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2050년 이전에 인공위성을 이용하여 태양열을 수집하여 지구로 빛을 전달하는 기술을 이용하여 가장 일차적인 에너지원이 되어 우주공간에서 테라와트(terawatts)의 전기를 전송하게 될 것이다. 최근 펜타곤의 국립안보우주청(National Security Space Office, NSSO)의 보고서는 4~6년 안에 기본적인 개념을 증명할 수 있게 될 것이며 2017~2020년에는 상당량의 전력을 수집하는 방안을 보여주게 될 것이라고 주장했다. 이 방법에서 자명하게 대기상공에서 한 개의 전지판은 지상의 동일한 크기의 지역에서 얻을 수 있는 태양에너지보다 40배 많은 양을 얻을 수 있다. 그 이유는 대기가 태양광선을 분산시키고 계절 변화와 밤낮의 변화로 인해 빛이 감소하기 때문이다. NSSO는 궤도를 순환하는 우주선은 태양전지를 장착하고 있으며 이러한 전지판들은 지상에 설치된 수 헥타르의 크기와 비교될 수 있으며 궁극적으로 수킬로미터가 될 것이다. 그리고 에너지는 다시 지상으로 거대한 레이저 또는 마이크로파 빔으로 전송될 것이라고 이 보고서는 적고 있다. 라는 제목의 보고서는 인공위성을 통해 분쟁지역이나 재난지역으로 에너지 지원을 할 수 있도록 하는 방안을 제안하고 있으며 이를 통해서 자원을 둘러싼 전쟁을 막고 지구온난화로 인한 재난을 막을 수 있다고 낙관하고 있다. NSSO의 부디렉터인 조셉 루지(Joseph Rouge)는 “이 기술은 오래 전부터 개발되어 왔다. 가장 어렵고 많은 비용이 들어가는 부분은 이 태양열 전지판을 궤도에 올리는 것이다. 우리는 정기적인 발사를 통해 궤도에서 이 시스템을 조립해야 한다. 이것은 100억 달러(48억 파운드)의 비용이 들어가는 프로젝트로 2050년까지 우리는 미국이 필요한 전력의 10%를 생산할 수 있다”고 말했다. NSSO는 석유공급이 감소하면서 에너지 공급의 안보상의 중요성이 증가하고 있는 것으로 지난주 독일의 이 발표한 보고서는 주장하고 있다. 이미 석유생산을 통한 에너지 생산은 지난해로 최고점에 이르렀으며 매년 7%씩 감소하여 2030년에는 절반 수준으로 줄어들게 될 것이다. NSSO는 모든 남은 석유자원은 매년 250테라와트의 에너지와 같은 것이라고 평가하고 있다. 하지만 인공위성의 정지궤도의 1킬로미터에서 받아들이는 에너지는 매년 약 212테라와트가 될 것이다. 첫 번째 발사될 인공위성은 지속적으로 10~25메가와트의 에너지를 전송할 수 있으며 이 정도의 에너지는 25,000명의 인구가 사는 마을에 공급될 수 있는 양이다. 만일 에너지가 마이크로파로 전송되면 에너지를 수신하기 위해서 약 1평방 킬로미터의 1/10 정도만 필요하게 될 것이다. 좀 더 큰 빔은 좀 더 거대한 수신기를 필요로 한다. 하지만 문제는 우주공간에서 지구로 전송하는 마이크로파 빔은 치명적인 무기로 사용될 수 있는가? 태양열 전기와 달리 이 안테나들은 실제 투명한 상태로 그 밑에서 작물을 경작할 수 도 있을 것이다. NSSO의 댐프하우세(Damophousse) 중령은 “만일 2.45?N의 빔이 목표점에서 벗어나 어느 마을로 전송되면 그 결과는 무시해도 될 것이다. 마이크로파가 표면에 도달할 때까지 이 빔은 상당히 퍼지게 될 것이다. 에너지의 밀도는 정오의 태양의 1/6에 해당하게 될 것”이라고 설명했다. 미국 육군은 또한 전력을 군대에 전송할 수 있는 장비를 사용할 수 있다. 전진한 상태의 군인들은 한 시간에 킬로와트 당 1달러를 지불하고 있으며 이것은 영국의 가정용 전력보다 6배 가량 비싸다. 미 육군은 또한 연료를 수송하는데 더 많은 비용을 지불하고 있다. 길고 취약한 수송과정을 생략함으로써 생명을 구할 수 있으며 단지 거대한 에너지 수신기만 필요할 뿐이다. 이 빔은 가장 강력한 것으로 25,000마일 상공에서 전송되기 때문에 국제우주정거장의 우주인들에게도 위협이 되지 않는다. 