우주에 띄운 태양광발전소, 지구로 전기 쐈다

 

 

미국 '우주태양광' 실험 첫 성공 인공위성에 발전패널 탑재 

전기 만들어 전파로 전환 후 지구로 보내 다시 전기로 전환 지구보다 전력효율 8배

유럽, 중국, 일본 벌써 연구착수 한국은 개발계획조차 없어

 

 

미국이 우주에 띄운 태양광 패널을 이용해 만든 전기를 지구로 보내는 '우주 태양광발전' 실험에 세계 최초로 성공했다. 인공위성에 달린 태양전지판이 태양광을 전기로 바꾼 뒤 이를 전파형태로 전환해 지구로 쏜 것이다. 지구의 수신기가 이 전파를 성공적으로 수신했고, 수신한 전파를 지구에서 다시 전기로 전환하는 데도 성공했다. 24시간 친환경 전기를 생산하는 우주 태양광발전의 가능성을 입증했다는 평가가 나온다. 과학계에서는 전기 전공 효율화 등을 위한 향후 실험이 순조롭게 진행된다면 이르면 2040년께 우주 태양광발전 상용화가 가능할 것으로 보고 있다. 

 

13일 과학계에 따르면 미국 캘리포니아공대(칼텍)는 우주 태양광발전 시제품 '우주태양광전력시연기(SSPD)'가 마이크로파로 변환해 보낸 전기 신호를 수신하는 데 최근 성공했다. 우주 태양광발전을 연구하는 최준민 한국항공우주연구원 책임연구원은 "우주에서 에너지를 만들어 이를 무선으로 전송하는 데 성공한 것"이라며 "아주 작은 수준의 에너지지만 세계 최초 사례"라고 말했다. 

 

실제 지난 1월 발사돼 고도 550km의 지구 저궤도 상공을 돌고 있는 SSPD에는 태양광발전용 패널이 달려 있다. 위성 양쪽에 패널이 달려 있는데 한쪽 너비만 50m로 양쪽 너비로 보면 100m다. 칼텍 연구진은 2017년 제곱미터당 1kg미만의 태양전지를 넣을 수 있는 초경량 모듈을 만드는 데 성공했다. 위성무게는 50kg 정도에 불과하다. 무선으로 전력을 전송할 수 있는 빔 회로도 개발해 이를 위성에 설치했다. 

 

칼텍은 2013년 SSPD 개발 프로젝트를 시작했다. 과학자들의 도전에 투자가 잇따랐는데 이는 우주 태양광발전의 가능성 때문이다. 우주 공간에 도달하는 태양에너지는 제곱미터당 1360와트다. 하지만 이 에너지가 지구에 진입하면 대기 중 반사, 구름, 먼지 등으로 약해져 지상 1제곱미터에 도달하는 에너지는 300와트를 넘지 않는다. 우주 공간에서는 낮과 밤이 생기지 않아 사실상 무제한으로 태양빛을 이용할 수 있다. 지구에서의 태양광발전보다 약 8배 더 많은 전력을 생산할 수 있다는 게 연구진의 설명이다. 

 

세계 각국은 이 같은 전망과 가능성에 우주 태양광발전 실현 각축전을 벌이고 있다. 유럽은 우주 태양광발전 상용화 목표 시점을 2040년으로 잡았다. 태양광발전시설을 갖춘 1.7km 길이의 거대 위성 다수를 궤도에 띄우고 GW(기가와트)급 전력을 지상에 쏘는 기초기술은 2025년 확보하며, 2035년 시험발전소를 운영한 수 2040년 상용화한다는 계획이다. 

 

중국은 당장 2030년대부터 우주 태양광발전을 실현하겠다는 계획을 세웠다. 우선 2028년 우주 태양광 전력 전송 기술을 시연한다. 일본 역시 2050년 우주 태양광발전을 상용화한다는 목표를 설정했다. 

 

반면 한국은 국가 차원의 우주 태양광발전 기술 개발 계획이 사실상 전무하다. 한국항공우주연구원과 한국전기연구원 등 정부출연연구기관이 자체 예산으로 일부 연구를 진행하고 있는 것이 전부다. 

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According to the scientific community on the 13th, the United States has succeeded in the world's first experiment of sending electricity generated from solar panels launched into space back to Earth using solar power satellites. The artificial satellite with solar panels converted solar energy into electricity and transmitted it to Earth in the form of waves. The Earth's receiver successfully received the waves and converted them back into electricity. This experiment has demonstrated the possibility of generating environmentally friendly electricity from space 24 hours a day. Scientists believe that if future experiments for improving the efficiency of electrical transmission go smoothly, commercialization of space-based solar power could be possible as early as around 2040.

 

According to the report, the California Institute of Technology (Caltech) in the United States recently succeeded in receiving the electric signals sent via microwave from the space-based solar power demonstration device called Space Solar Power Demonstrator (SSPD). Choe Jun-min, a principal researcher at the Korea Aerospace Research Institute (KARI), who researches space-based solar power, stated that it was the first case in the world to succeed in creating energy in space and transmitting it wirelessly, albeit at a very small level.

 

The SSPD, which was actually launched in January and orbits the Earth at an altitude of 550 km in low Earth orbit, is equipped with solar panels for solar power generation. The satellite has panels on both sides, with a width of 50 meters on one side, and a total width of 100 meters when considering both sides. In 2017, Caltech researchers succeeded in developing an ultra-lightweight module that can accommodate solar cells weighing less than 1 kg per square meter. The weight of the satellite is only about 50 kg. A beam circuit for wireless power transmission was developed and installed on the satellite.

 

Caltech initiated the SSPD development project in 2013, and investment followed the challenges posed by scientists due to the potential of space-based solar power. Solar energy reaching the space environment from the sun is 1360 watts per square meter. However, when this energy enters the Earth, it weakens due to atmospheric reflection, clouds, dust, and other factors, resulting in less than 300 watts of energy reaching 1 square meter on the ground. In space, where there is no day and night, sunlight can be practically utilized without limitations. According to researchers, space-based solar power can produce approximately eight times more power than solar power generation on Earth.

 

Countries around the world are actively pursuing the realization of space-based solar power based on these prospects and possibilities. Europe has set its target year for commercializing space-based solar power to 2040. The basic technology of launching a large number of giant satellites equipped with solar power generation facilities, with a length of 1.7 km, into orbit and transmitting gigawatt-scale power to the ground will be secured by 2025, and a test power plant will be operated by 2035, leading to commercialization in 2040.

 

China has plans to realize space-based solar power as early as the 2030s. They plan to demonstrate the technology of transmitting solar power from space by 2028. Japan has also set a goal to commercialize space-based solar power by 2050.

 

On the other hand, South Korea has virtually no national-level plans for the development of space-based solar power technology. The Korea Aerospace Research Institute (KARI) and the Korea Electric Power Corporation Research Institute (KEPRI) are conducting some research with their own budgets.

 

 

 

 

 

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