[과학세계]우주 태양광 발전이 주목 받는 까닭

[아시아경제 ] 전기를 다른 곳으로 보내려면 어떻게 해야 할까. 가장 간단한 방법은 케이블을 길게 연결하는 것이다. 효과적이지만 제약도 따른다. 대규모 공사를 해야 하고, 공사가 불가능한 경우 전기를 보낼 수 없다. 이런 불편함을 해소하려면 ‘무선 전력 전송’ 기술을 이용하면 된다. ‘마이크로파’나 ‘레이저’를 이용한 고출력 무선 전력 전송은 길게는 수만 ㎞ 이상 떨어진 곳까지도 전기를 보낼 수 있다. 단점은 전력효율(에너지효율)이 떨어지는 편으로, 최대 50%를 넘기 어렵다. 효율과 안전성 등의 문제로 현재는 거의 쓰이지 않는다.

그런데 최근 이 기술이 주목받고 있다. 당면한 인류 에너지 문제 해결의 한 가지 해결책이 될 수도 있다는 기대 때문이다. 우주에 태양광 패널이 달린 거대한 인공위성을 띄운 다음, 그 인공위성에서 전기를 생산해 지상에서 수신하면 어떻겠냐는 것이다.

태양광 발전은 지상에서도 할 수 있는데, 굳이 이런 복잡한 방법을 선택하는 이유가 무엇일까? 발전효율이 지상에 비해 엄청나게 높기 때문이다. 강렬한 태양빛을 받을 수 있고, 24시간 365일 발전이 가능하다. 우주에서 얻는 태양에너지는 지상의 최소 10배 이상이다. 전송과정에서 에너지 손실이 절반 정도 일어난다고 해도 지상에 비해 5배가량 효율이 높다는 뜻이다. 전력 생산에 필요한 지상 공간을 크게 절약할 수 있는 것도 큰 장점이다. 지상에 약 7~13km 넓이의 커다란 안테나만 있으면 된다.

현재 세계 각국은 우주 태양광 발전소 연구개발에 박차를 가하는 분위기다. 영국은 50여개 기업·연구조직들이 참여하는 ‘영국 스페이스 에너지 이니셔티브’를 출범하고 본격적인 연구 개발에 들어갔다. 2030~2040년대 사이에 우주 태양광 발전소를 실제로 설치할 계획이다. 일본은 2030년까지 1GW급 태양광 발전 위성을 우주에 올리겠다는 계획을 발표한 적이 있다. 원자력 발전소 1기와 맞먹는다. 중국도 2030년대 이후 GW급 대형 우주 발전소를 운영한다는 목표를 가지고 있다.

우주태양광발전이 정말로 현실화할지는 아직 알 수 없다. 그러나 대단히 매력적인 방법이며, 이론적으로 실현할 수 있는 방법이라는 것은 분명한 사실이다. 부디 지속적인 투자와 연구가 이뤄져 인류 에너지 문제 해결에 얼마나 큰 도움이 되길 기대해본다.

전승민 과학기술 전문 저술가