외계인 기술 같은 ‘우주 태양광 발전소’ 2030년 가동
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2024.11.03 12:11
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영국 기업, 지구 궤도에서 태양광 발전 계획
인공위성에 태양 전지판 다수 붙여 전력생산
30㎿ 용량…전파에 실어 지상으로 무선 송전
우주에는 기상 현상·밤 없어 24시간 발전 장점
재사용 발사체로 운송 비용 감소…현실화 성큼
지상 태양광보다 전력량 2.4배
재사용 발사체 덕택에 현실화
지구 궤도에 떠 있는 복수의 ‘우주 태양광 발전소’가 자체 생산한 전력 에너지를 전파에 실어 지구의 특정 지역으로 송전하는 상상도. 우주에는 기상 현상과 밤이 없기 때문에 24시간 발전이 가능하다. 유럽우주국(ESA) 제공
#지구의 바다와 대륙이 발아래에 펼쳐진 고도 550㎞의 우주에서 우주비행사들이 버스만 한 원통형 기계를 앞에 둔 채 수리를 위해 진땀을 흘리고 있다. 기계의 정체는 천체 관측 장비인 허블우주망원경이다. 솜이불처럼 두꺼운 우주복을 입고 손과 팔을 정밀하게 움직여 예민한 전자장비를 고치는 일은 우주비행사들에게 고역 그 자체다.
한참을 씨름한 끝에 작업이 끝나갈 무렵, 지상 관제소에서 “임무 중지!”라는 다급한 무전이 날아든다. 부서진 인공위성에서 발생한 다수의 잔해가 총탄보다 8~9배 빠른 속도로 우주비행사들을 향해 날아들고 있는 사실이 포착된 것이다.
대피할 틈도 없이 잔해는 우주비행사들과 우주선을 향해 폭풍처럼 몰아친다. 생존자는 단 2명, 이들은 대파된 우주선을 뒤로하고 우주복에 달린 소형 추진 장치를 이용해 비슷한 고도에 떠 있는 국제우주정거장(ISS)으로 이동한다. 2013년 개봉한 미국 공상과학(SF) 영화 <그래비티> 도입부다.
영화 속에서 우주비행사들이 생존의 희망을 품고 향한ISS는 실존하는 시설이다. 길이가 109ｍ다. 우주에 올라간 인공 물체 가운데 가장 크다. 여기에서 우주비행사들은 수개월씩 연구하고, 먹고, 잔다. 그런데 2030년에ISS보다 훨씬 거대한 인공 물체가 우주로 올라간다. 그런데 용도가 특이하다. 바로 ‘우주 태양광 발전소’다.
지난달 말 영국 기업 스페이스 솔라는 2030년 지구 궤도에 우주 태양광 발전소를 띄워 아이슬란드 현지에 전력을 공급할 계획이라고 회사 공식자료를 통해 발표했다. 현재 인류는 모든 전기를 지구에서 만든다. 재생에너지든 화석에너지든 발전소는 땅과 바다, 강에 존재한다. 우주 태양광 발전은 인류 역사상 유례가 없는 새로운 공간에서 전기를 만들려는 첫 시도다.
스페이스 솔라가 계획한 우주 태양광 발전소 길이는 무려 400ｍ다.ISS길이의 약 4배다. 거대한 덩치에는 이유가 있다. 우주 태양광 발전소는 동체에 태양 전지판을 붙여 전력을 생산하는 방식으로 운영되기 때문이다. 동체는 크면 클수록 좋다는 뜻이다. 중량은 64t이다.
발전 용량은 30메가와트(㎿)다. 대형 풍력 발전기 2기와 맞먹는다. 스페이스 솔라는 2036년까지 우주 태양광 발전소를 추가로 띄워 총 1기가와트(GW) 발전 용량을 실현할 예정이다. 원자력발전소 1기와 비슷한 능력이다.
지구에도 빈 땅이 많은데 구태여 우주에 태양광 발전소를 띄우려는 이유는 뭘까. 무엇보다 우주에서는 지상에서처럼 구름이 햇빛을 가려 전기를 만들지 못 하는 일이 없어서다. 우주에는 대기가 없기 때문에 당연히 구름 같은 기상 현상이 있을 수 없다.
게다가 비행 궤도를 조정하면 우주 태양광 발전소가 늘 햇빛을 바라보게 할 수 있다. 결과적으로 구름도, 밤도 없는 곳에서 우주 태양광 발전소는 쉬지 않고 24시간 돌아간다는 얘기다. 스페이스 솔라는 “지상 태양광 발전소보다 연간 2.4배 많은 전력을 생산할 수 있다”고 밝혔다.
