❖본 조사 보고서의 견적의뢰 / 샘플 / 구입 / 질문 폼❖
솔리드 스테이트 회로 차단기 시장 개요 (2025-2030)
1. 시장 규모 및 예측
Mordor Intelligence의 보고서에 따르면, 솔리드 스테이트 회로 차단기(Solid State Circuit Breaker, SSCB) 시장은 2025년 48.1억 달러 규모에서 2030년에는 71.2억 달러에 이를 것으로 전망됩니다. 예측 기간(2025-2030) 동안 연평균 성장률(CAGR)은 8.15%로 예상됩니다. 아시아 태평양 지역은 가장 빠르게 성장하는 동시에 가장 큰 시장이 될 것으로 예측되며, 시장 집중도는 낮은 편입니다.
본 보고서는 교류(AC) 및 직류(DC) 유형, 공랭식 및 수랭식 냉각 시스템, 운송, 산업, 상업, 주거 및 기타 최종 사용자 부문, 그리고 북미, 유럽, 아시아 태평양, 남미, 중동 및 아프리카 지역별로 시장을 세분화하여 분석하고 있으며, 각 부문에 대한 시장 규모와 예측치를 달러(USD) 가치로 제공합니다.
2. 시장 동인, 제약 및 기회
* 주요 동인: 장기적으로 에너지 믹스에서 재생에너지원의 보급이 증가하는 것이 시장 성장을 견인할 주요 요인으로 꼽힙니다.
* 주요 제약: 솔리드 스테이트 회로 차단기의 기술적 한계는 그 활용을 제한하여 예측 기간 동안 시장 성장을 저해할 수 있습니다.
* 주요 기회: 견고한 전기차(EV) 충전 인프라에 대한 수요 증가는 향후 시장 확장을 위한 중요한 기회를 제공할 것으로 기대됩니다.
3. 주요 시장 동향 및 통찰
3.1. 직류(DC) 부문의 상당한 시장 성장 예상
솔리드 스테이트 회로 차단기는 반도체 장치의 한계로 인해 고전압 직류(HVDC) 시스템보다는 중전압 직류 시스템에 더 적합합니다. DC 솔리드 스테이트 회로 차단기는 선박, 도시 지하철, 전기 열차, 마이크로그리드, 분산 발전 및 배터리 기반 시스템(데이터 센터)과 같은 다양한 응용 분야에 활용될 수 있습니다.
전 세계적으로 대규모 산업의 확장은 경제 성장을 가져왔지만, 동시에 이산화탄소 배출량 증가로 인한 심각한 환경 위협을 초래하고 있습니다. 이에 따라 전력 생산을 위한 재생에너지 자원의 활용이 더욱 광범위해지고 있습니다. 2023년 세계 에너지 통계 검토(Statistical Review of World Energy)에 따르면, 재생에너지원에서 약 8,988.4 TWh의 전력이 생산되었으며, 이는 전년 대비 약 5.4% 증가한 수치입니다. 탄소 배출에 대한 인식이 높아짐에 따라 향후 청정 전력 생산은 더욱 증가할 것으로 예상됩니다.
대부분의 재생에너지 발전소는 부하 중심지에서 멀리 떨어져 있어 장거리 전력 전송에 어려움이 있습니다. 이러한 모든 한계를 고려할 때, HVDC 송전은 원격 재생에너지 발전소를 부하 중심지와 연결하는 데 적합한 기술이 됩니다. HVDC 송전 시스템은 주로 라인 정류형 컨버터(LCC-HVDC)와 전압원 컨버터(VSC-HVDC)의 두 가지 주요 유형으로 나눌 수 있습니다. VSC-HVDC 기술은 여러 장점에도 불구하고, DC 단락 고장 발생 시 급격히 상승하는 고장 전류라는 단점을 가지고 있습니다. VSC-HVDC 송전 시스템은 DC 라인을 단락 고장으로부터 보호하기 위해 DC 라인의 양쪽에 DC 솔리드 스테이트 회로 차단기(CB)를 사용합니다.
