우주에서 지구로 태양열을 전송하려는 노력

연구자들은 우주에서 태양열을 생산하고 이를 무선으로 지구로 전송하는 실험을 진행하고 있습니다.

영국이 설계한 CASSIOPeiA 태양광 위성 시뮬레이션. 사진: 스페이스 솔라

CNN 에 따르면, 캘리포니아 공과대학(Caltech)의 전기공학 교수인 알리 하지미리는 10년 동안 태양 전지를 우주로 보내고 에너지를 지구로 다시 전송하는 방법을 연구해 왔습니다. 올해, 하지미리와 그의 동료들은 우주 기반 태양광 발전을 현실로 만들기 위한 또 다른 발걸음을 내디뎠습니다. 2023년 1월, 그들은 유연하고 초경량 송신기를 장착한 30cm 길이의 프로토타입인 Maple을 출시했습니다. 그들의 목표는 태양으로부터 에너지를 수집하여 무선으로 우주로 전송하는 것입니다. 연구팀이 수집한 전기량은 LED 전구 두 개를 밝힐 수 있을 만큼 충분했습니다.

하지만 연구자들의 더 큰 목표는 메이플이 에너지를 지구로 다시 전송할 수 있는지 확인하는 것입니다. 2023년 5월, 연구팀은 무슨 일이 일어날지 알아보기 위해 실험을 하기로 결정했습니다. 캘리포니아주 파사데나에 있는 칼텍 캠퍼스의 옥상에서, 하지미리와 다른 과학자 몇 명은 메이플의 신호를 수신할 수 있었습니다. 그들이 감지한 에너지는 너무 작아서 별 쓸모가 없었지만, 우주에서 무선으로 전기를 전송하는 데는 성공했습니다.

우주에서 태양광 발전을 생산하는 것은 그리 복잡한 아이디어가 아니다. 인간은 우주에서 태양의 막대한 에너지를 활용할 수 있다. 이는 악천후, 구름 덮개, 밤이나 계절에 영향을 받지 않고 항상 사용 가능한 전기 공급원입니다. 이를 위한 다양한 아이디어가 있지만, 실제 방법은 다음과 같습니다. 지름이 1.6km 이상인 태양열 위성이 고고도 궤도로 발사될 예정입니다. 구조물의 규모가 워낙 크기 때문에, 레고 블록처럼 대량 생산된 수십만 개의 작은 모듈로 구성되며, 자동화된 로봇 기계로 우주에서 조립됩니다.

위성의 태양광 패널은 태양 에너지를 모아서 이를 마이크로파로 변환한 후 매우 큰 신호 송신기를 통해 지구로 무선으로 전송합니다. 이 신호는 높은 정확도로 지상의 특정 위치까지 전송될 수 있습니다. 마이크로파는 구름과 악천후를 쉽게 통과해 지구의 수신 안테나에 도달합니다. 그런 다음 전자레인지는 다시 전기로 변환되어 전력망에 공급됩니다.

수신 안테나는 직경이 약 6km이고 육지나 해상에 건설할 수 있습니다. 이러한 격자 모양의 구조물은 거의 투명하기 때문에 구조물 아래의 토지는 태양광 패널, 농장 또는 기타 용도로 사용될 수 있습니다. 우주에 있는 태양광 위성은 2기가와트의 전력을 공급할 수 있는데, 이는 미국에 있는 중형 원자력 발전소 두 개에 해당하는 전력입니다.

이 기술의 가장 큰 장벽은 궤도에 발전소를 설치하는 데 드는 비용이 많이 든다는 것입니다. 지난 10년 동안 SpaceX와 Blue Origin 같은 회사가 재사용 가능한 로켓을 개발하기 시작하면서 이러한 상황이 바뀌기 시작했습니다. 오늘날의 발사 비용은 kg당 1,500달러 정도로, 1980년대 초반 우주왕복선 시대에 비해 약 30분의 1 정도 저렴합니다.

이 아이디어를 지지하는 사람들은 우주에서 태양광 발전을 실시하면 막대한 에너지 수요가 있지만 인프라가 부족한 선진국에 전력 공급원이 될 수 있다고 주장합니다. 이러한 전력원은 매년 수개월 동안 완전한 어둠에 갇히는 많은 외딴 북극 도시와 마을에 전력을 공급할 수 있으며, 자연재해나 갈등으로 인해 정전된 지역 사회를 지원할 수도 있습니다.

개념과 상용화 사이에는 아직 갈 길이 멀지만, 전 세계 정부와 기업들은 우주 태양광 발전이 깨끗한 전기에 대한 증가하는 수요를 충족하고 기후 위기를 해결하는 데 도움이 될 수 있다고 믿고 있습니다. 미국에서는 공군 연구소가 2025년에 아라크네(Arachne)라는 소형 시험용 차량을 발사할 계획입니다. 미국 해군 연구소는 2020년 5월에 궤도 시험용 차량에 모듈을 탑재하여 우주 조건에서 태양광 발전 하드웨어를 시험했습니다. 중국우주기술원은 2028년에 저궤도에 태양 전지 위성을 발사하고, 2030년에는 고궤도에 태양 전지 위성을 발사할 계획이다.

영국 정부는 독자적인 연구를 수행하여 CASSIOPeiA와 같은 설계를 통해 우주에서 태양광 발전을 생산하는 것이 기술적으로 가능하다는 결론을 내렸습니다. CASSIOPeiA는 1.7km 위성으로 2기가와트의 전력을 공급할 수 있습니다. 유럽연합은 또한 우주에서 태양열 발전의 기술적 타당성을 확인하기 위해 솔라리스 프로그램을 개발했습니다.

캘리포니아에서 하지미리와 그의 동료들은 지난 6개월 동안 프로토타입의 스트레스 테스트를 실시하여 차세대 디자인을 위한 데이터를 수집했습니다. 하지미리의 궁극적인 목표는 수십억 개의 부품이 완벽하게 동기화되어 필요한 곳에 에너지를 공급할 수 있도록 우주로 운반, 발사, 펼칠 수 있는 일련의 유연하고 가벼운 돛을 만드는 것입니다.

안캉 ( CNN 에 따르면)

소스 링크: https://vnexpress.net/thu-nghiem-truyen-dien-mat-troi-tu-vu-tru-ve-trai-dat-4694273.html