우주 태양광 발전소에서 생산한 전기는 전파의 일종인 마이크로파에 실려 지표면의 안테나로 무선 송전된다. 우주와 지표면 사이는 워낙 멀기 때문에 전선을 쓸 수 없어 나온 대안이다.
사실 우주 태양광 발전소는 미국과 옛 소련, 유럽 등에서 20세기부터 꾸준히 연구해 왔다. 지금에서야 실용화에 속도가 붙은 데에는 이유가 있다. 로켓 발사 비용이 낮아져서다.
핵심은 미국 민간기업 스페이스X다. 스페이스X는 2010년대 후반 재사용 발사체, 즉 여러 번 쏘는 로켓을 상업화했다. 대표 발사체 ‘팰컨9’으로 고도 수백㎞에 이르는 지구 저궤도에 물체를 올리려면 현재 1㎏당 2000달러(약 276만원)가 필요하다. 한 번 쏘고 버리는 다른 우주기업의 1회용 발사체와 비교하면 발사 비용이 10~30%에 불과하다.
스페이스X가 지난달 5차 시험발사한 초대형 재사용 발사체 ‘스타십’은 더 싸다. 150t 화물을 지구 저궤도로 옮길 수 있는 스타십의 1㎏당 발사 비용은 2030년대 수백달러(수십만원), 2040년에는 100달러(약 13만원) 이하가 될 가능성이 크다고 미국 경제계와 학계는 전망한다.
다만 우주 태양광 발전소는 지구 저궤도보다 정지궤도(고도 3만6000㎞) 주변에서 운영될 가능성이 크다. 지상에 안정적으로 송전을 하기 위한 최적 고도라서다. 정지궤도는 지표면에서 멀기 때문에 저궤도보다 발사 비용이 높다. 그렇다고 해도 여전히 어떤 1회용 발사체보다 싸다. 스페이스 솔라는 “우주 태양광 발전소는 지구 궤도에서 자율적으로 움직이는 로봇이 조립할 예정”이라며 “유지·보수 또한 로봇이 맡을 것”이라고 밝혔다.
#지구의 바다와 대륙이 발아래에 펼쳐진 고도 550㎞의 우주에서 우주비행사들이 버스만 한 원통형 기계를 앞에 둔 채 수리를 위해 진땀을 흘리고 있다. 기계의 정체는 천체 관측 장비인 허블우주망원경이다. 솜이불처럼 두꺼운 우주복을 입고 손과 팔을 정밀하게 움직여 예민한 전자장비를 고치는 일은 우주비행사들에게 고역 그 자체다.
한참을 씨름한 끝에 작업이 끝나갈 무렵, 지상 관제소에서 “임무 중지!”라는 다급한 무전이 날아든다. 부서진 인공위성에서 발생한 다수의 잔해가 총탄보다 8~9배 빠른 속도로 우주비행사들을 향해 날아들고 있는 사실이 포착된 것이다.
대피할 틈도 없이 잔해는 우주비행사들과 우주선을 향해 폭풍처럼 몰아친다. 생존자는 단 2명, 이들은 대파된 우주선을 뒤로하고 우주복에 달린 소형 추진 장치를 이용해 비슷한 고도에 떠 있는 국제우주정거장(ISS)으로 이동한다. 2013년 개봉한 미국 공상과학(SF) 영화 <그래비티> 도입부다.
영화 속에서 우주비행사들이 생존의 희망을 품고 향한ISS는 실존하는 시설이다. 길이가 109ｍ다. 우주에 올라간 인공 물체 가운데 가장 크다. 여기에서 우주비행사들은 수개월씩 연구하고, 먹고, 잔다. 그런데 2030년에ISS보다 훨씬 거대한 인공 물체가 우주로 올라간다. 그런데 용도가 특이하다. 바로 ‘우주 태양광 발전소’다.
지난달 말 영국 기업 스페이스 솔라는 2030년 지구 궤도에 우주 태양광 발전소를 띄워 아이슬란드 현지에 전력을 공급할 계획이라고 회사 공식자료를 통해 발표했다. 현재 인류는 모든 전기를 지구에서 만든다. 재생에너지든 화석에너지든 발전소는 땅과 바다, 강에 존재한다. 우주 태양광 발전은 인류 역사상 유례가 없는 새로운 공간에서 전기를 만들려는 첫 시도다.