전 세계적으로 많은 국가들이 재생에너지 비중 증가와 함께 HVDC 송전 시스템 개선에 집중하고 있습니다. 예를 들어, 2024년 1월, PFC 컨설팅(PFC Consulting Ltd, PFCCL)은 인도 구자라트 주에서 주간 송전 시스템(ISTS) 개발을 위한 전액 출자 자회사를 설립했습니다. 이는 HVDC 기술의 광범위한 배치를 촉진하고 DC 솔리드 스테이트 회로 차단기의 도입을 지원할 것으로 예상됩니다. 또한, 전 세계적으로 여러 HVDC 송전 프로젝트가 진행 중입니다. Americans for a Clean Energy Grid (ACEG)를 위한 Grid Strategies 보고서에 따르면, 북미 지역에는 약 36개의 HVDC 프로젝트가 예정되어 있으며, 이들이 완료되면 187 GW의 재생에너지 자원이 전력망에 연결될 것입니다.
이러한 HVDC 송전 산업의 발전은 예측 기간 동안 DC 솔리드 스테이트 회로 차단기에 대한 충분한 수요를 창출할 것으로 기대됩니다.
3.2. 아시아 태평양 지역의 시장 지배력 예상
중국과 인도와 같은 국가들의 존재는 아시아 태평양 시장에서 솔리드 스테이트 회로 차단기 제품에 대한 상당한 수요를 창출할 것으로 예상됩니다. 인도는 중국과 미국에 이어 세계에서 세 번째로 큰 전력 생산국입니다.
인도의 전력 산업은 빠르게 성장하고 있습니다. 중앙전력청(Central Electricity Authority) 통계에 따르면, 2023년 4월 기준 설치 용량은 416.05 GW를 넘어섰으며, 발전 믹스는 화석 연료(57.03%), 수력(11.26%), 원자력(1.63%), 재생에너지(28.9%)로 구성되어 있습니다. 인도 정부는 향후 10년 동안 주로 재생에너지의 가속화된 배치를 통해 설치 용량을 두 배로 늘리겠다는 매우 야심찬 목표를 설정했습니다. 인도는 2030년까지 재생에너지로부터 500 GW의 전력 생산 능력을 확보하는 것을 목표로 하고 있습니다. 솔리드 스테이트 회로 차단기는 태양광 및 풍력 발전과 같은 재생에너지 산업에서 단락으로부터 전기 장비를 보호하는 역할을 합니다. 따라서 이러한 우호적인 목표는 재생에너지 프로젝트에 대한 투자를 촉진하여 회로 차단기 수요를 증가시킬 것으로 예상됩니다.
또한, 전력망 인프라의 발전이 시장에 도움이 될 것입니다. 예를 들어, 중국 국가전력망공사(State Grid Corporation of China)에 따르면, 2021년부터 2025년 사이에 전력 송전, 전기차 충전기 및 새로운 디지털 인프라에 중점을 둔 전력망 인프라 및 관련 산업에 대한 투자가 6조 위안을 초과할 것으로 예상되었습니다. 더 나아가, 2024년 5월, 국가전력망 칭하이성 전력회사(State Grid Qinghai Provincial Electric Power Company)는 2024년에 칭하이성 농촌 및 목축 지역의 전력망 건설을 계속 강화하기 위해 28.52억 위안을 투자할 것이라고 발표했습니다.
이처럼 재생에너지 및 전력망 인프라와 같은 산업의 성장은 예측 기간 동안 아시아 태평양 지역을 해당 시장의 지배적인 지역 플레이어로 이끌 것으로 예상됩니다.
4. 경쟁 환경
솔리드 스테이트 회로 차단기 시장은 ‘준통합(semi-consolidated)’된 형태를 보입니다. 주요 시장 참여자로는 ABB Ltd, Havells India Ltd, Eaton Corporation Ltd, Siemens AG, Fuji Electric Co. Ltd 등이 있습니다 (순서는 무작위).
