한국의 새로운 에너지로 원자력과 효율성을 높인 석탄+석유발전을 하고있고 태양광을 이용한 발전의 비율을 높인다고 한다.
하지만 이것이 언제까지 새로운 에너지라는 타이틀을 가지고 있게될까?
아마도 10년이 안될것이라 생각이된다.
그래서 나는 이렇게 생각을 해보았다.
첫번재로 철을 만들때 사용하는 석탄은 탄소의 함유량이 적은 유연탄을 사용을한다. 유연탄은 세계적으로 많이 매장이된 자원임에는
틀림이 없지만 안타깝게도 한국에는 유연탄이 전무하다싶이하여 호주와 브라질등지에서 거의 100%수입을한다.
이 수입비용만해도 엄청나다.
일단 이것부터 유연탄에서 무연탄으로 교체를 하여 한국 스스로 석탄을 공급할수있게 해야할것이다.
또한 탄소배출권을 판매할수 있게될날을 대비를 하여 공기오염 방지에 대한 대책과 기술도 만들어야 할것이다.
이것은 비단 석탄을 이용을하여 철을 만들어내는 일에만 적용되는것이 아니다. 석탄을 이용을하여 전기를 만들어내는 화력발전에도
적용이되는 기술일 것이다. 이 기술을 미래에는 에너지자원이 없는 한국이 과거 에너지자원이 많았던 국가에 새로운 에너지자원을
판매하는 일이 될것이다.
두번째로 엄청난 크기의 땅이 필요한 태양광 발전설비를 지구에 설치를 하는것이 아니라 우주에 설치를 하는 최첨단 기술을 개발하여야 할것이다.
이미 우주강국인 미국과 프랑스 일본 등의 나라는 이런 개념을 생각해냈다.
우주공간에 발전 시설을 띄워 태양광으로 전기를 생산해내는 시대가 다가오고 있다.
프랑스 파리에 소재를 둔 국제우주학회(IAA)는 지구궤도에 띄운 발전위성이 태양에너지를 전기로 만들어
지구로 보내는 ‘우주 태양광 발전소’가 30년 안에 경제성을 갖춘 에너지 공급원이 될 것이라고
14일 발표했다고 미국 ABC방송과 로이터통신이 보도했다.
248쪽에 이르는 IAA 연구보고서는 “현재 실험실 아이디어 수준에 불과한 궤도 발전소는
10∼20년 안에 기술적으로 가능해질 것으로 전망된다”며 “다만 우주 태양광발전소의 가장 중대한 걸림돌은 비용이다.
각국 정부의 투자의지가 있다면 실제 가동 시기를 앞당길 수 있다”고 밝혔다.
이 보고서는 우주에서 태양에너지를 모아 무선으로 지구에 보내는 방식을 소개했다.
태양광발전소는 몇 km에 이르는 폭을 가진 위성 수십 개를 지구 적도대 상공에 발사해
하루 24시간 태양에너지를 채취한 뒤 이를 전기로 바꿔 대형 마이크로파(극초단파) 안테나 또는 레이저 송신장치로 지구에 있는 송전선망으로 보낸다.
궤도에 떠 있는 태양광발전소는 밤낮이 바뀌는 지상과 달리 24시간 태양에너지를 모을 수 있고, 폭풍우 등 기상조건에 영향을 받지 않기 때문에
지상보다 효율이 7배 높다.
미국항공우주국(NASA)과 10만 달러(약 1억1200만 원) 규모의 우주 태양광발전소 연구계약을 체결한 IAA가 지적한
최대 과제는 상업용 발전 위성 발사 및 재사용 왕복장치에 들어갈 수백억 달러의 비용 확보 문제.
IAA는 지난 10년간 각국 정부가 청정에너지 정책에 정책적 역점을 두기 시작하면서 (투자)상황이 호전됐다고 평가한 뒤
친환경적인 궤도 태양광발전소 건설에 각국 우주기구는 물론이고 기업, 대학 및 비정부기구의 참여를 촉구했다.
연구를 이끈 존 맨킨스 전 NASA 콘셉트팀장은 “우주에서 전달되는 태양에너지가 21세기 지구에서 필요한
에너지 수요에 엄청난 기여를 할 수 있다”고 강조했다. -동아일보 김영식기자
왜 이런 생각을 하였을까?
