"우주에 거대한 태양광 발전소를 건설한다"

우주태양광발전이 새로운 대체에너지 기술로 주목받고 있다.

우주태양광발전은 화력이나 원자력 등에 비해 환경오염 유발이 적어
클린에너지 기술로도 관심을 모으고 있다.

우주태양광발전은 우주공간에 태양발전위성을 쏘아올린 후 거기에서 얻은
전력을 무선으로 송전해 지상에서 이용하는 시스템이다.

이것이 실현된다면 인류는 무한한 클린에너지원을 얻을 수 있게 된다.

일본정부는 지난 90년 휴스턴 서미트에서 제안한 "지구재생계획"에서
앞으로 1백년동안에 걸쳐 지구환경을 재생하기 위한 에너지 기술로 핵융합과
우주태양발전을 꼽았다.

현재 우주태양발전 기술은 일본과 미국을 중심으로 활발히 연구되고 있다.

<> 미국의 우주태양발전 계획 =70년대의 오일쇼크를 계기로 미국은 에너지
위기에 대처하기 위해 우주태양발전 연구를 미항공우주국(NASA)의 협력을
얻어 76년부터 시작했다.

당시 연구된 발전위성은 가로 10km, 세로 5km의 거대한 것이었다.

연간 2기씩 30년간 총 60기를 쏘아올려 1기당 5백만kW의 전력을 생산한다는
계획.

연구결과 기술적인 어려움은 없었지만 막대한 건설비용 문제가 지적되면서
80년대들어 연구는 중단되고 말았다.

그러나 지구환경문제에 대한 관심이 높아지면서 90년대들어 우주태양발전이
다시 연구되기 시작했다.

일본의 경우 90년대초 "지구재생계획"의 하나로 우주태양발전을 채택해
"SPS2000"으로 불리는 우주태양발전시스템의 실용화 연구팀을 발족했다.

98년에는 과학기술청에 우주태양발전 검토위원회가 설치돼 안전성과 경제성
을 중심으로 현실가능성이 검토하고 있다.

<> 일본의 SPS2000 계획 =SPS2000은 늦어도 2010년까지 지구의 적도궤도상을
도는 출력 1만kW급의 태양광발전위성을 쏘아올린다는 계획이다.

SPS2000 태양발전위성은 직경 3백36m의 정삼각주 모양으로 총무게는 2백40t
에 달한다.

고도는 지상 1천1백km로 2개 면에는 태양전지판을 부착하고 나머지 면에는
지상으로 마이크로파를 전송하는 안테나가 설치된다.

태양전지로는 양산하기 쉽고 가벼우며 유연성이 뛰어난 "아모퍼스(비정질)
실리콘태양전지"를 사용할 계획.

태양전지로 발전되는 전력은 마이크로파로 변환돼 지상에 보내진다.

현재 기술로는 1백W의 직류전력을 마이크로파로 변환하면 에너지효율은
30%정도 떨어진다.

지상에는 마이크로파를 수신하기 위해 "렉티어"로 불리는 안테나가 설치
된다.

이 안테나는 마이크로파로 송전된 에너지의 70%정도를 전력으로 변환할수
있다.

따라서 SPS2000에서는 태양전지 패널에서 발전하는 전력의 50%정도를 지상
에서 이용할 수 있게 된다.

마이크로파의 에너지를 대부분 송전받기 위해서는 직경 2km 정도의 안테나
설비가 필요하다.

그러나 실제 SPS2000의 마이크로파를 수신할 수 있는 지역은 북위 3도~남위
3도의 지역으로 한정된다.

이미 탄자니아 브라질 인도네시아 파푸아뉴기니아 몰디브 말레이시아
등에서는 렉티어 건설을 위한 예비조사가 진행되고 있다.

<> 실현가능성은 어느정도인가 =현재 인공위성을 제조하는데 드는 비용은
t당 대략 1백억엔(1천억원)이다.

따라서 기존의 우주기술로 2백40t짜리 SPS2000 위성을 만들 경우 약
2조4천억엔이 소요된다.

그러나 SPS2000 프로젝트에서는 마이크로파나 아모퍼스태양전지 등을 사용
하기 때문에 코스트를 1백분의 1로 낮추는게 가능하다는 것.

또 현재 위성발사비용은 고도가 낮은 지구궤도로 쏘아올릴 경우 t당 1백억엔
정도이다.

SPS2000은 무게가 2백40t이기 때문에 발사 총비용은 2천4백억엔이 든다.

일본 과기청이 96년 각분야 전문가 4천명을 대상으로 설문조사한 "기술예측
조사"에 따르면 2014년에는 발사로켓에 의한 우주운송비용이 현재의 10분의
1 정도로 낮아질 것으로 예측했다.

따라서 제조나 발사비용을 낮춘다면 실현가능성은 충분한 것으로 보인다.

<> 우주태양발전은 유용한 시스템인가 =우주태양발전은 지상태양발전보다
전력효율이 높을뿐 아니라 지구온난화의 원인이 되는 이산화탄소 배출량도
휠씬 낮다.

96년 게이오대학의 요시오카 교수는 태양발전위성의 수명을 30년으로 상정
하고 화력과 원자력발전 등 다른 발전방식과 이산화탄소 배출량을 비교했다.

그 결과 kW당 이산화탄소 배출량은 우주태양발전 시스템이 17g, 석탄화력이
1천2백25g, 석유화력이 8백46g, 액화천연가스화력이 6백31g, 원자력이
22g이었다.

우주태양발전의 경우 이산화탄소는 로켓을 쏘아올리는데 사용되는 연료에서
발생한다.

< 정종태 기자 jtchung@ >

[ 태양광발전의 원리 ]

태양발전위성 아이디어는 68년 미국의 피터 그레이서 박사에 의해 처음
제안됐다.

정지궤도상에 위성을 쏘아올려 태양전지로 얻은 전력을 마이크로파를
이용해 지상으로 보낸다면 인류는 무궁한 클린에너지를 얻을 수 있다는
주장이었다.

정지궤도상의 태양광에너지는 지상에서보다 1.4배정도 강하다.

태양광발전위성은 지구 그림자에 가리는 "식"의 기간을 제외하면 밤낮의
구별없이, 기후나 계절에도 좌우되지 않고 발전할 수 있다는 장점이 있다.

이 때문에 우주에서는 지상에서보다 10배정도 많은 태양에너지를 얻을 수
있게 된다.

우주에서 발전하는 전력은 마이크로파에 의해 지상으로 보내진다.

송전에 사용되는 마이크로파는 광전자파의 일종으로 위성방송과 휴대전화
등에 이용되고 있는 파장이다.

( 한 국 경 제 신 문 1999년 4월 7일자 ).