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우주 공간에서 직접 얻은 태양광 에너지를 지상으로 전송하는 '우주 태양광' 기술이 유럽의 탄소중립을 앞당기는 데 기여할 것이라는 연구결과가 제시됐다. 이번 연구는 우주 태양광을 에너지 전환 프레임워크 속에 포함시킨 첫 사례다.
웨이 허 영국 킹스칼리지런던 공학부 교수 연구팀은 미국 항공우주국(NASA)이 설계한 ‘헬리오스타트 군집(Heliostat Swarm)’ 기반 우주 태양광 시스템이 2050년까지 유럽 전력망 비용을 7~15% 절감하고 풍력·태양광 의존도를 최대 80%까지 줄일 수 있다는 내용의 연구 결과를 국제학술지 '줄(Joule)'에 21일(현지시간) 발표했다.
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지상 태양광 발전은 밤이나 흐린 날에는 전력 생산이 어렵다. 우주에 설치된 태양광 패널은 궤도상에서 항상 태양을 향하도록 위치를 조정할 수 있어 24시간 내내 에너지를 생산할 수 있다.
우주 태양광 패널은 위성과 유사한 방식으로 지구 궤도를 돌며 태양빛을 받아들이고, 이를 마이크로파로 지상에 전송해 전력망에 공급한다. 허 교수실시간양음선생방송
는 "우주에서는 태양 복사량이 지구 표면보다 높아 훨씬 효율적인 전력 생산이 가능하다"고 강조했다. 
연구팀은 2050년 유럽의 에너지 그리드 모델을 기반으로 우주 기반 태양광 발전의 경제성을 분석했다. 그 결과 우주 기반 태양광 발전이 상용화될 경우 유럽의 지상 기반 풍력 및 태양광 발전 필요량을 최대 80%까지 줄이고 전체 그리드 시스알라딘먹튀
템의 총 비용을 7~15%까지 절감할 수 있는 것으로 나타났다. 특히 겨울철에 에너지를 보충하는 데 필수적인 수소 저장 비용도 크게 줄일 수 있을 것으로 전망됐다.
이런 수준의 효율을 달성하기 위해서는 현재 NASA가 추진하는 두 가지 기술 개발이 중요하다고 강조했다. NASA는 우주 태양광 설계 방식인 '혁신적 헬리오스타트 군집'과 '성금융천재
숙한 평면 배열(Mature Planar Array)' 기술을 개발하고 있다. 
헬리오스타트는 태양의 움직임에 따라 자동으로 움직이며 햇빛을 항상 한 지점으로 반사시키는 거울을 의미한다. 이 설계방식은 수많은 작은 헬리오스타트 거울 모듈들이 마치 벌집처럼 거대한 군집을 이뤄 태양광을 중앙의 한 곳에 있는 집광기로 모은다.
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이 집광기에서 모아진 고밀도 태양광 에너지를 전기로 변환한 뒤 지상으로 전송하는 방식이다. 평면 배열은 지상의 태양광 패널과 유사하게 생긴 납작한 패널을 우주에 설치하는 방식이다. 헬리오스타트 설계 평면 배열 기술은 아직 개발 초기 단계다.
연구팀은 헬리오스타트 설계 비용을 2050년 지상 태양광의 14분의 1, 평면 배열 설계는 9분의 1 수준으로 줄여야 한다고 설명했다. 현재는 헬리오스타트 설계 비용이 지상 태양광이나 평면 배열 설계와 비교하면 최소 10배, 최대 100배 비싸다. 미국을 포함해 중국, 인도, 일본, 영국 등이 이미 우주 기반 태양광 발전 기술 개발에 뛰어든 상태다. 
허 교수는 "먼저 기술적으로 어느 정도 준비된 평면 배열을 활용하고 장기적으로 더 높은 효율을 가진 헬리오스타트 기술의 연구 개발을 가속화해야 한다"고 말했다.
<참고 자료> - doi.org/10.1016/j.joule.2025.102074
[정지영 기자 jjy2011@donga.com]