에너지 사용량과 미래전망
국제에너지기구(IEA, International Energy Agency) 보고서, World Energy Outlook 2014에 의하면 2012년의 전 세계 최종 에너지 소비량은 133.6억toe(Tonne of Oil Equivalent) 정도라고 추산하고 있다. 세계 인구를 대략 70억 명이라고 하면 1인당 년 간 약 1.9toe를 사용한 것으로 계산된다.
이 에너지 수요의 85% 이상을 감당하고 있는 기존 에너지원의 채굴 가채년수가 아래 표2.에 나타나 있다. 구체적으로 석유를 살펴보면 전 세계에서 경제성이 있다고 판단되는 채굴가능 석유 매장량은 현재 약 1.2조 배럴 정도라고 보고 있다. 그렇다면 전 세계의 1일 석유 사용량이 약 1억 배럴(2013년 기준 9133만배럴)로 보면 12,000일, 즉, 불과 40년이 안되어 전부 소진된다는 것이다. 이러한 추산은 이제 막 개발을 시도하고 있는 인도와 수년 내에 개발도상국이 될 아프리카 제국들의 에너지사용 증가속도를 무시한 수치이다. 만약 현재에도 전기 공급의 혜택을 받지 못하고 있는 약 15억여 명이 향후 전기를 사용하기 시작하면 에너지 소비는 더욱 늘어나 화석에너지 매장량의 소진은 더욱 가속화될 전망이다. 물론 석유의 채굴기술 발전과 일부 지역에서의 새로운 유전개발은 계속적으로 이루어질 것이다. 하지만 그렇게 된다 하더라도 짧게는 40~50년, 길게는 100년 뒤에는 결국 현재의 주력에너지원 중 하나인 석유의 자원이 고갈될 것이라는 사실은 자명하다. 이러한 고갈의 징후를 보이는 것은 석유뿐만이 아니다. 석탄, 천연가스의 다른 화석연료들이나 우라늄도 몇 십 년의 차이는 있겠지만 동일한 한계에 봉착하게 된다.
물론 이 자료에 반론을 펴는 많은 분들도 있다. 40, 50년 전에도 석유는 앞으로 40-50년이면 고갈 된다고 했는데 40-50년이 지난 현재에도 비슷한, 아니 더 늘어난 매장량이 있다고 하니 우린 걱정할 필요가 없다고 생각한다는 것이다. 계속 새로운 석유가 발견되어 매장량이 유지될 것이라는 낙관적인 관점이다. 아마 이솝 우화 양치기 소년의 사례처럼 석유고갈 주장은 과대포장이라고 간주한다. 혹은 석유가격을 유지하려는 석유 메이저 기업들의 농간일 것이라 치부하기도 한다. 그러나 어쨌건 매장량이 유한한 것은 어김없는 사실이고, 새로운 석유가 발견되더라도 몇 십 년의 차이가 있을지 모르지만 석유는 결국 동나게 되어 있다.
표2. 기존 에너지자원의 한계
대체에너지원으로는 먼저 풍력, 지상태양광발전, 지열, 바이오매스 등을 들 수 있지만 아직까지는 기술적 문제, 경제성부족. 대용량화의 어려움 등으로 대체의 역할을 충분히 하고 있지 못하다. 특히 대용량화가 가능한 원자력 발전에 비교해서 경쟁력을 가지려면 하나의 발전 단지가 적어도 수 GW급 수준의 용량을 가져야하는데 이 에너지 추출원의 밀도가 높지 않아 현재의 대체에너지 기술로는 이루기 쉽지 않다. 어쩌면 경제성 결핍의 큰 이유가 에너지원의 낮은 밀도 때문일지도 모른다.
표3. 연료별 세계 전력 생산량
(단위 : TWh)
* 자료출처 : IEA
위의 표3.에서 볼 수 있듯이, 수력발전을 포함한 기타 신재생에너지의 전력 생산량은 세계 전력 생산량의 약 21%에 불과하다. 수력의 전력 생산량을 제외하면 약 5%정도의 적은 비중을 차지하고 있다. 가장 큰 발전량을 가진 신재생 에너지인 수력발전 또한 세계 물 자원의 한계로 인하여 무제한적으로 용량을 늘릴 수는 없는 실정이다. 한마디로 풍력, 지상 태양광 혹은 태양열, 바이오 매스, 조력, 파력, 지열 등의 요즈음 각광 받고 있는 신 재생에너지원들은 전력 공급의 필수요건인 지속성과 가용 발전량에 있어서 주력 전력(Base Load Power) 에너지원으로써 화석연료의 역할을 대체하기에는 한없이 부족하다. 결국 화석연료 에너지의 수명을 조금 연장시키기 위한 보조적인 에너지원밖에 되지 못한다는 결론이다.