5. 최근 산업 동향
* 2023년 10월 (RTX): RTX는 미래 항공기의 하이브리드-전기 추진 시스템을 지원하도록 설계된 솔리드 스테이트 회로 차단기의 성공적인 시연을 발표했습니다. 이 개발은 2050년까지 탄소 순배출 제로(net-zero carbon emissions)를 달성하려는 항공 산업의 목표에 있어 중요한 구성 요소입니다.
* 2023년 10월 (ABB): ABB의 SACE Infinitus 솔리드 스테이트 회로 차단기가 일본 지바시 마쿠하리에서 열린 CEATEC 2023 지속 가능한 기술 전시회에서 첫 선을 보였습니다. 세계 최초의 IEC60947-2 솔리드 스테이트 회로 차단기 중 하나인 SACE Infinitus는 차세대 지속 가능한 에너지 네트워크 개발을 위한 핵심 기술로 소개되었습니다.
이 보고서는 고체 회로 차단기(Solid State Circuit Breaker, SSCB) 시장에 대한 포괄적인 분석을 제공합니다. SSCB는 기존의 전기 기계 부품 대신 트랜지스터나 사이리스터와 같은 반도체 부품을 사용하여 전류 흐름을 차단하는 첨단 회로 차단기입니다.
시장 규모 및 전망에 따르면, 2024년 고체 회로 차단기 시장 규모는 44.2억 달러로 추정되며, 2025년에는 48.1억 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 이후 2025년부터 2030년까지 연평균 성장률(CAGR) 8.15%로 성장하여 2030년에는 71.2억 달러 규모에 도달할 것으로 전망됩니다.
시장의 주요 동인으로는 에너지 믹스 내 재생 에너지원의 보급 확대와 노후화된 전력망 및 현대 전력 인프라에 대한 투자 증가가 꼽힙니다. 반면, 고체 회로 차단기 자체의 기술적 한계는 시장 성장을 저해하는 요인으로 작용할 수 있습니다.
시장은 유형, 냉각 시스템, 최종 사용자 및 지역별로 세분화됩니다. 유형별로는 교류(AC)와 직류(DC)로 나뉘며, 냉각 시스템별로는 공랭식과 수랭식으로 구분됩니다. 최종 사용자는 운송, 산업, 상업, 주거 및 기타 부문으로 구성됩니다. 지리적으로는 북미, 유럽, 아시아-태평양, 남미, 중동 및 아프리카 지역으로 분류됩니다.
특히 아시아-태평양 지역은 예측 기간(2025-2030년) 동안 가장 높은 연평균 성장률을 보이며, 2025년 기준 가장 큰 시장 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. 이는 해당 지역의 급속한 산업화와 인프라 투자 확대에 기인하는 것으로 보입니다.
경쟁 환경 분석에서는 ABB Ltd., Havells India Ltd, Eaton Corporation PLC, Siemens AG, Fuji Electric Co. Ltd. 등이 주요 기업으로 언급됩니다. 이들 기업은 합병 및 인수, 합작 투자, 협력 및 계약 등 다양한 전략을 통해 시장 경쟁력을 강화하고 있습니다.
향후 시장 기회 및 트렌드로는 견고한 전기차(EV) 충전 인프라 구축의 필요성이 강조됩니다. 이는 고체 회로 차단기 기술의 새로운 응용 분야를 창출할 잠재력을 시사합니다.
본 보고서는 이러한 시장 동향, 세분화 분석, 경쟁 구도 및 미래 전망을 심층적으로 다루며, 관련 산업 참여자들에게 중요한 통찰력을 제공할 것입니다.
