영국의 한 스타트업이 태양 에너지를 우주에서 지구로 전송하려는 계획에서 획기적인 진전을 이루었다고 주장했다.
벨파스트에 있는 연구실에서 옥스포드에 본사를 둔 Space Solar는 공기를 통해 모든 각도에서 무선으로 에너지를 발사하여 LED 간판을 밝히는 데 성공했다. 이는 세계 최초의 360도 무선 전력 전송이라고 스타트업은 밝혔다.
Space Solar의 창립자인 마틴 솔타우(Martin Soltau)는 “이 조종 가능한 파워 빔 기능은 우리 태양광 발전 위성 설계의 핵심이다.”라고 말했다.
우주 기반 태양광 발전은 태양 전지판이 장착된 위성을 사용하여 우주에서 태양 에너지를 포착하는 것을 포함한다. 그런 다음 전력은 마이크로파 형태로 지구상의 전용 수신 스테이션으로 무선으로 전송되어 에너지를 다시 전기로 변환한다.
Space Solar는 거울과 태양광 패널로 구성된 거대한 위성 시스템을 설계하고 있다. 태양광 발전소는 적도에서 약 35,000km 떨어진 정지궤도에 위치하게 된다. 여기서는 가능한 한 많은 에너지를 수집하기 위해 지구의 자전을 따라 지속적으로 태양을 향하게 된다.
모든 각도에서 지구로 에너지를 전송하는 능력은 우주 기반 태양 위성이 작동하는 데 핵심이다. 왜냐하면 지구 주위를 공전하면서 지구의 고정된 지점에 에너지를 발사할 수 있어야 하기 때문이다.
HARRIER 360도 파워빔 기술 시연자(왼쪽)가 수신기(오른쪽)에 보이지 않는 에너지 파동을 발사해 'Space Solar'라고 적힌 표지판을 밝힌다. 이미지 출처: Space Solar
솔타우는 “이번 시연을 통해 직경 0.5미터에서 수백 미터까지 시스템을 자신있게 확장할 수 있는 컴퓨터 모델링이 검증되었다.”라고 말했다.
우주에 있는 태양광 발전소
우주의 태양전지판은 대기의 방해를 받지 않고 햇빛의 강도가 훨씬 더 크기 때문에 지구에서 보다 훨씬 더 많은 에너지를 수집할 수 있다. 우주 기반 태양열 발전소는 지상의 날씨에 관계없이 연중무휴 24시간 우주에서 에너지를 발사할 수도 있다.
Space Solar는 향후 10년 내에 우주에 최초의 상업용 태양광 발전소를 설치하고자 한다. 이 발전소는 대도시에 전력을 공급하기에 충분한 180메가와트를 전력망에 공급할 수 있다.
그러나 스타트업은 단 3년 안에 첫 번째 프로토타입 위성을 발사하고 2020년대 말까지 더 큰 버전을 발사할 계획이다. 이 시연 장치는 약 1000가구의 마을에 전력을 공급할 수 있을 것이라고 솔타우는 말했다.
유럽우주국(ESA)에 따르면 우주 기반 태양광 발전은 새로운 과학적 또는 기술적 혁신이 필요하지 않다. 궤도에서 TV 신호를 전송하는 위성은 훨씬 작은 규모를 제외하고 본질적으로 지구로 전력을 전송한다.
“이것은 오늘날의 기술로 가능하며 핵융합과 달리 재료 과학이나 새로운 물리학에 대한 이해의 획기적인 발전이 필요하지 않다.”고 솔타우는 말했다.
작년 6월, 미국 과학자 그룹은 사상 처음으로 지구상의 수신기가 감지할 수 있을 만큼 충분한 에너지를 우주에서 발사하는 데 성공했다.
그러나 가치가 있을 만큼 충분한 에너지를 확보하려면 태양열 발전소의 폭이 1km 이상이어야 한다. 지상의 수신기 스테이션은 10배 더 큰 영역을 커버해야 한다.
Space Solar는 이러한 수신기의 가장 좋은 위치는 아마도 기존 그리드 연결이 있는 풍력 발전소 근처인 해상일 것이라고 믿는다. 우주에 농장을 설치하는 경우 스타트업 발전소의 모든 구성 요소를 궤도로 운반하려면 약 68회의 로켓 발사가 필요하다.
그러나 일론 머스크의 SpaceX와 같은 회사 덕분에 발사 비용이 낮아지면서 "10년 전만 해도 불가능했던 일을 우주에서 할 수 있게 되었다"고 솔타우는 말했다.
ESA, NASA 및 영국, 미국, 중국, 일본의 여러 회사는 모두 우주 기반 태양광을 현실화하기 위해 노력하고 있다. 에너지 보안부와 영국 우주국은 Space Solar의 첫 번째 위성 개발을 위해 보조금을 제공했다.
일단 설치되면 전 세계적으로 계획된 규모의 태양광 빔 위성은 24시간 내내 약 2GW의 전력을 생산할 수 있으며 이는 100만 가구 이상에 전력을 공급할 수 있는 양이다. ESA에 따르면 동일한 양의 에너지를 생성하려면 지구 표면에 600만 개 이상의 태양광 패널이 필요하다고 한다.