이 시점에서 필자는 이러한 제반 문제들을 해결할 수 있는 미래의 에너지원으로써 우주기반 태양광을 제안하고자 한다. 지구 대기권 바깥에서의 태양광에너지는 평방미터당 1.4Kw 수준으로 지상보다 훨씬 높고 정지궤도에서 발전한다면 1년 내내 밤낮 구분 없이 발전 가능하고 또한 대용량화가 가능하기에 경제성도 조만간에 확보 할 수 있을 것으로 분석된다. 이제 본격적으로 우주기반 태양광에너지 활용 가능성에 대해 살펴보기로 한다.
우주기반 태양광 발전 시스템
우주기반태양광발전(Space Based Solar Power, SBSP) 시스템은 거의 50년 전에 이미 미국의 Peter Glaser에 의해 제안되었다. 아폴로 달착륙 이전인데도 이미 아폴로 프로그램이 성공적으로 진행되고 있었고 새턴5 로켓의 막강한 파워를 목격한 여러 사람들이 우주산업의 가능성을 낙관적으로 보고 있었던 것이다. 1974년에는 Glaser가 타당성 연구를 비용관점에서 수행했는데 발전위성 자재를 우주궤도에 올리는데 드는 비용 때문에 당장은 어렵지만 앞으로 더 조사연구가 필요하다고 보았다. 1978년에 드디어 미 의회가 에너지성에 예산을 주고 본격적으로 개념연구를 시켜서 1986년까지 당시예산으로 5000만 달러를 들여 세밀한 기술적 타당성 검토를 거쳤다. 당시 미 의회는 ‘기술적, 경제적, 환경적인 부분에 불확실성이 많다‘라는 결론을 내렸고 그 이후 새로운 행정부가 들어서면서 연구를 계속하지는 못했다.
그림1. 세계 각국의 우주 태양광 발전 위성의 컨셉트
1997년에는 NASA가 다시 “Fresh Look”이라는 프로그램을 통해 그간의 기술발전을 감안한 재검토 연구를 수행한 결과 기술적인 문제보다는 경제적인 타당성이 문제이고 주된 비용인 발사비를 대폭 낮출 수 있는 조치가 필요하다고 결론 내렸다. NASA는 계속해서 SERT라 불리는 우주태양광발전 관련 연구를 수행하여 기술적 타당성 검토와 1GW급 발전위성의 개념 설계도 수행하게 된다. 그 결론으로 “우주태양광발전은 미래 에너지 공급을 위해서 중요한 고려대상이다. 특히 화석에너지의 역할을 대신할 기저전력공급원으로 유망하다. 기술개발 이니셔티브를 가지기 위해 공격적인 예비계획을 가져야한다. 그리고 경제성확보에 가장중요한 발사비용이 저궤도 기준으로 1Kg당 100-200달러 수준이 돼야 한다고 주장했다. 그 이후에도 NASA에서는 여러 차례 기술타당성 검토를 거치면서 관련 기술개발도 일부 수행했으며 마이크로웨이브를 이용한 장거리 전력전송 실험에 성공하기도 했다. 에너지 문제에 항상 민감한 일본은 JAXA를 중심으로 타당성 연구를 수행했고 최근에는 1.8Kw 전력을 50미터 떨어진 리시버에 보내 성공적으로 전력을 회수했다고 발표했다.
유럽 역시 우주기관인 ESA는 2000년대 초부터 미래기술로써 기술적 타당성검토와 관련 워크숍을 통해 개발 가능성을 저울질하고 있다. 2005년에는‘Earth & Space-Based Power Generation Systems a Comparison Study’를 통해 0.5GW부터 500GW의 우주태양광 발전 설비에 대한 단계적 개발 가능성을 검토하며, 지상 태양광 및 태양열 발전과의 발전효율 및 경제성을 검토하는 보고서를 작성한 바 있다. 최근에 들어서는 중국과 인도도 우주기반 태양광발전 사업에 국가적인 관심을 보여 2012년에는 중국이 인도대통령 방문 시에 SBSP 개발에 협력할 것을 제안하기도 했었다.