스페이스 솔라가 계획한 우주 태양광 발전소 길이는 무려 400ｍ다.ISS길이의 약 4배다. 거대한 덩치에는 이유가 있다. 우주 태양광 발전소는 동체에 태양 전지판을 붙여 전력을 생산하는 방식으로 운영되기 때문이다. 동체는 크면 클수록 좋다는 뜻이다. 중량은 64t이다.
발전 용량은 30메가와트(㎿)다. 대형 풍력 발전기 2기와 맞먹는다. 스페이스 솔라는 2036년까지 우주 태양광 발전소를 추가로 띄워 총 1기가와트(GW) 발전 용량을 실현할 예정이다. 원자력발전소 1기와 비슷한 능력이다.
지구에도 빈 땅이 많은데 구태여 우주에 태양광 발전소를 띄우려는 이유는 뭘까. 무엇보다 우주에서는 지상에서처럼 구름이 햇빛을 가려 전기를 만들지 못 하는 일이 없어서다. 우주에는 대기가 없기 때문에 당연히 구름 같은 기상 현상이 있을 수 없다.
게다가 비행 궤도를 조정하면 우주 태양광 발전소가 늘 햇빛을 바라보게 할 수 있다. 결과적으로 구름도, 밤도 없는 곳에서 우주 태양광 발전소는 쉬지 않고 24시간 돌아간다는 얘기다. 스페이스 솔라는 “지상 태양광 발전소보다 연간 2.4배 많은 전력을 생산할 수 있다”고 밝혔다.
우주 태양광 발전소에서 생산한 전기는 전파의 일종인 마이크로파에 실려 지표면의 안테나로 무선 송전된다. 우주와 지표면 사이는 워낙 멀기 때문에 전선을 쓸 수 없어 나온 대안이다.
사실 우주 태양광 발전소는 미국과 옛 소련, 유럽 등에서 20세기부터 꾸준히 연구해 왔다. 지금에서야 실용화에 속도가 붙은 데에는 이유가 있다. 로켓 발사 비용이 낮아져서다.
핵심은 미국 민간기업 스페이스X다. 스페이스X는 2010년대 후반 재사용 발사체, 즉 여러 번 쏘는 로켓을 상업화했다. 대표 발사체 ‘팰컨9’으로 고도 수백㎞에 이르는 지구 저궤도에 물체를 올리려면 현재 1㎏당 2000달러(약 276만원)가 필요하다. 한 번 쏘고 버리는 다른 우주기업의 1회용 발사체와 비교하면 발사 비용이 10~30%에 불과하다.
스페이스X가 지난달 5차 시험발사한 초대형 재사용 발사체 ‘스타십’은 더 싸다. 150t 화물을 지구 저궤도로 옮길 수 있는 스타십의 1㎏당 발사 비용은 2030년대 수백달러(수십만원), 2040년에는 100달러(약 13만원) 이하가 될 가능성이 크다고 미국 경제계와 학계는 전망한다.
다만 우주 태양광 발전소는 지구 저궤도보다 정지궤도(고도 3만6000㎞) 주변에서 운영될 가능성이 크다. 지상에 안정적으로 송전을 하기 위한 최적 고도라서다. 정지궤도는 지표면에서 멀기 때문에 저궤도보다 발사 비용이 높다. 그렇다고 해도 여전히 어떤 1회용 발사체보다 싸다. 스페이스 솔라는 “우주 태양광 발전소는 지구 궤도에서 자율적으로 움직이는 로봇이 조립할 예정”이라며 “유지·보수 또한 로봇이 맡을 것”이라고 밝혔다.
이정호 기자 [email protected]
댓글 26
/ 1 페이지
비천사님의 댓글
실험적인 것은 괜찮지만, 안그래도 열평형 문제로 온난화가 진행중인 지구에 더 많은 에너지를 내려보내면 큰문제를 일으키겠네요.
오일팡행주님의 댓글의 댓글
@비천사님에게 답글
제가 잘 몰라서 여쭈어 보는겁니다.
열평형이라는게 에너지 쪽으로도 해당이 되는걸까요?
열평형이라는게 에너지 쪽으로도 해당이 되는걸까요?
한줄두줄님의 댓글의 댓글
@비천사님에게 답글
저도 보자마자 심히 우려됩니다. 지구경계 외부의 에너지를 지구로 가져오는 일인데. 당장에 핵융합이 답이 아닌 이유가 에너지 축적인데.. 어쩌려고 그러나 몰라요. 부채를 가중시키는 꼴 아닐지.
