[심층 분석] 우주 '태양에너지' 끌어다 쓴다∙∙∙우주 태양광 발전소 본격 시동

[이넷뉴스]  전 세계 산업계의 대체에너지에 대한 강구가 늘고 있는 가운데 태양 에너지의 무한성에도 관심이 쏠리고 있다.

우주 공간에서는 지구와 달리 태양에너지 활용 가능성이 더욱 자유롭다. 낮과 밤의 개념이 없는 데다 대기 불안정과 같은 요소로부터 영향을 받지 않기 때문이다.

미국을 비롯해 중국, 일본 등은 태양 에너지의 무한성을 지구로 끌어올 수 있는 태양광 발전소 개발에 한창이다. 활발한 태양광 에너지 플랫폼이 대체 에너지 시장에서 갖는 의미와 한계점을 짚어본다.

◇ 에너지 고갈 우려 없어…친환경 에너지 무한 시대 기대

우주공간 속 태양 에너지의 가장 큰 특장점은 무한성이다. 에너지 고갈 우려가 없는 데다 지구의 기후 영향으로부터 자유롭기 때문에 굵직한 기업들의 투자도 활발하다. 최근 테슬라 등 모빌리티 산업계도 우주 시장 공략을 거듭하면서 우주 태양광 에너지 사용에 대한 접근성도 더욱 높아지고 있다.

이러한 가운데 우주 태양광 발전소 건립에 대한 본격적인 추진이 이뤄지고 있다. 미국 캘리포니아 공대 연구진들은 지난 2013년부터 태양광 발전 프로젝트를 진행해온 가운데 이르면 2023년 실제 태양광 발전소 플랫폼 테스트를 시연할 계획이라고 전했다.

해당 연구진들은 “태양광 에너지 활용성을 높이기 위한 각 계의 투자가 이어져 빠른 상용화를 기대할 수 있을 것”이라며 “태양광 에너지가 대체에너지로써 각 종 환경문제를 해결하도록 연구를 이어갈 것”이라고 전했다.

중국도 태양광 발전 프로그램에 다시 시동을 걸며 약 30년 내에는 태양광 에너지의 무한성을 최대한 활용할 것이라는 계획이다. 중국은 기존에 추진하던 우주 태양광 발전 프로그램이 현실성이 떨어진다는 판단 하에 개발을 중단한 바 있다. 하지만 전 세계 탄소중립 정책에 빗나가기 어려운 추세인 데다 대체 에너지 수요도 커지면서 우주 태양광 사업 추진이 불가피한 것으로 분석된다.

◇ 대기 전달 과정에서 70% 소실…전달 기술이 핵심

대체 자원의 무한성이라는 큰 특장점에도 넘어야 할 난제는 존재한다. 우주의 태양광 에너지를 지구까지 끌어오는 과정이 관건이다. 기존의 태양광 에너지는 대기에서 전달되는 과정에서 70% 이상의 소실률을 보여 한계점으로 지적되어왔다.

이러한 태양광 에너지 소실의 한계점을 무선 전송 기술로 극복해 나갈 전망이다. 최근 미국 캘리포니아 공대 연구진은 태양광 에너지를 마이크로파 레이저로 변환하는 시연을 선보였다. 태양광 에너지 자체를 지구로 직접 쏘는 방식이 아닌 대기에서의 에너지 소실을 최소화할 수 있는 마이크로파 빔 변환 방식을 채택한 것이다.

앞서 작년 5월에도 이미 미국 해군이 에너지 소실 없이 태양광 에너지의 지구 전송 방식을 한 차례 선보인 바 있다. 소형 모듈이 태양 전지로 구성되어 태양광 에너지를 저장하면 이를 마이크로파 빔 형태로 지구에 안정적으로 전송할 수 있도록 구성됐다.

아직은 소규모 태양광 에너지만 전송할 수 있지만 단기적으로는 2024년까지 대규모 태양광 에너지도 자유롭게 전송할 수 있도록 기술을 구축할 것이라는 계획이다.

중국도 에너지 빔 기술을 통해 에너지 소실을 극복할 전망이다. 중국은 2030년까지 자체적인 우주 태양광 발전소 건립을 추진 중인 가운데 조만간 태양광 에너지 빔 시연에 들어갈 계획이다.

◇ 방사능 문제도 우려…미중 간 우주시장 경쟁 각축

태양광 에너지의 안정적인 상용화를 위한 기술개발이 한창인 가운데 방사능 노출 위험도 우려되고 있다. 우주의 1GW급 발전소로부터 에너지가 지상에 노출되는데 이때 다량의 방사능 노출이 불가피하다는 지적이다.

중국 태양광 에너지 연구팀은 “우주에서 1GW급의 에너지가 지구로 전송될 때 수신지역 반경 최소 5km에는 사람의 거주나 통행이 이뤄질 수 없다”라고 경고했다. 새로운 대체 에너지 기술 등장과 함께 안정성 검토와 보완책이 반드시 수반되어야 한다는 목소리가 짙다.

태양광 에너지 산업에 있어 미국과 중국의 활발한 경쟁 구도도 엿볼 수 있다. 미중 간 무역전쟁 등 정치적 갈등이 장기적으로 이어지고 있는 가운데 미래 산업 시장 선점에도 기술패권경쟁도 계속될 것으로 보인다.

미중 양국이 대체 에너지 프로젝트를 위한 적극적인 투자를 이어가고 있는 가운데 유럽과 아시아 전반의 국가들 또한 태양광 에너지 기술개발에 영향세다. 칠레, 일본 등 유럽과 아시아 국가들도 약 30년 내에 태양광 에너지 상용화 목표를 밝히며 정부차원의 투자를 적극 촉진하고 있다. 국제기구의 장기적인 탄소중립 목표와 각 국들의 대체 에너지 기술 역량이 맞물려갈지 주목된다.

[이넷뉴스=문경아 기자] mka927@enetnews.co.kr