1. 서론
- 1.1 연구 범위
- 1.2 시장 정의
- 1.3 연구 가정
2. 요약
3. 연구 방법론
4. 시장 개요
- 4.1 서론
- 4.2 2029년까지 USD 기준 시장 규모 및 수요 예측
- 4.3 최근 동향 및 발전
- 4.4 정부 정책 및 규제
- 4.5 시장 역학
- 4.5.1 동인
- 4.5.1.1 에너지 믹스 내 재생 에너지원의 침투 증가
- 4.5.1.2 노후화된 전력망 및 현대 전력 인프라에 대한 투자 증가
- 4.5.2 제약
- 4.5.2.1 고체 회로 차단기의 한계
- 4.6 공급망 분석
- 4.7 포터의 5가지 경쟁요인 분석
- 4.7.1 공급업체의 교섭력
- 4.7.2 소비자의 교섭력
- 4.7.3 신규 진입자의 위협
- 4.7.4 대체 제품 및 서비스의 위협
- 4.7.5 경쟁 강도
- 4.8 투자 분석
5. 시장 세분화
- 5.1 유형
- 5.1.1 교류
- 5.1.2 직류
- 5.2 냉각 시스템
- 5.2.1 공랭식
- 5.2.2 수랭식
- 5.3 최종 사용자
- 5.3.1 운송
- 5.3.2 산업
- 5.3.3 상업
- 5.3.4 주거
- 5.3.5 기타 최종 사용자
- 5.4 지리
- 5.4.1 북미
- 5.4.1.1 미국
- 5.4.1.2 캐나다
- 5.4.1.3 북미 기타 지역
- 5.4.2 유럽
- 5.4.2.1 독일
- 5.4.2.2 프랑스
- 5.4.2.3 영국
- 5.4.2.4 스페인
- 5.4.2.5 북유럽 국가
- 5.4.2.6 튀르키예
- 5.4.2.7 러시아
- 5.4.2.8 유럽 기타 지역
- 5.4.3 아시아 태평양
- 5.4.3.1 인도
- 5.4.3.2 중국
- 5.4.3.3 호주
- 5.4.3.4 말레이시아
- 5.4.3.5 태국
- 5.4.3.6 인도네시아
- 5.4.3.7 베트남
- 5.4.3.8 아시아 태평양 기타 지역
- 5.4.4 남미
- 5.4.4.1 브라질
- 5.4.4.2 아르헨티나
- 5.4.4.3 콜롬비아
- 5.4.4.4 남미 기타 지역
- 5.4.5 중동 및 아프리카
- 5.4.5.1 아랍에미리트
- 5.4.5.2 사우디아라비아
- 5.4.5.3 남아프리카 공화국
- 5.4.5.4 나이지리아
- 5.4.5.5 이집트
- 5.4.5.6 카타르
- 5.4.5.7 중동 및 아프리카 기타 지역
6. 경쟁 환경
- 6.1 인수 합병, 합작 투자, 협력 및 계약
- 6.2 주요 기업의 전략
- 6.3 기업 프로필
- 6.3.1 ABB Ltd
- 6.3.2 Havells India Ltd
- 6.3.3 Eaton Corporation PLC
- 6.3.4 Siemens AG
- 6.3.5 Fuji Electric Co. Ltd
- 6.3.6 Blixt Tech AB
- 6.3.7 Ideal Power Inc.
- 6.3.8 Infineon Technologies AG
- 6.3.9 Redler Technologies
- 6.3.10 RTX Corporation
- *목록은 전체가 아님
- 6.4 기타 주요 기업 목록
- 6.5 시장 순위 분석
7. 시장 기회 및 미래 동향
- 7.1 견고한 EV 충전 인프라의 필요성
솔리드 스테이트 회로 차단기는 기존의 기계식 회로 차단기와 달리, 전력 반도체 소자를 이용하여 전류의 흐름을 제어하고 차단하는 혁신적인 전력 보호 장치입니다. 기존 기계식 차단기가 아크 발생, 가동부품의 마모, 상대적으로 느린 동작 속도 등의 한계를 가졌던 반면, 솔리드 스테이트 회로 차단기는 이러한 단점을 극복하며 전력 시스템의 안정성과 효율성을 크게 향상시킵니다. 이는 IGBT(절연 게이트 양극성 트랜지스터), MOSFET(금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터), 사이리스터(SCR) 등과 같은 반도체 스위치를 사용하여 과전류, 단락, 과전압 등의 이상 상황 발생 시 수 마이크로초(µs)에서 수 밀리초(ms) 이내의 초고속으로 회로를 개방하거나 전류를 제한함으로써 시스템을 보호합니다. 가동부가 없어 유지보수가 용이하고, 아크가 발생하지 않아 안전하며, 정밀한 제어가 가능하다는 것이 주요 특징입니다.