우주태양광발전 시스템을 구현하기 위해 필요한 인공위성 및 태양전지기술, 로켓 발사체기술 등의 필요기술들은 이미 수십 년 전부터 상당한 수준의 기반이 마련된 상태다. 마이크로웨이브를 이용한 원거리 무선전력전송기술(Wireless Power Transmission, WPT)도 1960년대부터 연구되기 시작하였고 그 후에도 연구 개발 시험을 통해서 그 전송효율 또한 향상되어 왔다. 다시 말하면 우주태양광발전 시스템에 관련된 필수기술들은 어느 정도 우리 가까이에 와 있고 이들을 구체적으로 구현할 실용적인 개발 단계만 남아 있는 현황이다.
* 이미지출처 : NASA, JAXA, NSSO, ESA
우주태양광 발전의 경제성 확보방안
이제까지 우주 태양광 발전 시스템이 공론화를 거쳐 실제 개발로 진행되지 못하고 제안서로만 존재하게 된 가장 큰 이유는 천문학적 액수의 발사비용을 내릴 수 있는 방안을 찾지 못한데 있다.
큰 발전용량을 가진 거대한 크기의 발전위성 자체를 제작하고 조립하는데도 많은 비용이 들겠지만 이들을 우주공간으로 올리기 위한 엄청난 금액의 발사비용은 더 큰 장애물이었다. 현재 정지궤도에 5톤 정도의 인공위성을 올리기 위해서는 1억에서 3억 달러의 비용이 든다. 그렇다면, 현재의 1GW급 원자력발전소 1기의 발전량과 대등한 수준의 발전위성 1기의 무게가 적어도 1만 톤 정도는 된다고 보면 2000회의 로켓발사가 필요하다. 현재 시가로 최소 발사비용인 1억 달러만 잡아도 발전위성 1기당 총 2000억 달러의 발사비가 산출되니 시작부터 경제성부족이라는 큰 난관에 봉착하게 되는 것이다.
그러나 이 상황을 반대의 논점으로 바라보면 낙관적인 해답이 바로 나올 수 있다. 즉 현재의 고가의 개발비와 제작비용을 줄일 수 있는 방안을 찾으면 해결될 수 있지 않겠느냐는 것이다. 이제까지의 로켓발사체개발은 대부분 군용 미사일 개발기술을 전용하는 형태이었거나, 미국의 유인 달착륙을 위한 아폴로 프로그램처럼, 국가 정책방향에 따라 금액 신경 쓰지 않고 무한정의 예산을 성공적인 개발이라는 목표만으로 개발이 진행되어 왔다. 그러니 경제성에 대한 고려가 전혀 없었다고 해도 과언이 아니다. 미국과 소련이 벌인 체제 우월성을 보이기 위한 경쟁적인 우주개발 이후에야 본격적으로 발사체를 개발한 유럽, 일본 등의 후발주자들도, 미국의 개발비용을 토대로 해서, 손쉽게 국가로부터 예산을 받아낼 수 있었으니 저렴함을 목표로 쓸데없이 애쓸 필요가 없었다. 또한, 1회용 발사체는 발사 후 3분에서 길어야 10분정도 만 버티면 바다로 버리는 로켓 부품들인데도 실패에 대한 부담을 줄이고자 본능적으로 과도한 수준의 고급 부품들을 쓰고 있기도 하다. 어느 나라나 국민 세금을 들여 개발한 물건인 로켓이 발사에 실패하게 되면 당연히 각종 조사, 감사가 뒤따르고 누군가는 책임져야 할 것이니 결국 관련연구자는 아주 어려운 상황에 처할 수도 있을 것이고……
세계최초로 민간 자본으로 정지궤도 위성 발사용 로켓(즉, 발사체) 팰컨9을 개발한 SpaceX는 단 3억 달러만으로 그 목표를 이루고 있다. SpaceX는 팰컨9 개발 시에 가능한 한 시장에서 구할 수 있는 기존부품을 쓰고 하청, 재하청을 통한 비용증가 요인을 제거해 최저 비용의 발사체 개발에 성공했다. 저렴한 로켓이라 많은 사람들이 성공적인 발사에 대해 의구심을 가지고 바라보았지만, 지금까지 시험발사부터 18회 동안 연속 발사성공을 이루었다. 최근에 한번 실패하였지만 그래도 95%에 가까운 성공률이다. 천문학적인 국가의 예산지원을 받아 개발한 경우에도 시험발사부터 시작해서 이러한 대단한 성공률을 거둔 적은 없었다. NASA당국자도 실토했다. “만일 팰컨9을 NASA가 직접 주관해 개발했더라면 최소 36억 달러는 들었을 것”이라고.
