1. 우주에서 전기를 만들어 지구로 보내는 발전방식이 현실이 되는 중임.
2. SF 영화에서나 볼 수 있었던 우주에서 태양광을 통해 발전해 지구에서 쓰는 방식임.
3. 기존의 우주태양광산업(SBSP)은 경제적 문제에 직면해 있었음. 기술이 부족해서 불가능한 일이 아니었다는 소리임.
4. 우주 태양광 발전을 하려면, 축구장 몇 배 크기의 거대한 태양광 패널과 전송장치를 우주로 올려야 함.
5. 이 엄청난 무게의 자재를 우주로 실어나르는 운송비가 너무 비싸서 아무리 전기를 많이 만들어도 수지타산이 맞지 않았던 것임.
6. 수천억원짜리 로켓을 한번 쏘고 바다에 버리는 방식으로 했을 때 1kg의 물건을 우주로 보내는 데에는 약 6,000만원에서 8,000만원 정도가 들었음.
7. 스페이스 x의 재사용 로켓이 현실화되면서, 로켓의 가장 비싼 부분인 1단 추진체를 버리지 않고 지상으로 다시 착륙시켜 회수할 수 있게 됨.
8. 이제 발사비용이 약 1kg 당 350만원 수준으로 떨어진 것임. 이 상황에서 위성 통신(스타링크) 사업은 가능해졌지만, 거대 발전소를 짓기에는 조금 비쌌음.
9. 이제 개발 막바지에 있는 초대형 로켓인 스타쉽은 스케일이 다름.
10. 1단 로켓 뿐만 아니라 화물이 실리는 2단 우주선까지 모두 회수하여 재사용하게 되는 것임. 즉, 연료비와 정비비만 내면 다시 사용할 수 있는 우주 여객기가 되는 셈임.
11. 게다가 기존 로켓들이 트럭 한대 분량만 날릴 수 있었다면, 스타쉽은 한번에 150톤에 가까운 자재를 실어나를 수 있음.
12. 머스크는 1kg당 10~20만원대까지 비용을 낮추는 것을 목표로 하고 있음. 과거에는 운송비가 전체 사업비의 70~80%를 차지했다면, 이제는 운송비가 획기적으로 줄어들수 있게 된 것임.
13. 우주태양광 기술은 운송비만 중요한 것이 아니라, 발전된 전기를 지구에서 쓸 수 있는 형태로 바꾸는 것이 중요함.
14. 그 기술이 무선 전력 전송 기술임. 원리는 기본적으로 스마트폰 무선 충전과도 같지만, 그 규모가 크고 거리가 매우 멀다는 점이 난관이 되고 있음.
15. 지구 정지 궤도인 약 36,000km 상공에 떠는 위성이 발전을 시작함. 이곳은 기상의 영향을 전혀 받지 않아 지상보다 10배 정도 더 강력한 태양광을 받을 수 있음. 게다가 지구 정지궤도에서 위성은 지구가 자전하는 속도와 똑같은 속도로 지구를 공전하고 있기 때문에, 우리가 보기에는 발전소가 하늘의 한 지점에 박힌 듯이 움직이지 않을 것임.
16. 생산된 전기를 전파(마이크로파)나 레이저형식으로 바꾸게 됨.
17. 마이크로파 형식에서는 전기를 전자레인지나 와이파이에서 쓰는 것과 비슷한 주파수의 전파로 바꾸고, 이 전파를 손전등 불빛처럼 한곳으로 모아 아주 가늘고 강력한 빔 형태로 쏘아보내는 것임. 레이저 방식은 36,000km 밖에서 수신소를 향해 빛을 초정밀하게 쏘는 방식으로 진행됨.
18. 정지 궤도에서 쏜 빔을 지표면에 있는 수신기가 받아냄. 여기에는 렉테나라는 거대한 안테나가 있고, 그물망처럼 생긴 이 안테나가 우주에서 내려온 마이크로파를 잡아서 다시 우리가 쓸 수 있는 직류 전기로 바꾸는 것임.
19. 기본적으로 마이크로파는 구름,안개와 같은 기상현상에 의해 영향을 잘 받지 않는 주파수를 가지고 있다는 장점을 가지고 있음.
20. 하지만 전파로서 와이파이처럼 퍼지는 특성도 가지고 있어 이를 수정해야 함.
21. 우주에서 떠있는 발전소에 있는 수천개의 작은 안테나에서 전파를 쏠 때 약간의 타이밍을 조절해 옆으로 퍼지는 전파는 상쇄되고, 앞으로 나가는 전파만 강력하게 만들어 마치 레이저처럼 쭉 뻗어나가는 빔을 만들게 됨.
