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3일 니혼게이자이신문에 따르면 일본 경제산업성으로부터 사업을 위탁받은 재단법인 우주시스템개발이용추진기구(JSS)는 4일 우주 태양광 발전을 위한 기초 테스트를 실시한다. 항공기에 송전 패널을 부착해 57㎞ 상공에서 전파를 보내면 지상에 설치된 13기의 장치에서 수신을 시도할 예정이다.
우주 태양광 발전은 우주에서 태양 빛과 열에너지를 전기로 변환해 지구로 무선 전송하는 기술로, 1960년대 미국에서 처음으로 제시됐다. 태양에너지를 전자기파로 바꾼 뒤 지상 렉테나(전파를 흡수해 직류 전력으로 변환하는 안테나)로 보내고 이를 다시 전기로 전환한다. 일반적으로 전파는 확산하는 성향을 보이지만, 빔 형태로 쏘아 흩어지는 것을 방지한다.
3만 6000㎞ 상공에 태양광 패널을 띄워 발전을 하기 때문에 동일 면적 기준 지상보다 최소 10배 이상 효율로 태양광 에너지를 이용할 수 있다. 우주 공간에서 발전이 이뤄지기 때문에 야간이나 악천후의 영향을 받지 않으며 이산화탄소도 발생하지 않는다.
전 세계적으로는 미국 캘리포니아공대 연구팀이 유일하게 지난해 우주 공간의 위성에서 지상으로 에너지를 보내는 실험에 성공했다. 중국이나 유럽에서도 우주 태양광 발전을 위한 대규모 프로젝트가 진행되고 있다.
JSS의 이번 테스트는 항공기에서 보낸 전파가 의도한대로 지상에 도달하는지 확인하는 작업이다. 테스트가 성공하면 내년부터는 우주 공간에서 전파를 보내 지상에서 수신을 시도하는 실증 단계로 넘어간다. 이번 테스트에서 얻은 데이터를 토대로 우주 공간에서 전달하는 송전 효율을 추정할 수 있기 때문이다. 이와 관련, 일본에서 진행된 기존 송전 실험은 수십미터 실증에 머물러 있다고 니혼게이자이는 설명했다.
JSS 위성개발 사업 본부의 야나가와 유키 부본부장은 “우주 태양광 발전이 앞으로 (충분히) 실현할 수 있는 기술이 됐다고 보여주고 싶다”며 포부를 밝혔다. 일본은 경산성 주도 프로젝트를 통해 사회 변화를 이끄는 혁신 기술, 이른바 요소 기술을 개발하고 있다.
다만 실증 단계에 진입하면 테스트 난이도가 급격히 오른다. 우선 150kg 정도의 위성에 태양전지와 송전안테나를 일체화한 패널을 탑재해 실험을 할 수 있는 여건을 마련해야 하기 때문이다. 위성으로부터 지상으로의 송전을 실증하더라도 효율이나 비용 등을 고려하면 상용화까진 아직 갈 길이 멀다.
예를 들어 원자력 발전소 1기분에 상당하는 100만kW급 전력을 얻으려면 2㎢의 태양광 패널이 필요한데, 자재 무게만 1만t에 이르며, 로켓을 통한 운반 비용을 고려하면 건설비는 1조엔(약 9조 3469억원)을 웃돈다.
니혼게이자이는 “일본은 일찌감치 이 분야의 연구를 선행했다. 1980년대에 우주 공간에서 로켓을 분리한 뒤, 분리된 두 기체 사이에서 마이크로파를 송·수신했다. 우주 공간에서의 실증은 세계 최초였다”며 “높은 효율로 송전할 수 있는 기술을 실증해 우위성을 확립한다면, 국제적으로도 다시 존재감을 나타낼 수 있을 것”이라고 기대했다.