솔리드 스테이트 회로 차단기는 사용되는 반도체 소자 및 아키텍처에 따라 여러 종류로 분류됩니다. 첫째, 사용되는 전력 반도체 소자에 따라 IGBT 기반, MOSFET 기반, 사이리스터 기반 등으로 나눌 수 있습니다. IGBT는 고전압 및 고전류 애플리케이션에 적합하며, MOSFET은 비교적 낮은 전압에서 빠른 스위칭 속도를 제공합니다. 사이리스터는 매우 높은 전력 처리 능력을 가지지만, 턴오프 제어가 복잡할 수 있습니다. 최근에는 실리콘 카바이드(SiC) 및 질화갈륨(GaN)과 같은 와이드 밴드갭(WBG) 반도체 소자를 활용하여 더 높은 전압, 전류, 스위칭 주파수에서 낮은 손실과 소형화를 구현하는 차세대 솔리드 스테이트 회로 차단기가 개발되고 있습니다. 둘째, 시스템 구성 방식에 따라 순수 솔리드 스테이트 회로 차단기와 하이브리드 솔리드 스테이트 회로 차단기로 구분됩니다. 순수 솔리드 스테이트 방식은 모든 전류 경로를 반도체 소자로만 구성하여 가장 빠른 응답 속도를 제공하지만, 정상 상태에서의 전도 손실이 발생할 수 있습니다. 반면, 하이브리드 솔리드 스테이트 회로 차단기는 평상시에는 기계식 스위치로 전류를 흘려 전도 손실을 최소화하고, 고장 발생 시에만 반도체 스위치를 사용하여 초고속으로 전류를 차단하는 방식으로, 효율성과 속도를 동시에 확보하는 장점이 있어 고전력 애플리케이션에서 각광받고 있습니다.
솔리드 스테이트 회로 차단기는 그 특성상 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 첫째, 데이터 센터 및 클라우드 컴퓨팅 시설과 같이 전력 품질과 안정성이 매우 중요한 환경에서 핵심적인 역할을 합니다. 초고속 차단 능력으로 장애 발생 시 즉각적으로 해당 회로를 분리하여 전체 시스템의 다운타임을 최소화하고, 선택적 보호 기능을 통해 불필요한 광범위한 정전을 방지합니다. 둘째, 마이크로그리드, 신재생에너지 시스템(태양광, 풍력), 배터리 에너지 저장 시스템(BESS) 등 직류(DC) 기반의 전력 시스템에서 필수적입니다. DC 시스템은 아크 소호가 AC 시스템보다 어렵기 때문에, 아크가 없는 솔리드 스테이트 회로 차단기가 DC 고장 보호에 매우 효과적입니다. 셋째, 전기차(EV) 충전 인프라 및 고전압 직류 송전(HVDC) 시스템과 같은 고전력 DC 애플리케이션에서도 중요한 역할을 수행합니다. 넷째, 산업 자동화 및 정밀 제어가 요구되는 공정에서 모터 보호, 민감한 장비 보호 등에 사용되어 생산 효율성을 높입니다. 마지막으로, 스마트 그리드 및 전력망 현대화 프로젝트에서 전력 품질 개선, 고장 전류 제한, 그리드 안정성 향상 등 다양한 기능을 제공하며 미래 전력망의 핵심 요소로 부상하고 있습니다.
