[과·기·부] ‘우주태양광발전’ 가능성은?

[앵커]

어려운 과학기사를 쉽게 풀어보는 '과학기사를 부탁해' 과·기·부 순섭니다.

'엑소'라는 이름으로 활동 중인 과학커뮤니케이터 이선호 님과 함께합니다.

오늘은 어떤 과학 기사 가져오셨습니까?

[답변]

오늘은 우주에서 태양광 에너지를 저장하는 '우주태양광발전' 기술에 대한 건데요.

본론으로 들어가기에 앞서, 이 드넓은 우주엔 과연 우리 인간만 존재할까요?

만약 다른 지적 생명체가 존재한다면 그런 생명체는 얼마만큼 고도로 발달 된 문명일까요?

이러한 외계 문명의 발전 정도를 분류하는 방법이 있는데요,

바로 ‘카르다쇼프 척도’입니다.

1964년 구소련의 천문학자, 니콜라이 카르다쇼프가 처음 제안했는데 에너지를 얼마나 잘, 많이 쓰고 있느냐를 보면 그 문명의 발전 수준을 알 수 있다는 겁니다.

'카르다쇼프 척도'는 총 3단계로 구성되어 있는데요,

1단계는 문명이 하나의 행성에 내리쬐는 에너지를 100% 이용할 수 있는 수준이에요.

우리 인류는 현재 0.75단계 정도인데요.

태양에서 내리쬐는 에너지 전부와 지구 내에서 생성할 수 있는 에너지를 모두 활용할 수 있어야만 1단계가 된다고 합니다.

그러려면 에너지를 지금보다 한 500배 더 많이 쓸 수 있어야 하는데요.

전문가들은 빠르면 100년 안에 인류가 1단계 문명에 도달할 수 있을 거라고 보고 있어요.

인류가 1단계에 진입할 수 있는 가장 현실적인 방법으로 '핵융합 에너지' 활용이 꼽히는데, '과기부'에서도 다룬 내용입니다.

[앵커]

1단계도 아직 우리가 다가가지 못했는데, 2, 3단계는 어느 정도 수준입니까?

[답변]

2단계는 하나의 별에서 나오는 에너지를 100% 이용할 수 있는 수준으로 인류의 경우 태양에서 나오는 모든 에너지를 활용할 수 있어야 합니다.

3단계는 하나의 은하 전체를 에너지로 활용하는 문명이에요.

은하 간의 충돌로 발생하는 대규모 에너지를 활용할 수도 있죠.

제가 왜 이런 이야기를 드리냐면, 인류가 1단계 문명으로 갈 수 있게 해주는 또 다른 기술이 바로 '우주태양광발전' 입니다.

[앵커]

'우주태양광발전', 구체적으로 어떤 기술입니까?

[답변]

우주 저궤도에 태양광 발전기를 놔서 태양 에너지를 최대한 많이 얻는 기술인데요,

가장 큰 매력은 연중 내내 하루 24시간 햇빛을 이용할 수 있다는 점이에요.

또 우주에선 햇빛을 반사시키는 공기 입자나 구름이 없어 훨씬 더 큰 에너지를 받을 수 있는데, 총량 기준으로 지상에서보다 10배 많다고 해요.

하지만 한계점도 있습니다.

사실 태양광 발전을 지상에서 건설하는 건 무리가 없습니다.

관건은 우주에서 이걸 어떻게 건설하느냐인데, 일반적인 발전소 급을 건설하려면 1㎢ 이상의 태양전지판을 우주에 건설해야 합니다.

기존의 국제우주정거장의 100배가 넘는 규모죠.

지금 당장 건설해도 수십 년이 걸려서 이를 해결할 새로운 기술이 필요한 상황입니다.

[앵커]

태양광 에너지는 어떻게 지구로 가져옵니까?

배터리에 저장하고 그걸 우주선에 실어서 지구로 가져오는 건가요?

[답변]

무선전송으로 가능합니다.

투과성이 좋은 마이크로파로 변환해서 무선으로 송출하고 그걸 지상에서 받아서 에너지를 축적한다는 개념인데, 마이크로파는 우리가 평소에 쓰는 전기에너지가 아니라서 우리가 쓸 수 있는 전기에너지로 변환을 또 거쳐야 해 에너지손실이 날 수 있습니다.

그래서 네이처지에서는 '우주태양광발전' 기술에서 에너지 전환 시 손실을 최소화하는 기술이 필수라고도 언급했습니다.

[앵커]

우리나라도 '우주태양광발전' 개발하고 있습니까?

[답변]

한국은 아직 개념연구단계라고 합니다.

미국은 칼텍 과학자들이 제작한 우주태양광 발전소의 첫 시제품이 23년 1월 스페이스엑스의 팰컨9 로켓에 실려 우주로 갔다고 하고요.

유럽우주국은 지난해 12월 우주태양광발전을 시험할 솔라리스 계획을 승인해 2040년 최종 상용화를 목표로 하고 있습니다.

중국과 일본에서도 각각 우주태양광발전을 준비하고 있고요.

[앵커]

'우주태양광발전'이 성공한다면 이 기술, 어디까지 적용할 수 있습니까?

[답변]

제가 처음에 인류나 외계 문명이 성공적으로 우주로 나아가기 위해서는 즉 2단계 문명으로 진입하기 위해서는 별에서 나오는 모든 에너지를 자유자재로 쓸 수 있어야 한다고 말씀드렸잖아요.

이를 실현시킬 수 있는 기술이 바로 '우주태양광발전'입니다.

기술을 더 발전시켜서 우주태양광발전 패널을 지구 저궤도가 아닌 별 주변에 구 형태로 깔아 에너지를 무한히 얻어 보자는 아이디어가 있는데 바로 '다이슨 스피어'입니다.

하지만 당장 태양 주변을 둘러쌀 태양광 패널에 쓰일 재료의 양만 해도 우리 태양계에 있는 모든 행성의 재료들을 끌어다 써도 부족할만큼 거대한 구조이기 때문에, 현실적으로는 '다이슨 스피어'가 아니라 '다이슨 링'정도나 '다이슨 스웜'을 건설하는게 어느 정도 실현 가능성이 있지 않을까 라고도 전문가들은 말하고 있습니다.