우주 태양광 발전 시스템 구축은 가능할까

로켓 공학의 기초를 놓은 러시아 과학자인 콘스탄틴 치올콥스키(Eduardovich Tsiolkovsky)가 1920년 고안한 우주에 거대한 발전소를 만들어 지구에 대량 에너지를 공급한다는 아이디어는 오랫동안 SF 작가 밖에 주목하지 않았다. 하지만 기후 변화가 문제시되는 최근에는 과학자들이 실현을 위해 움직이기 시작하고 있다. 이런 우주에서 태양광 발전은 실현 가능할까.

우주에서 태양광 발전을 하는 건 많은 장점이 있다. 태양광 발전 시설의 큰 약점은 반나절 밖에 태양광을 얻을 수 없고 빛이 닿는 각도에 따라 발전 효율이 달라진다는 것이다. 하지만 우주 발전 시설을 이용하면 항상 태양을 계속 같은 궤도에서 돌 수 있다. 또 지구상에선 대기가 태양 일부가 반사되지만 우주라면 더 많은 태양광을 얻을 수 있다.

하지만 태양광 발전 시설과 대규모 구조물을 어떻게 조립, 발사하느냐 과제가 남아 있다. 충분한 에너지를 산출할 수 있는 태양광 발전소는 축구장 1,400개 분량에 해당하는 10km² 면적을 필요로 할 수 있고 이만한 시설을 로켓으로 발사하는 비용도 엄청나다.

과학자에 의해 제안된 해결책 중 하나가 소형 위성 수천 개와 결합해 대형 태양광 발전 시설을 구성하는 것이다. 2017년 캘리포니아공과대학 연구팀이 솔라패널 수천 개로 이뤄진 모듈형 태양광 발전 시설을 설계하고 있다. 이 설계에 사용하는 태양전지 패널은 1m²당 불과 280g 초경량이다.

또 최근에는 태양과 빛 이온을 반사하고 돛을 이용한 솔라 세일도 개발되고 있다. 영국 리버풀대학은 대양전지를 끼워 넣을 수 있고 접는 가볍고 반사율이 높은 돛을 3D프린터로 제조한 태양광 발전 시설이 되는 솔라 세일을 만드는 방법을 연구하고 있다.

또 우주에서의 발전은 만든 전기를 어떻게 지구에 전송하는 문제도 있다. 가장 현실적 해결책은 태양광 발전으로 생산 전기를 마이크로파나 레이저로 변환해 지상에 보내는 것이다. 최근 중국에서도 전력 무선 전송 기술에 대한 연구가 최근 활발해지고 있으며 2050년까지 최대 2GW 전력을 지구로 전송하는 걸 목표로 오메가(Omega) 시스템 설계를 목표로 하고 있다. 실제로 중국 태양광 패널 제조업체 출하량 세계 1위인 징코솔라(jinkosolar)는 중국항천과기집단과 공동으로 우주 태양광 발전 기술 개발에 착수하겠다고 2020년 1월 발표한 바 있다.

우주에 태양광 발전 시설을 만들어 지구에 보낸다는 100년 전 아이디어는 기술 진보에 의해 조금씩 꿈에서 현실이 되어가고 있을지 모른다. 우주에서 태양광 발전 시설 개발에 시간과 노력을 기울이고 있으며 언젠가 기후 변화와의 싸움에서 중요한 도구가 될지도 모른다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.