소설이 현실이 된 우주 태양광 발전..상용화 프로젝트 경쟁 치열

= 칼텍 유튜브 갈무리

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[이코리아] 새로운 친환경 발전 방식 중 하나로 우주 태양광 발전 기술이 주목받는다.

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우주 태양광 발전은 1941년 SF 작가 아이작 아시모프가 자신의 단편 소설 ‘생각하는 로봇 (원제 Reason)’에서 제시한 개념으로, 우주 공간에서 태양광 발전으로 전력을 생산해 지구에 분배한다는 구상이다. 아시모프는 우주정거장에서 태양광 발전을 한 뒤 그 전기를 지구와 여러 행성으로 전송한다고 묘사했다.

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우주 공간에서는 지구와는 달리 낮과 밤의 차이, 구름, 기후 등의 요소에 영향을 받지 않고 24시간 안정적인 태양광 발전이 가능해 주목받는다. 또 지상에 대규모 부지를 필요로 하는 기존의 태양광 발전의 단점을 해결하고, 환경오염이나 탄소배출 역시 없어 미래의 친환경 발전 기술로 주목받고 있다.

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원래 우주 태양광 발전은 막대한 초기 투자 비용과 기술적 난제, 안전성 문제가 걸림돌이었으나, 최근 재사용 발사체 연구로 로켓 발사비용이 점차 낮아지며 세계 각국의 관심이 커지고 있는 상황이다.

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중국은 최근 거대 우주 태양광 발전소를 건설하기 위한 계획을 발표했다. 중국과학원(CAS)과 중국항천과기집단공사(CASC)는 2030년까지 초기 실험 시설을 구축하고, 2040년까지 완전한 상업용 우주 태양광 발전소를 운영하는 목표를 설정했다. 이를 위해 중국은 ‘창정-9’이라는 재사용 가능 중대형 로켓을 개발 중이며, 이를 활용해 대형 태양광 패널을 궤도로 운반할 계획이다.

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과학자들은 해당 프로젝트가 성공할 경우, 지구상에서 석유로 생산할 수 있는 총 에너지량과 맞먹는 수준의 전력을 공급할 수 있다고 평가하고 있다. 롱 레하오 중국공정원 로켓과학자는 사우스차이나모닝포스트와의 인터뷰에서 이 프로젝트를 "지구 위의 또 다른 샨샤댐 프로젝트"라고 부르며 기대할 만한 놀라운 프로젝트라고 말했다.

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미국의 경우 지난 2020년부터 미국 공군 연구소가 노스롭 그루먼과 우주 태양광 발전 실증 연구 ‘SSPIDR 프로그램’을 진행하고 있으며, 미국 에너지부 역시 관련 연구에 자금을 지원하고 있다.

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캘리포니아공과대학교(칼텍)에서는 지난 2023년 ‘우주 태양광 발전 프로젝트(SSPP)’를 통해 최초로 우주에서 전력을 생성하고 이를 무선으로 전송하는 실험을 성공시켰다. SSPP 프로젝트의 일환으로 발사된 ‘MAPLE’은 경량 마이크로파 전력 전송기 어레이를 활용해 원하는 지점으로 에너지를 전송할 수 있는 기술을 검증했다.

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유럽의 경우 유럽우주국(ESA)에서 ‘솔라리스(Solaris)’ 프로젝트를 통해 유럽의 에너지 독립과 온실가스 감축을 목표로 관련 실험을 진행중이다. ESA는 2020년부터 영국의 스타트업 오비탈 애스트로노틱스와 협력하여 저궤도 태양광 발전 위성 배치를 탐색하고 있다.

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일본우주항공연구개발기구(JAXA)는 2040년까지 1GW급 우주 태양광 발전소를 실용화한다는 계획을 세우고 있다. 이를 위해 미국 태양에너지 기업 솔라렌(Solaren) 등과 협력하여 우주에서의 마이크로파 전송 실험을 진행하고 있다. 일본은 지난 2015년 무선으로 1.8kW의 전력을 마이크로파를 통해 55m 거리에 전송하는 실험에 성공한 바 있다.

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우주 태양광 발전을 추진하는 민간 기업들도 존재한다. 영국 기업 스페이스 솔라는 2030년에 우주 태양광 발전을 쏘아 올려 아이슬란드에 전력을 공급할 계획이다. 스페이스 솔라는 이를 위해 400m 크기의 발전소를 쏘아 올릴 예정이며, 2036년까지는 발전 용량을 1GW 규모로 확대할 계획이다.

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한국의 경우 한국항공우주연구원에서 관련 연구를 진행 중이다.

 

 

 

현기호 기자

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