우주개발사⑩ 우주로 쏘아 올린 에너지, 우주 태양광 발전과 기술

핵심 포인트 1. 우주 활동을 가능하게 하는 핵심 기술, 우주 에너지 우주에서는 연료 보급이 쉽지 않기 때문에 원자력전지와 우주 태양전지와 같은 자가 발전 기술이 우주선과 인공위성의 핵심 전력원이 되고 있습니다. 2. 지상보다 높은 효율을 기대할 수 있는 우주 태양광 발전 우주 태양광은 대기와 구름, 밤낮의 영향을 받지 않아 지상보다 높은 효율의 전력 생산이 가능하며 미래 에너지 인프라로 연구가 확대되고 있습니다. 3. 글로벌 우주 에너지 기술 경쟁 본격화 미국, 유럽, 중국, 일본 등 주요 국가들은 실증 프로젝트와 위성 발사를 준비하며 미래 우주 에너지 시장 선점을 위한 기술 개발에 속도를 내고 있습니다. 4. 한국 우주 태양광 기술 개발 현황 국내 연구기관과 기업들이 차세대 태양전지와 우주용 태양광 기술을 개발하며 우주 에너지 산업 경쟁력 확보에 나서고 있습니다. 인류의 시선이 지구를 넘어 달과 화성으로 향하면서 우주는 새로운 개척의 영역이 되고 있습니다. 이 거대한 우주 탐사의 여정에서 가장 중요한 요소 중 하나가 바로 ‘에너지’입니다. 우주선이나 인공위성은 한 번 궤도에 올라가면 지상처럼 쉽게 연료를 보급받을 수 없는데요. 때문에 스스로 전력을 만들어 생존하고 임무를 수행할 수 있는 에너지 기술이 반드시 필요하죠. 우주에서 사용하는 대표적인 에너지 기술은 크게 두 가지입니다. 바로 원자력전지 와 우주태양전지 입니다. 원자력전지는 태양빛이 거의 없는 심우주 탐사 환경에서도 수십 년 동안 안정적으로 전력을 만들어낼 수 있어 탐사선의 주요 전력원으로 사용됩니다. 반면, 우주 태양전지는 구름이나 대기의 영향을 받지 않고 비교적 오랜 시간 태양빛을 받을 수 있는 환경을 활용해 인공위성과 우주정거장의 주요 전력원으로 사용되고 있죠. 특히 우주 태양광 발전(SBSP, Space-Based Solar Power) 은 우주 개발과 지구 에너지 문제를 해결할 수 있는 혁신적인 기술로 세계적인 주목을 받고 있습니다. 궤도에 대형 태양광 패널을 설치해 태양 에너지를 모은 뒤, 이를 마이크로파나 레이저 형태로 변환해 지상으로 보내는 기술 로, 날씨나 밤낮의 영향을 거의 받지 않고 전력을 공급할 수 있는 ‘무결점’ 에너지원 이라 할 수 있습니다. 물론 지상에서도 태양광 발전은 이미 널리 사용되고 있지만, 지상 태양광은 구름, 대기, 밤 시간 등 여러 환경 요인의 영향을 받습니다. 반면, 우주 태양광 발전 은 1년 365일 내내 무중단 발전이 가능하죠. 특히 정지궤도에서의 발전 효율은 맑은 날 지상의 2배에 달하며, 연간 발전량으로 따지면 지상 대비 최대 10배 이상 압도적인 전력을 생산해 낼 수 있습니다. 우주의 극한 환경을 견디기 위해 우주 태양전지는 일반 태양광 패널과는 다른 소재를 사용 합니다. 바로 갈륨비소(GaAs) 와 같은 고효율 반도체 소재가 사용되는데, 이는 우주의 강한 방사선과 급격한 온도 변화에도 안정적인 전력 생산이 가능 하기 때문입니다. 결국 우주에서 태양광 에너지를 안정적으로 확보하는 능력은 앞으로 국가의 지속 가능한 우주 활동을 결정짓는 전략 자원이 될 수 있습니다. 과거에는 우주 태양광 발전이 너무 높은 발사 비용 때문에 현실성이 낮은 기술로 여겨지기도 했습니다. 하지만 최근 스페이스X가 재사용 발사체 시대를 열면서 상황이 조금씩 달라지고 있습니다. 발사 비용이 크게 낮아지면서 우주 태양광 발전도 점차 현실적인 기술로 논의되기 시작한 것이죠. 이제 우주 태양광은 단순한 연구를 넘어 국가 간 기술 주도권 선점을 위한 치열한 각축전이 되었습니다. 현재 세계 주요 국가들은 우주 태양광 기술 확보 경쟁에 뛰어들고 있습니다. 미국 NASA와 유럽우주국(ESA)은 2030년 시범 프로젝트를 추진하고 있으며, 중국 역시 2050년을 목표로 기가와트급 전력을 지구로 보내는 ‘오메가’ 프로젝트에 박차를 가하고 있죠. 일본과 영국도 실증 위성 발사를 계획하며 관련 기술 개발에 속도를 내고 있습니다. 한국 역시 이러한 흐름을 주도하기 위해 우주 에너지 기술 개발을 이어가고 있습니다. 2050년까지 기가와트급 전송을 목표로 국가적 역량을 결집하고 있는데요. 한국항공우주연구원은 이미 지상에서 무선으로 전력을 수신하는 실험에 성공했으며, 한국에너지기술연구원은 우주 방사선 환경에서도 활용 가능한 초경량 차세대 태양전지(CIGS)를 개발해 민간 기업에 기술을 이전했습니다. 한화의 움직임도 이어지고 있습니다. 한화시스템의 사내벤처 ‘플렉셀 스페이스’ 는 글로벌 항공우주 기업 에어버스와 협력해 우주용 태양전지 기술을 개발하고 있는데요. 특히 기존보다 무게를 절반 이상 줄인 경량화 모듈인, 말아서 발사한 뒤 우주에서 펼치는 ‘롤러블 구조’ 태양전지 기술을 통해 세계 시장 공략에 나서고 있죠. 특히 ‘탠덤 태양전지’ 는 차세대 태양전지(CIGS)와 페로브스카이트를 적층해 발전 효율을 높이면서도 생산 비용을 낮출 수 있는 기술 로, 폭발적으로 늘어나는 AI 데이터 센터의 전력 수요를 충당하고, 넓은 설치 면적이 필요한 지상 태양광의 부지 문제를 완화할 수 있는 친환경 에너지 솔루션으로 평가받고 있습니다. 이처럼 우주 태양광 은 단순한 전력 생산을 넘어, 미래 국가 경쟁력의 핵심인 에너지 자립을 앞당길 수 있는 기술 입니다. 한국이 보유한 소재 기술과 민간 기업의 과감한 투자가 결합한다면, 우리나라도 우주 에너지 경쟁의 최전선에서 중요한 역할을 할 수 있을 것입니다.