하지만 정지궤도의 통신 또는 관측 인공위성에 방해가 될 수도 있다. 댐프하우세 중령은 “우주교통관제소는 인공위성이 발사 전에 다른 인공위성의 방해가 되지 않도록 할 것이다. 이러한 방법을 통해 서로 방해가 되지 않게 될 것”이라고 말했다. 유럽항공우주국(Esa)의 고등개념팀(Advanced Concepts Team)의 팀장인 레오폴드 서미어(Leopold Summerer)는 “레이저 빔은 마이크로파 보다 더 높은 전송 주파수와 좁은 구경으로 인해 더 좋은 방안이 될 것이라고 보고 있다. 그의 팀은 거대한 유럽에너지 공급자들과 우주비행관련 기업들과 함께 이 개념에 대해 논의한 적이 있다고 밝혔다. 우주공간의 태양열이 준비될 때까지 우리는 거대한 규모의 지상 태양열 전지판을 건설하게 될 것이다. 동일한 전지판은 레이저를 통해 에너지를 받을 수 있다. 이 과정에서 연중 밤에 레이저를 통해 에너지를 받아 저장함으로써 많은 비용을 절약할 수 있다”고 말했다. 우주비행비용이 낮아지기 전까지 현재 고려되고 있는 다양한 방안은 경쟁력을 가질 수 없다. 나사의 예산은 줄어들고 있으며 나사의 우주비행국인 JAXA는 기술적인 문제로 어려움을 겪고 있다. 국제우주정거장은 높은 유지비용에 비해 제대로 관리되지 않고 있다. 오늘날 아무런 항공우주국들도 우주태양열 전지판 건설을 위한 비용을 지원하지 않고 있다. 루지는 “이것은 상업적인 벤처이다. 미국 정부는 그 최초의 고객이 될 것이지만 그들만 이러한 태양열 전지판을 건설하는 것은 아닐 것”이라고 말했다. 태양열 에너지 전송은 우주관광보다 훨씬 이윤이 많이 남는 사업이 될 것이다. 잠재적으로 발사비용을 줄이게 되면 다른 프로젝트를 수행할 수 있다. 미국 우주관련 분야의 국립우주목표 (National Space Goals)의 조사에 의하면 지난해 태양열 인공위성 발사는 최상의 과제로 조사되었다. 지난 40년 동안 마이크로파와 레이저 파를 이용한 전송시스템은 유럽, 미국 그리고 일본에서 성공적으로 시험되었다. 무인 위성과 달탐사선은 원격조정 빔을 통해 에너지를 전송받을 수 있다. 일본은 전리층에서 우주태양열 인공위성이 사용하는 주파수로 마이크로파를 전송할 경우 나타나는 반응을 조사했으며 그 결과는 긍정적이었다. 단 한 가지 남은 문제는 거대 규모의 시스템에 대한 테스트 문제이다. 캘리포니아의 은 야심찬 전략을 시작하고 있다. 그 그룹의 사장인 진 마이어스(Gene Meyers)는 이 기업은 2억 달러가 들어가는 태양열 인공위성 테스트 견본에 대한 재정적 지원을 거의 끝낸 상태라고 밝혔다. 그는 “우리는 2년 안에 이 견본 위성을 궤도에 올려보낼 것이다. 지구의 저궤도에서 10~25MW를 생산하는 인공위성으로 마이크로파를 이용하여 에너지를 지상에 전송하게 될 것이며 그 지역은 유럽이 될 수 있다”고 말했다. 이들의 주 경쟁업체들은 미쓰비시와 아직 이름이 결정되지 않은 유럽의 컨소시엄이다. 마이어스는 “미쓰비시는 인공위성 디자인 분야에서 좀 더 발전되었지만 발사비용을 줄이지 못하고 있다”고 말했다. Space Island 그룹은 1970년대에 건설한 나사의 연료탱크와 발사시설을 이용하게 될 것이다. 그는 “이 시설은 매주 발사하는 것을 염두에 두고 제작되었으며 그 능력은 좀 더 거대한 규모로 확대될 수 있다”고 말했다. 이 계획은 2025년까지 100기가와트 규모의 서비스를 제공할 수 있을 것으로 보인다. 인도 정부는 이러한 우주태양열 전송의 고객이 되는 것에 긍정적이다. 많은 농촌지역들이 개발되고 있지만 아직도 전국적인 전송망에 접근하지 못하고 있다. 또한 많은 섬으로 이루어진 국가들은 전기를 얻기 위해 너무 많은 비용을 지불하고 있다.유럽항공우주국의 레오폴드 서미어는 “우리는 곧 이 기술을 이용할 수 있을 것으로 생각한다. 만일 한 국가가 이 서비스를 받게 되면 다른 국가들도 심각하게 고려할 것이다. 이 기술은 저항하기 정말 힘든 매력적인 방안”이라고 말했다. 참고자료는 NSSO가 발표한 보고서 원문이다. * yesKISTI 참조 |
