분하지 않은 도심 속 건물에서도 유휴 공간을 효율적으로 사용할 수 있다. 특히 우리나라의 경우에는 국토가 좁고 고층 건물이 많아 BIPV의 활용에 더욱 적합하다. 또한 BIPV는 기존 태양광에 비해 도시 미관 훼손 문제를 최소화한다는 점에서도 장점이 있다. 태양광 패널이 건물 외관과 이질적으로 보인다는 지적과 달리 BIPV는 건물과 자연스럽게 융화되며, 색상·투과도·패턴을 조절해 건축 디자인 요소로 활용할 수 있다.

현실적 한계와 과제

건물일체형태양광(BIPV)이 도심의 설치 공간 부족 문제를 해결할 대안으로 주목받고 있지만, 아직 널리 보급되기까지는 해결해야 할 과제가 남아 있다. 발전 성능, 비용, 제도 등 여러 측면에서 보완이 필요하다.

먼저 발전 효율 문제다. BIPV는 건물 외벽이나 창호에 설치되기 때문에 색상을 입혀 디자인을 맞추는 과정을 거친다. 이 과정에서 햇빛이 일부 가려져 일반 태양광보다 발전량이 5~10% 정도 줄어들 수 있다. 또 벽에 수직으로 붙는 구조 특성상, 햇빛을 비스듬히 받도록 설치하는 일반 태양광보다 발전 효율이 약 30% 낮을 수 있다는 점도 한계로 꼽힌다. 건물 단열이 잘되면 열이 잘 빠져나가지 않아 과열로 인해 효율이 떨어질 가능성도 있다.

[자료 7. 건물 외벽에 건물일체형태양광(BIPV)이 적용된 준공 사례]

출처 :  한국자산관리공사

또한 비용 부담도 적지 않다. 일반 태양광은 공장에서 같은 제품을 대량으로 생산해 가격을 낮출 수 있지만, BIPV는 건물 설계에 맞춰 맞춤 제작하는 경우가 많아 제조 단가가 높다. 상업용 건물에 설치한 투광형 BIPV 창호는 에너지 절감 효과는 있었지만, 초기 투자 비용을 회수하는 데 걸리는 시간이 일반 태양광보다 두 배 이상 길게 나타났다. 정부와 지자체가 설치비 일부를 지원하고 있지만, 시장이 더 커지기 위해서는 비용 절감이 중요하다.

마지막으로 제도적 보완도 필요하다. 제로에너지건축물 의무화가 확대되면서 BIPV에 대한 관심은 높아지고 있지만, 다양한 제품 형태를 포괄할 수 있는 명확한 기준과 가이드라인은 아직 부족하다. 건축과 전기 기술이 함께 적용되는 산업 특성상 관련 제도와 협력이 더욱 체계적으로 마련될 필요가 있다.

다만 BIPV는 기존에 태양광을 설치하기 어려웠던 건물 외벽과 창호 등을 새로운 발전 공간으로 활용할 수 있다는 점에서 의미가 크다. 설치 공간의 한계를 넘어 도시 탄소중립을 실현하기 위해서는 기술 개선과 비용 절감, 제도 정비가 함께 이뤄져야 할 것으로 보인다.

BIPV는 도시 탄소중립을 위한 '필수 인프라'가 될 수 있을까

BIPV의 효율성과 미적 완성도 등 다양한 장점 덕분에 정부의 BIPV 지원 사업이 진행 중에 있다. 지붕형 BIPV는 설치 비용의 최대 50%, 벽체형 BIPV는 최대 70%까지 정부 지원이 가능하다. 서울특별시 BIPV 민간 보급사업의 경우, 2020년부터 꾸준히 진행 중에 있다. 2025년 기준 지원규모는 3억1천7백만 원이고, 신기술형 BIPV는 최대 80%까지 지원한다. 

이러한 정부의 지원에 힘입어 신축 아파트 적용률 확대를 연 20%대 성장으로 전망한다. 산업 건물과 민간 건축물 등에 꾸준한 BIPV 공급을 통해 도시 탄소중립을 위한 필수 인프라로 자리 잡기를 기대해 본다.

