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2015년 JAXA 과학자들은 50m 이상 떨어진 전기 주전자에 전력을 공급할 수 있는 에너지인 1.8KWh의 전력을 무선으로 성공적으로 전송함으로써 기술적 돌파구를 마련했다. 이후로도 일본은 우주 태양광을 지구로 보내는 기술 개발에 투자를 지속해왔다.
닛케이 보도에 따르면 일본은 이르면 2025년 우주에서 태양 에너지를 발사하는 프로젝트를 시도할 것으로 알려졌다. 궤도에 있는 작은 위성을 통해 태양광 패널을 설치하고 그런 다음 어레이가 수집한 태양 에너지를 모아서 수백 마일 떨어진 지상 수신 스테이션으로 전송하는 프로젝트를 시현하려는 것이다.
◇지구에 에너지를 보내는 태양광 사업
지구에 에너지를 보내기 위해 태양 전지판과 마이크로웨이브를 사용하려는 사업을 모색한 것은 1968년에 처음 제안되었다. 그 이후로 미국과 중국을 포함한 몇몇 국가에서 이 아이디어를 추구하는 데 시간과 돈을 들였다.
이 기술은 궤도 태양 전지판이 잠재적으로 무제한 재생 가능 에너지 공급을 할 수 있어 매력이다. 우주에서 태양 전지판은 24시간 에너지를 수집할 수 있으며 마이크로파를 사용하여 생성된 전력을 방출하므로 구름도 큰 문제가 되지 않는다.
우주에서 태양광을 이용해 전기를 생산하고 지구로 보내는 프로젝트는 우주 태양광 발전(Space Solar Power, SSP)이라고 한다. SSP는 지구 환경 문제와 에너지 부족 문제를 해결할 수 있는 잠재력이 있는 기술이다. 미국, 중국, 일본, EU 등 여러 국가에서 연구개발이 진행하고 있다.
SSP는 실제 온실가스를 배출하지 않는 친환경적인 기술이며, 24시간 내내 태양광을 받을 수 있어 에너지 부족 문제 해결에 도움이 된다. 전력을 무선으로 지구로 전송할 수 있어서 전력 수송에 따른 문제도 없다.
미국은 SSP에 가장 앞서 있는 국가 중 하나이다. 미국은 2018년부터 ‘우주 태양광 발전 실증 프로젝트’를 진행하고 있다. 2025년까지 지구 저궤도에 태양광 발전 위성을 발사할 계획이다.
중국은 2020년 ‘우주 태양광 발전 100GW 프로젝트’를 발표했으며, 2050년까지 100GW 규모의 우주 태양광 발전소를 건설할 계획이다.
일본은 2021년 ‘우주 태양광 발전 1GW 프로젝트’를 발표했으며, 2030년까지 1GW 규모의 우주 태양광 발전소를 건설할 계획이다. EU는 2022년에 ‘우주 태양광 발전 200GW 프로젝트’를 발표했으며, 2050년까지 200GW 규모의 우주 태양광 발전소를 건설할 계획이다.
SSP는 아직 개발 초기 단계에 있으며, 많은 기술적인 난제들이 남아 있다.
일본의 부담도 마찬가지다. 일련의 궤도 태양 전지판을 성공적으로 우주에 배치하더라도 1GW의 전력 또는 원자로 하나의 출력을 생성해야 한다. 이런 규모의 어레이를 생산하는 데 현재 기술로는 약 70억 달러가 투입된다.
태양광 어레이는 태양전지를 모아 만든 하나의 판(모듈)을 여러 장 연결한 태양광 설비이다. 태양전지는 태양 빛을 받아 전기를 생산하는 장치이며, 어레이는 여러 개의 태양전지를 연결해 더 많은 전기를 생산할 수 있다.
어레이는 태양광발전소의 핵심 설비로 크기와 형태는 태양광발전소 성능에 큰 영향을 미친다.
일본이 2025년 우주에서 태양 에너지를 발사하는 프로젝트를 시도하겠다고 알려진 것은 어레이 개발에 혁신이 일어나고 있다는 말이 된다.
우주 태양광 에너지 개발에서 미국은 무선 전력 전송 기술에, 중국은 태양 전지판의 효율을 높이는 기술에, 일본은 태양 전지판 경량화 기술 개발에, EU는 우주 태양광 발전소의 건설 비용 절감 기술에 강점을 보여 왔다.
박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com