SpaceX의 Elon Musk는 전 세계에 경제성확보라는 대 명제 아래서 발상 전환을 이룬다면 발사체 사업에서도 개발비만이 아니라 대당 양산가도 드라마틱하게 낮출 수 있다는 것을 보였다. Elon Musk의 목표가 1회 발사비를 10분의 1로 낮추기이기 때문에 재사용 발사체 개발 등 비용 낮추기 위한 노력을 현재에도 계속하고 있다. 게다가 우주태양광 발전 사업이 시작되면 대량의 발사체 수요가 있을 것이기에 발사체의 제작 단가를 줄일 수 있는 더 많은 요인이 생겨나 1회 발사비용을 현재의 10분의 1 이하로 줄이는 것도 충분히 가능한 일이라고 본다.
그림3. SpaceX사의 로켓엔진 조립라인 : 대량생산을 통한 원가절감 가능
대한민국의 저렴한 발사체 개발방안
우주태양광발전 구상의 경제성 확보를 위해서는 1회 발사 무게는 3-4배 증가 되면서 발사비용은 현재의 10분에 1정도로 감소될 수 있으면 가능하다고 본다. 예를 들어, 현재의 팰컨9의 1단보다 추력을 좀 증가시킨 팰컨헤비 형태의 1단을 확보한 후 2단 추력은 2배 정도 증가 시키면 정지궤도 안착 가능한 탑재체 무게가 20톤 정도로 커질 수 있다. 대량 생산 기술을 최대로 적용하면 양산 제작비가 크게 줄여질 수 있어 1회 발사비용이 최대 1000만 달러(즉, Kg당 500달러 수준의 발사비)정도로 충분히 내려갈 수 있을 것이고 그러면 우주태양광사업은 경제성을 확보할 수 있으리라고 본다.
가격경쟁력이 있는 발사비용이라는 면에서는 대한민국은 매우 유리한 위치에 있다고 필자는 생각한다. 현재 대한민국은 2조원의 예산을 들여 고유설계 발사체를 자체 개발하고 있다. 전 세계에서 상업용 발사체 개발에 국가적으로 거금을 투자하고 있는 거의 유일한 국가이다. 이러한 국가의 지원을 토대로 SpaceX의 발사체 제작비용, 감소 방안을 타산지석으로 삼아 우리의 발사체 개발 사업에 적용하면 충분한 경쟁력이 생길 수 있다는 것이다. 한국형발사체는 SpaceX사의 성공적인 팰컨 로켓과 아주 유사한 기술적 제원을 가지고 있다. 저렴한 소형 석유연료 로켓엔진을 기반으로 하여 1단에 여러 개 묶어 큰 추력을 달성하고 2단에도 같은 엔진을 사용함으로 해서 대량생산을 통한 가격의 저렴화가 가능한 설계구조다. 차이는 우리의 한 개 엔진추력이 SpaceX의 멀린(Merlin) 엔진 보다 좀 더 크다. 우리가 이 발사체를 설계 개발 단계에서부터, 가격경쟁력이 있어야 한다는 절박한 당위성을 가지고, 개발에 매진하여 너무 늦지 않은 시기에 자체기술의 로켓을 완성한다면 대한민국이 우주기반 태양광 발전 사업에서 발사체 공급의 주도적 국가도 될 수 있다는 논리이다.
우주기반 태양광발전 시스템 구축에는 매년 조 달러 단위의 투자가 필요하게 될 것이다. 그러나 이미 전 세계적으로 에너지 관련 연구 개발 투자로 매년 2조 달러 가까이 쓰고 있다는 사실을 상기하면 투자금액 자체는 큰 문제가 아닐 수 있다. 경제성과 당위성이 설득만 된다면 실제 투자가 충분히 가능하다는 얘기다.
