[사이언스포럼]우주 태양광이 원전 대체재다

지난 3월11일 일본 동북부 지역에 강진과 지진해일(쓰나미)이 발생했다. 그 영향으로 후쿠시마 원전 냉각 시스템에 문제가 생겼고 안전하다고 여겼던 원자로가 파손되어 방사능 물질이 유출되는 대재앙이 일어났다.

본 사고를 계기로 친환경 에너지로 여겨졌던 원자력발전은 그 위험성을 전 세계에 알리게 되었고 향후 계획되어 있던 원전 건설 계획은 모두 중단되었다.

그러나 원전 건설을 계속 중단할 수 있을까.

불가능하다. 원전은 화석연료를 대체하여 에너지를 생산할 수 있는 가장 획기적인 에너지 생산 설비다.

특히 우리나라나 일본과 같이 화석연료를 전량 수입하는 나라의 경우 원전 건설은 필수다.

이외에 친환경 발전(조력, 풍력, 태양광발전, 지열)은 에너지 생산 단가가 매우 높고 생산량이 매우 낮으므로 원전을 대체하기에는 역부족이다.

원전은 사고가 발생할 경우 나라의 존립을 흔들 만큼 위험한 것이지만 이를 대체할 수 있는 친환경 발전 방법이 아직 개발되지 않았으므로 원전 건설은 계속 이루어질 것이다.

원전 및 화석연료를 대체할 친환경 에너지원은 없는 것인가.

지구가 생성된 이래로 지구의 식물과 동물에게 에너지를 주고 있는 태양을 생각하면 답은 나올 것이다.

태양은 무궁무진한 에너지를 무한히 공급하는 친환경 에너지원이다. 물론 태양광발전을 하고는 있다. 그러나 구름이나 기타 대기에 의해 반사되어 지상으로 들어오는 에너지는 대략 50%로 감소하고 밤에는 발전을 할 수 없다.

그러므로 현재 기술로는 에너지 생산 단가가 타 친환경 발전보다 매우 높다.

만약 구름이나 대기가 없는 우주공간에서 지구의 자전과 상관없이 태양광발전을 밤낮없이 한다면 어떨까.

같은 규모의 태양광 지상발전소의 약 25배의 발전이 가능하다고 한다.

지구정지궤도(3만6000㎞)에 태양광발전 위성을 대거 배치하고 이를 활용할 수 있다면 무한한 에너지를 원자력발전을 대체하여 안전하게 사용할 수 있을 것이다.

꿈 같은 이야기지만 미국, 일본, 유럽에서는 이에 대한 연구가 진행되고 있다.

미국에서는 NASA의 주요 연구소 및 기업에서 이를 구현하기 위한 구체적인 연구가 진행 중이며, 유럽의 경우는 최대 우주항공업체인 EADS 주도로 연구가 진행되고 있다.

특히 일본의 경우 정부 주도의 우주 태양광발전 연구에 엄청난 연구비를 투자하여 수행하고 있다.

우주 태양광발전이 성공하기 위해서는 대형 태양광발전 위성 개발, 대형 태양광발전 위성을 정지궤도에 올리기 위한 이송 수단 개발, 고효율의 태양전지 개발, 무선으로 위성에서 지구로 에너지를 전달하는 기술 개발이 필수다.

미국, 유럽, 일본은 2030년까지 태양광발전을 구현하려 하고 있다. 항공우주기술, 전기전자기술, 소재기술 등 모든 최첨단 기술이 융합된 기술종합 친환경 에너지 프로젝트다.

이것이 구현된다면 일본은 장래에 기술력을 바탕으로 한 에너지 자립국가가 될 수 있을 것이다.

일본과 동일한 자원 빈국인 우리나라도 무궁무진한 친환경 태양 에너지를 활용하는 우주 태양광발전에 대해 고민할 때다.

수십년 후 에너지 자립 국가인 우리나라에서 우리의 후손이 안전하게 에너지 걱정 없이 살 수 있는 세상을 만들기 위한 초석으로 지금부터 연구가 이루어지기를 희망한다.

정영석 한국항공우주연구원 선임연구원