기술다양성 보유와 실현에 목적이라면 좋지만
확대되는건 좀;;
기술다양성 보유와 실현에 목적이라면 좋지만
확대되는건 좀;;
소리탐정님의 댓글의 댓글
@비천사님에게 답글
그거보다 현재는 온실가스가 더 문제니까
필요해 보여요.
에너지가 더 들어와도 다시 지구 복사에너지로 나가지요.
다만, 온실가스로 인한게 문제죠.
필요해 보여요.
에너지가 더 들어와도 다시 지구 복사에너지로 나가지요.
다만, 온실가스로 인한게 문제죠.
박하사탕님의 댓글의 댓글
@비천사님에게 답글
저도 딱 그 생각... 지구 온난화 가속화되지 않을까.. 걱정입니다.
시커먼사각님의 댓글
레이저같은 지향성 빔도 아닌 마이크로파로 고에너지를 전송하면 확산 때문에 지상안테나 주변에 문제가 생기지 않을까요?
아름다운풍경님의 댓글
지상으로 전기를 전달하는 데 소모되는 복잡성과 비용 그리고 열평형 문제등을 고려해 볼 때 차라리 태양광 발전소와 같이 데이터센터를 공전시켜서 전기를 거기서 다 소모하게 하는 것이 어떨런지 ???
배트매니아님의 댓글
단위면적당으로 치면 우주공간에서 생상하는게 2.4배겠지만. 마이크로웨이브 전송이 얼마나 효율일지는 나와있지는 않아서
마이크로웨이브 전송 효율이면 지상에서 생산하는게 훨씬 쌀거 같은 느낌입니다.
마이크로웨이브 전송 효율이면 지상에서 생산하는게 훨씬 쌀거 같은 느낌입니다.
루나님의 댓글
원자로 1기 정도의 용량을 설비해서 사용할 수 있다고 하면 정말 대단한거 아닌가요? 놀랍네요 전기를 무선으로 주고받는다니.. 물론 지금도 무선 충전기를 사용중이지만 참으로 놀랍습니다.
개장수님의 댓글
세상의 과학기술은 상상을 초월할 정도로 현실화되고있는데 동네 주정뱅이 깡패 같은 ㄴ이 이 나라의 대똥령이라고 설치고있으니...
진짜시인님의 댓글
미래소년 코난에서 사용된 기술이군요.
라나 할아부지..
동일한 문제 생기면 제 손주가 포비되나요? 잉?
라나 할아부지..
동일한 문제 생기면 제 손주가 포비되나요? 잉?
6K2KNI님의 댓글
마이크로파로 전력전송을하면 전자레인지 뚜껑열어놓고 돌리는거랑 다를바가 없지 않아요?
수신 안테나에 정조준 못하면 주변은 물분자 회전 진동에 의해 다 익어버립니다.
대기중의 물분자도 영향을 받으므로 손실이 커질 것이고요..
물분자 뿐만 아니라 전기쌍극자로 구성된 분자는 다 회전, 진동하면서 열로 손실되는 양이 장난 아닐건데 어떻게 전송할려는지 모르겠네요.
수신 안테나에 정조준 못하면 주변은 물분자 회전 진동에 의해 다 익어버립니다.
대기중의 물분자도 영향을 받으므로 손실이 커질 것이고요..
물분자 뿐만 아니라 전기쌍극자로 구성된 분자는 다 회전, 진동하면서 열로 손실되는 양이 장난 아닐건데 어떻게 전송할려는지 모르겠네요.
뱃살꼬마님의 댓글
음... 저 기술의 가장 큰 문제점은 초 고 에너지의 전파로 에너지를 지상 전송하는 부분인데요. 저 정도 에너지면 아마도 인류가 단 한번도 전파로 전송해 본적이 없을겁니다. 그로 인해 어떤 문제가 발생할지도 전혀 연구된 것이 없을거고요. 그 근처는 전부 비행 금지 및 주거 금지 지역으로 정해야 할텐데 저게 허가가 난다고요? 그럴리가 없을텐데요.
MarginJOA님의 댓글의 댓글
@뱃살꼬마님에게 답글
기사만 봐서는 저거 하고싶은 회사가 우리가 한다! 라는거지
나라에서 어 해! 라고 했단 이야긴 없네요.. ㅋㅋ
나라에서 어 해! 라고 했단 이야긴 없네요.. ㅋㅋ
폴셔님의 댓글
마이크로파로 전력을 전송한다는게 전혀 이해가 안되네요
인체나 자연에 영향이 없을 수 가 있나 궁금해 집니다
인체나 자연에 영향이 없을 수 가 있나 궁금해 집니다
부서지는파도처럼님의 댓글