미래에 우주태양광발전 시스템이 확보가 되면 현재 다른 에너지원을 사용하고 있는 분야들도 사용하기 편한 전기 에너지 사용으로 바뀌게 될 것이다. 난방, 취사, 자동차 등의 운송 수단들이 그 대표적인 분야다. 그러면 세계 전력에너지 시장은 5조, 10조 달러이상으로 성장하게 될 것이고 이의 80-90%를 우주 태양광 발전으로 충당한다고 가정한다면 아마 오늘날의 전자, 자동차 산업과는 비교할 수도 없는 거대한 미래 산업 분야가 될 것이다. 아마도 세계 각국이 생존과 번영을 위해 각축을 벌이는 산업분야의 주요 접전지가 될 것이 아니겠는가?
우주태양광 발전 시스템 관련 대한민국의 기술 경쟁력
이제 대한민국이 이 엄청난 미래의 세계에너지 시장에서 일익을 담당할 수 있도록 되기 위해선 누구보다도 먼저 필요한 기술들의 개발에 앞장설 준비를 해야 한다고 본다. 전 세계 초대형 석유메이저들과 강대국들이 선점해 버리면 우리의 입지가 무척 좁아질 수 있다.
이 우주태양광발전 기술 확보는 어떻게 보면 우리 대한민국을 역사상 처음으로 무한대의 풍부한 에너지자원을 보유한 국가로 변화시킬 수도 있다. 이제까지는 작은 크기의 나라에다 석유, 천연가스는 애당초 없고 석탄도 너무 깊은 곳에만 남아 있어 목숨 걸고 캐야 하는 상황이 아니었던가? 좁고 높은 산이 적은 국토라서 수차가 크지 않아 수력자원도 빈약한데다 지상태양광은 여름에는 장마로 하루 몇 시간 발전도 힘들어 시설비 건지기도 힘든 형편이다. 풍력 발전을 위한 바람도 지속적으로 적정한 설계 속도로 부는 곳이 별로 없어 설치해 놓은 풍력발전소들도 국가 지원 끊기면 지속적인 운영이 불가능하다. 그렇다고 다른 부존자원들이 풍부해서 국내에는 없는 에너지원을 충분히 사올 수 있는 것도 아니다. 뾰족한 부존자원도 없는데다가 식량 자급률마저도 형편없이 낮은 나라에서 이 많은 인구가 먹고 사느라 얼마나 허둥대며 살아 오고 있는가? 이런 상황이니 우리 후대들의 미래 생존을 생각하면 항상 가슴이 답답하고 불안한 게 사실이다.
그래서 대한민국의 미래를 위해서라도 현재는 무주공산의 에너지원인 우주태양광 발전의 가능성을 능동적으로 살펴봐야 한다. 우리가 우주에서 태양에너지를 가져올 수 있는 기술만 확보한다면 이 엄청난 잠재력을 가진 거대한 세계 에너지산업 분야에서 주요한 플레이어가 될 수도 있다는 확신을 가지자.
우리가 이 미래 기술에 적극적인 투자를 선행하면 태양광발전위성, 위성의 궤도 운반용 로켓, 무선 전력 수신용 렉테나 시스템 공급운영 등으로 대표되는 엄청난 크기의 세계시장에 진출 할 수 있는 기반이 마련될 수 있다. 어쩌면 우리 국민 30-40%가 이 분야에 종사하면서 번영을 누리게 될 수도 있다. 우리가 궤도에 올려놓은 발전 시설로부터 국내의 에너지를 충당하게 될 뿐만 아니라 남는 전력에너지를 직접 혹은 수소연료 등의 형태로 변환해서 판매도 할 수 있을 것이다. 전력이 아주 풍족해지면 자동차를 위시한 대부분의 운송수단은 전기를 활용하게 될 것이다.
대한민국도 우주 태양광 발전 시스템을 위한 주요기술인 태양전지 기술, 무선송신기술은 어느 정도 기반을 가지고 있다. 기존에 진행 중인 태양전지 고효율 기술 개발을 상용화, 실용화 관점으로 더욱 연구하면 세계정상 수준의 수직 계열화된 국내 태양전지 산업체와 합심해서 충분히 경쟁력 있게 될 것이다. 무선 전송기술 개발도 전송효율 개선을 위한 연구가 필요하다. 원거리 전송 효율을 높이기 위한 연구에 덧붙여 pilot위성을 통한 무선전송 시스템의 효율을 검증하는 등의 실용연구도 시작돼야 한다고 본다.
