정지궤도 위성에서 수집한 태양광(SBSP)으로 전력을 생산하면 유럽지역 재생에너지의 80%를 대체할 수 있다는 연구결과가 나오면서 '우주 태양광'이 무탄소 전력의 새로운 대안으로 떠오르고 있다.
21일 웨이 허(Wei He) 교수가 주도한 영국 킹스칼리지런던공학부 연구팀은 미국 항공우주국(NASA)이 2050년 넷제로 실현을 위해 연구한 '헬리오스타트 군집(Heliostat Swarm)'과 '간헐적 평면 배열(Mature Planar Array)' 설계를 활용한 '우주 태양광' 발전을 하면 유럽의 탄소중립을 앞당길 수 있을 뿐만 아니라 전력시스템 비용을 7~5% 절감할 수 있다는 연구결과를 제시했다. 배터리 사용량도 3분의2 이상 절감할 수 있는 것으로 나타났다.
이 우주 태양광 발전 시스템은 정지궤도 위성에서 거울과 같은 반사경을 사용해 태양광을 모은다. 수집된 태양광은 지구 관측소로 보내 전기로 전환시키는 것이다. 이 개념은 1968년 체코‑미국 항공우주공학자 피터 글레이저(Peter Glaser)가 우주 경쟁이 한창이던 시기에 처음 제안됐다가, 탄소중립을 해야 하는 시점에 다시 제기된 개념이다.
지상의 재생에너지는 날씨에 따라 변동이 심해서 안정적인 공급이 어렵다. 또 생산 비용도 들죽날죽이다. 특히 태양광은 일조시간에만 생산이 가능하고 밤이나 흐린 날씨에는 전력 생산이 불가능하다는 문제가 있다. 반면 우주 태양광은 날씨의 영향을 받지 않는 데다, 대기권 밖에서 기가와트급 전력을 지속적으로 공급받을 수 있다는 점에서 안정적 에너지원으로 꼽힌다.
웨이 허 교수는 "우주에서는 태양광 패널을 항상 태양을 향하도록 배치할 수 있으며, 이는 지구에서의 일일 발전량과 비교했을 때 효율적인 발전이 가능하다"면서 "우주에서는 태양 복사량이 지구 표면보다 높아 전력 생산에 이점이 있다"고 설명했다.
허 교수는 이같은 수준의 효율을 달성하려면 현재 나사가 개발한 두 가지 기술을 결합하고 활용해야 한다고 했다. 하나는 우주 태양광 설계 방식인 '헬리오스타트 스웜(heliostat swarm)'이고, 다른 하나는 '성숙한 평면 배열(Mature Planar Array)' 기술이다.
'헬리오스탯 스웜'은 수많은 거울이 중앙수신기로 햇빛을 반사시켜 이를 지구로 전송하는 시스템으로, 이는 날씨에도 연중 최대 99.7%의 전력을 공급할 수 있다. '성숙한 평면 배열'은 지구 반대쪽을 향한 평면 태양 전지판 배열과 지구를 향한 전파 방출기를 사용해 태양에너지를 전달하는 방식으로, 낮은 용량탓에 태양에너지를 약 60% 정도만 포집 가능하다.
호주 캔버라에 위치한 CSIRO 기후과학센터의 글로벌 탄소프로젝트 전무이사 및 선임연구원 펩 캐나델(Pep Canadell)은 "우주에서 태양광 패널을 통해 에너지를 전송하는 것은 탄소배출 제로를 달성하려는 우리의 노력에 훌륭한 해결책이 될 수 있다"고 평가했다.
이번 연구결과는 국제학술지 '줄(Joule)' 8월 21일자 온라인에 게재됐다.
Copyright @ NEWSTREE All rights reserved.