솔리드 스테이트 회로 차단기의 성능과 적용 범위를 확장하는 데에는 여러 관련 기술들이 뒷받침되고 있습니다. 가장 중요한 것은 SiC 및 GaN과 같은 차세대 와이드 밴드갭 전력 반도체 기술의 발전입니다. 이들 소자는 기존 실리콘 기반 소자보다 더 높은 전압과 전류를 처리하면서도 스위칭 손실이 적고 고온 동작이 가능하여, 솔리드 스테이트 회로 차단기의 효율성과 소형화를 가능하게 합니다. 또한, 고속의 전류 및 전압 센싱 기술은 고장 발생을 정확하고 신속하게 감지하는 데 필수적입니다. 디지털 신호 처리(DSP) 및 FPGA(필드 프로그래머블 게이트 어레이) 기반의 고급 제어 알고리즘은 초고속 고장 감지 및 차단 결정, 선택적 보호 로직 구현에 핵심적인 역할을 합니다. 반도체 소자의 전도 손실로 인한 발열을 효과적으로 관리하기 위한 고성능 열 관리 기술(히트싱크, 액체 냉각 등) 또한 중요한 요소입니다. 마지막으로, IEC 61850과 같은 통신 프로토콜을 통한 스마트 그리드와의 연동, 원격 모니터링 및 제어 기술은 솔리드 스테이트 회로 차단기의 지능형 운영을 가능하게 합니다.
솔리드 스테이트 회로 차단기 시장은 현재 초기 성장 단계에 있으나, 강력한 성장 동력을 바탕으로 빠르게 확장될 것으로 예상됩니다. 주요 시장 성장 요인으로는 데이터 센터, 마이크로그리드, 신재생에너지 시스템의 확산으로 인한 전력 품질 및 안정성 요구 증대, 전기차 및 충전 인프라의 급격한 성장, 그리고 스마트 그리드 구축을 위한 전력망 현대화 필요성 등이 있습니다. 특히, DC 마이크로그리드와 같은 DC 전력 시스템의 증가는 DC 고장 보호에 특화된 솔리드 스테이트 회로 차단기의 수요를 견인하고 있습니다. 그러나 높은 초기 투자 비용, 반도체 소자의 전도 손실로 인한 발열 및 효율 문제, 그리고 복잡한 제어 시스템 설계는 시장 확대를 위한 도전 과제로 남아 있습니다. 현재는 특정 고부가가치 애플리케이션을 중심으로 도입이 이루어지고 있으며, 특히 효율성 측면에서 유리한 하이브리드 솔리드 스테이트 회로 차단기가 주목받고 있습니다.
미래 전망에 있어 솔리드 스테이트 회로 차단기는 전력 시스템의 패러다임을 변화시킬 핵심 기술로 자리매김할 것입니다. 첫째, SiC 및 GaN 기반 전력 반도체 기술의 지속적인 발전은 솔리드 스테이트 회로 차단기의 성능을 더욱 향상시키고, 비용을 절감하며, 적용 가능한 전압 및 전류 범위를 확대할 것입니다. 이는 현재의 기술적 한계를 극복하고 더 넓은 시장으로의 진입을 가능하게 할 것입니다. 둘째, 대량 생산 및 기술 표준화가 이루어지면서 초기 투자 비용이 점차 낮아져, 기존 기계식 차단기를 대체하는 속도가 가속화될 것입니다. 셋째, 인공지능(AI) 및 머신러닝 기술과의 결합을 통해 고장 예측, 자가 진단, 최적화된 보호 로직 구현 등 더욱 지능적인 기능을 제공할 것으로 기대됩니다. 넷째, 스마트 그리드 및 분산 전원 시스템과의 완벽한 통합을 통해 전력망의 자가 복구 능력(self-healing)을 강화하고, 전력 품질을 극대화하며, 에너지 효율을 높이는 데 기여할 것입니다. 궁극적으로 솔리드 스테이트 회로 차단기는 미래의 디지털화되고 유연하며 안정적인 전력 시스템을 구축하는 데 필수적인 요소가 될 것입니다.