태양광 에너지를 극초단파로 바꿔 지구로 전송<br>50만 가구 사용 가능한 1GW 전력 생산
[서울경제 파퓰러사이언스] 전 세계 과학자들은 지난 수 십년 동안 지상이 아닌 우주에서 태양광 에너지를 모아 지구로 전송하는 기술 개발에 매진해왔다.
우주공간에는 대기가 존재하지 않아 날씨에 관계없이 하루 24시간, 1년 365일 태양광 활용이 가능하기 때문이다.
그런데 이웃나라 일본이 이 같은 꿈의 기술을 현실화하기 위한 기술개발에 두 팔을 걷어 붙였다.
최근 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)는 오는 2030년까지 우주공간에 태양광 발전용 인공위성을 띄울 계획이라고 밝혔다.
‘우주태양발전시스템(SSPS) 프로젝트’로 명명된 이번 계획의 핵심은 적도 3만6,000km 상공의 정지궤도에 태양광 발전이 가능한 위성을 쏘아 올리는 것.
이 위성은 궤도 진입 후 2.4km 길이의 태양전지 패널을 펼쳐 태양광 에너지를 수집, 태양전지에 저장하게 된다.
이렇게 생산된 전력을 지구로 전송하기 위해 JAXA는 극초단파 기술을 활용할 예정이다.
태양광 발전 위성에 별도의 컨버터를 장착, 태양전지 에너지를 극초단파로 전환한 다음 직경 2.4m의 송신기를 통해 지상의 수신기지로 보내는 방식이다.
극초단파의 경우 직진성이 강하고 비나 구름을 통과할 수 있다. 특히 무선전파 등에 의한 간섭도 받지 않아 생성된 에너지의 거의 대부분을 지구로 보낼 수 있다.
지상 수신기지에는 직경 50m의 거대한 정류 안테나들이 3.2km에 걸쳐 펼쳐져 있어 위성이 보낸 극초단파를 수신, 전기 에너지로 변환하게 된다.
JAXA의 계산에 따르면 수신기지 1곳에서만 약 50만 가구가 충분히 사용할 수 있는 1GW의 전력을 생산할 수 있다.
이는 일반적인 석탄발전소 전력 생산량의 2배에 달하는 수치다.
만일 위성에 극초단파 송신기를 여러 대 배치하면 동시에 다수의 지상 수신기지에 극초단파를 전송할 수도 있다.
위성 하나로 여러 도시에 전력을 공급할 수 있음은 물론 타국에 대한 전력 수출도 가능하다는 얘기다.
JAXA는 “지상 3만6,000km 상공에서는 지표면에 비해 태양광이 평균 8~10배나 강하다”며 “태양광 발전 위성은 이 막대한 에너지를 이용할 수 있는 차세대 친환경 발전기술”이라고 강조했다.
우주항공업계에서도 날이 갈수록 저렴해지고 있는 위성 발사 비용과 최근의 고유가 기조가 태양광 발전 위성의 실용성을 한층 높여주고 있다고 보고 있다.
그동안 태양광 발전 위성은 거대한 부품들을 우주로 보내 조립해야 하는 등 효용성에 비해 과도한 투자가 요구돼 현실성이 떨어진다는 평가가 있어왔다.
하지만 10년 전에는 450g의 물체를 우주로 보낼 때 약 1만2,000달러가 소요됐지만 지금은 5,000달러면 충분하고, 유가도 2005년 대비 2배나 올라 상업성을 갖출 만큼 비용 대비 효용성이 크게 높아진 상태다.
JAXA는 올해 말 52m 떨어진 직경 2m의 정류 안테나에 극초단파를 쏘아 직류 전류로 전환하는 지상실험을 실시할 예정이다.
이를 시작으로 오는 2013년경 발전용 위성을 지구 궤도에 올려놓은 뒤 2030년까지 지상을 포함한 전체 SSPS 네트워크 구축을 완료한다는 방침이다.
그런데 혹시라도 위성이 쏜 극초단파 에너지 빔이 목표를 빗나가 민간마을과 같은 엉뚱한 지역을 초토화시켜 버릴 위험성은 없을까.
JAXA는 위성이 정위치를 이탈하는 즉시 극초단파 송신을 중단하는 전자동 비상 정지시스템을 채용, 이 같은 우려를 불식시킬 계획이다.