22. 반면 레이저형식으로 쏠 때는 고정밀 광학계를 통해 쏘아서 지상의 지름 수 m 짜리의 수신소를 맞춰야 하므로 거대한 렌즈나 거울을 이용한 초정밀 조준기술을 이용해야 함.
23. 게다가 날씨 영향도 크게 받아 구름이나 비 등의 기상 상황에 따라 발전이 가능할 때도 있고 불가능할 때도 있게 되는 것임.
24. 따라서 아마 유력한 송신 기술은 마이크로파 기술일 것으로 예상됨.
25. 미국에 있는 CALTECH(캘리포니아 공과대학)에서는 2023년~2024년에 SSPD-1 위성을 쏘아 우주공간에서 무선으로 전력을 전송하는 실험에 성공했음.
26. 얼마전인 2025년 12월 8일, CALTECH과 JAXA(일본우주항공연구개발기구)가 공동연구를 통해 지상 수신소의 LED를 켜는데 성공했다는 소식도 들려오고 있음.
27. 미 공군은 아라크네 프로젝트를 통해 군사작전지역에 우주에서 바로 전력을 공급하는 위성을 2025년 안에 발사하는 것을 목표로 하고 있음.
28. 아라크네 프로젝트에서 만들어진 위성은 거대한 태양광 패널과 전송장치를 하나로 합쳐 ’샌드위치 타일‘ 기술을 우주에서 시험하는 것이 주 목적임.
29. 이미 2021년 ~ 2022년에 지상에서 샌드위치 타일을 이용해 태양광을 전파로 바꿔 전송하는 실험에 성공했음.
30. 현재는 위성의 본체가 될 위성 뼈대와 기본 장치도 노스롭 그루먼으로부터 인도받아 조립 및 테스트 단계에 있음.
31. 지금은 로켓 배정 문제가 가장 큰 것으로 알려져 있음. 군사 위성 특성 상 보안문제와 더불어 적절한 궤도에 올려줄 발사체 일정을 맞추는 데 시간이 오래 걸리는 것임.
32. 일본도 국가 차원에서 진행 중임. 지난해 12월 항공기 전송 실험을 통해 고도 수km 상공에서 전력을 실은 마이크로파 빔을 지상으로 안정적으로 조준하는 데 성공함.
33. 더 나아가서 연구팀은 조만간 위성을 발사해 고도 약 400km의 지구 저궤도에서 지상으로 1kW급 전력을 마이크로파로 송전하는 세계 최초의 ‘우주-지상 간 무선 전력 전송’ 실증에 도전할 계획임.
34. 원래도 일본은 마이크로파를 제어하여 쏘는 기술과 안테나 기술에서 세계 최고 수준의 기술력을 보유하고 있기 때문에 빠르게 발전하는 모습을 보이고 있음.
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AI 전력난 해결, 우주로 눈 돌려볼까…구글도 찜한 ‘24시간 우주 태양광’ - 전기신문
급격히 늘어나는 AI 데이터센터 전력수요에 대비하기 위해 글로벌 테크기업과 유수의 연구기관이 ‘우주 태양광(SBSP)’을 차세대 에너지 공급원으로 검토하고 있다. 지상에서는 기후와 낮밤의
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35. 중국은 굉장히 공격적으로 나서고 있는데, 우주에도 폭 1km가 넘는 태양광 패널을 깔아버리겠다는 계획을 세움.
36. 2028년까지 첫번째 실험용 위성을 쏘아올려 저궤도 전송 실험을 하겠다고 발표했으며 2035년에는 10MW급, 2050년에는 2GW급 상용 발전소를 완성할 국가계획을 세움.
37. 충칭시 비산 지역에 우주 태양광 지상 수신 실험 기지를 이미 건설했고, 비행선을 띄워 전파 수신 실험을 계속하고 있음.
38. 다만 중국은 아직 경제적으로 수송 비용이 스페이스 X 처럼 저렴하지 않음. 현재 주력인 창정 5호는 여전히 한번 쓰고 버리는 일회용이기 때문임.
39. 하지만 이번에 만드는 창정 9호는 완전 재사용 방식으로 설계를 뜯어고쳤고, 랜드스페이스나 딥블루와 같은 중국 민간 우주기업들이 스페이스 x 가 10년 전에 했던 수직 이착륙 실험을 2024년~2025년에 빠른 속도로 성공시키고 있음.
40. 게다가, 공산당 주도로 국가 안보와 에너지 패권이 걸린 문제라고 판단하여 돈이 얼마가 들든 국가 예산으로 밀어붙여 선점한다면, 경제적인 손해 정도는 얼마든지 감수할 가능성도 있음.
41. 대표적으로 중국이 고속철도망을 수익성을 따지기 보단 그냥 무작정 전국에 깔아버린 것과 비슷한 논리임.
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