지금 우리는 앞으로 다가올 우주태양광발전이라는 미래 비전에 국가 차원의 지원 계획을 세울 필요가 있다. 멀지 않은 미래에 적도의 공해상에서는 수백 척의 해상 로켓발사선이 하루에도 수십 번씩 우주로 발전위성 모듈들을 쏘아 올릴 것이다. 이를 위해선 매년 수십만 개의 저렴한 로켓엔진이 자동차엔진처럼 대량 생산되고 이를 토대로 저렴해진 발사비용에 힘입어 우주로 올려진 수많은 발전위성의 부품 모듈들이 우주에서 로봇기술을 이용하여 조립될 것이다. 전기, 전력 기술, 전자 IT기술, 기계기술, 정밀제어기술, 첨단재료기술, 로켓 발사선을 위한 조선기술, 그리고 이들을 집대성하는 우주기술 등이 새로운 세상의 주역이 될 것이고, 이는 대한민국 그리고 전 세계에 수많은 일자리를 제공하게 될 것이다. 20-30년 후, 아니 더 빠르게는 10년 후에는 전 세계의 산업분야들이 우주 태양광 발전과 함께 가고 있을지도 모른다.
더욱이 우주태양광위성들이 본격적으로 정지궤도에 배치되기 시작하면 부가적인 활용도 충분히 가능할 것이다. 우선 정지궤도에 무한한 전원을 가진 거대한 크기의 위성이 올라가 있으므로 현재의 통신, 방송, 기상, 해양관측용 정지궤도 위성들의 임무를 완전히 대치할 수 있을 것이다. 더 나아가 훨씬 정밀하고 강력한 성능의 카메라를 크기, 무게의 제약 없이 거대한 발전위성은 수용할 수 있기에 현재의 대부분의 관측용 저궤도위성의 역할도 상시적으로도 수행할 수 있을 것이다. 그리고 거대한 위선 본체에는 장기적인 우주궤도 체류를 위한 우주호텔도 설치 가능해져 본격적인 우주 관광의 문이 활짝 열리게 될 것이고 풍부한 전력자원을 활용한 우주공장도 불가능하지 않을 것이다. 당연한 수순으로 우주탐사를 위한 전초 기지화도 가능해질 것이다.
이 우주태양에너지는 대한민국 역사상 처음으로, 우리가 지금부터 노력만 한다면, 무한대로 가질 수 있는 자원이다. 여기에는 국가 면적이 작다는 것도 전혀 문제가 되지 않는다. 이미 우주태양광산업의 기반이 되는 제반 기술도 어느 정도 수준에 올라와 있다 하지 않는가? 조금만 미리 미래를 향해 준비하고 움직인다면 세계적인 수준으로 도약 할 수 있고, 어쩌면 우위를 점할 수도 있다.
미래의 한국도 계속 전자 IT, 자동차 등의 산업 경쟁력만으로 버틸 수 있을까? 50년 100년 후는 우리 죽은 후니까 나도 모르겠다. 뭐 어떻게 되겠지 하고 살 수도 있다. 그러나 미래를 전망하고 비전을 만들어 한국의 먹거리는 무엇이 될지 심각히 고민하고 준비해야 하는 것이 다음 세대를 위해 지금을 살아가는 우리의 임무이자 의무가 아닐까?
그림5. 적도 공해상에 배치될 발사체 조립선 및 해상발사선
에너지 문제는 한국뿐 아니라 당장 전 세계 누구에서도 가장 중요한 이슈이다. 인류의 생존과 직결되는 문제이니까. 우리나라만 피하자고 한다고 피해질 수 있는 일도 아니다. 휴대폰, 자동차 등은 정 어려우면 없이도 살 수 있다. 그러나 에너지는 바로 생존이기에 포기하는 것은 바로 죽음을 의미하는 것일지도 모른다. 그러기에 한국인의 장점을 살려 우리는 이런 미래 상황에 능동적으로 대처해 나가자는 것이다. 50년, 100년 뒤의 한국의 미래를 위해서라도 미래의 기술을 선도할 필요가 있다. 우주 기반태양광발전이 결코 먼 미래의 이야기는 아니기 때문이다.
서울대학교 기계항공공학부
교수 김승조
이 처럼 우주강국들은 미래를 내다보고 새로운에너지를 우주에서 찾고있다. 한국또한 새로운에너지를 지구에서만 찾을것이 아니라 우주로 우주로 나가야 할것이다. 그러자면 지금보다 많은 정부의 투자와 관심이 필요하다.
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