태양전지 에 대한대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "태양전지의 진화: 실리콘에서 페로브스카이트까지 ", 28기 홍서연, https://renewableenergyfollowers.org/renewable-energy/?idx=169447130&bmode=view

2. "태양전지의 먼지를 잡아라!", 24기 유현지, https://renewableenergyfollowers.tistory.com/4429

참고문헌 

[탄소중립 시대, 설치 공간의 한계를 넘는 BIPV]

1) 경기도에너지전환, “신·재생에너지란?”, https://www.ggenergy.or.kr/energy/content/story/story02_01_02

2) 방석훈, KB의 생각, “태양에너지로의 대전환”, 2025.10.27, https://kbthink.com/investment/deepdive/research/251028-2.html

3) 안지석, 한국에너지기술원 기술정책플랫폼, “글로벌 태양광 산업은 지속적으로 확대 중이며, 규모면에서는 중국이 압도적인 우위를 나타냄”, 2025.09.15, https://www.kier.re.kr/tpp/tppBoard/view/36?menuId=MENU00962

4) 환경부, 2024년도 국가 온실가스 잠정배출량 6억 9,158만톤, 2025.08.20, https://www.gir.go.kr/home/board/read.do;jsessionid=FJ4GZgp4ioxbyWORYRQN3f8ZS1Y5WghzzhlBX4b77hdssQrUlDxjMZUdDk9TXNLu.og_was1_servlet_engine1?menuId=10&boardId=2029&boardMasterId=4

5) ecosolar, “Urban Solar: Solutions For High-Density Challenges”, https://ecosolarsolutionsuk.com/news/urban-solar-solutions-for-high-density-challenges/

[BIPV란 무엇인가; 일반적인 태양전지와의 구조적/기능적 차이]

1) 서울기술연구원 기술리포트, 제6호, October 2020, Vol.6, ‘탄소배출 제로도시 실현 그린뉴딜, 도심에 적합한 건물일체형 태양광(BIPV) 기술 적용’, https://www.si.re.kr/atch/filePreview.do?cnncSn=2010300003&cnncTy=bbs&ordr=2

2) 조효문. "제로 에너지 주택의 에너지 자립율 향상을 위한 BIPV 적용 방법에 대한 연구." 국내석사학위논문 상명대학교 일반대학원, 2025. 서울

3) EnergyX 공식 홈페이지, https://energyx.ai/ko/about-us/energyx-dy-building/

4) HS쏠라에너지 공식 홈페이지, https://www.solar-onestop.com/

[도시 적용 사례 및 장점]

1) 국가환경산업기술정보시스템, "기술력 있는 BIPV(건물일체형태양광) 전문기업을 키운다", KONETIC 홈페이지, 2022.11.26., https://www.konetic.or.kr/user/T/TB/TB003_R01.do?cntnsSn=601&cntnsId=TB000003 

2) 에너닷, "환경의날 특집, 흥미로운 BIPV(건물 일체형 태양광)들", 에너닷 공식블로그, 2023.05.31., https://blog.naver.com/enerdot/223116485019 

3) 에스지에너지, "강동구 자원순환센터 태양광 사례 | 건물 벽면에 적용한 BIPV 시스템", 에스지에너지 블로그, 2026.01.14., https://blog.naver.com/sgenergy0408/224146375706 

4) 전경환, "국내 최대 규모 폐기물처리현장 ‘강동구 자원순환센터’". 기계설비신문, 2025.04.28., https://www.kmecnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=40653 

[현실적 한계와 과제]

1) 김진후, "제로에너지빌딩 핵심인 BIPV 안전 '사각지대' 경고", 전기신문, 2024.02.16., https://www.electimes.com/news/articleView.html?idxno=197871

2) 안종권·김정민·김상용, "가속시험을 통한 BIPV시스템의 성능평가에 관한 연구", 한국태양에너지학회 학술대회논문, 2020.

3) 안형준, "상업공공건물용 투광형 BIPV창호의 에너지성능·환경·경제 종합평가 연구", 박사학위논문, 서울대학교 대학원, 2019.

4) 탁성주·권용서, "건물외장재형 태양광 모듈의 기술개발 현황", 한국태양에너지학회 학술대회논문집, 2021.

5) Ye W. 외, "Integrating Building-Integrated Photovoltaics (BIPV) into Sustainable Architecture: A Review of Architectural-Scale Applications and Emerging Performance Strategies", Renewable Energy and Power Quality Journal, 2025., https://doi.org/10.52152/4424

[BIPV는 도시 탄소중립을 위한 '필수 인프라'가 될 수 있을까]

1) 서울특별시 공식 홈페이지, https://energyinfo.seoul.go.kr/board/content?menu-id=Z110100&boardType=0001&boardNo=788

2) 신종모, “투명 창호가 전기를 만든다?··· ‘흉물’ 태양광 화려한 변신“, 그린포스트, 2026.02.05, https://www.greenpostkorea.co.kr/news/articleView.html?idxno=306069

3) 에스지에너지 공식 홈페이지, https://www.sgenergy1.com/page/business01