중국의 거침없는 ‘우주 굴기’, 중국 과학자들이 바라본 ‘우주태양광발전소’

중국의 거침없는 우주 굴기가 주목받고 있다. 중국은 지난 8일 새벽 2시 23분 시창(西昌)위성발사센터에서 창어(嫦娥) 4호 탐사선을 발사했다. 창어 4호 탐사선은 세계 최초로 달 뒷면에 착륙해 탐사를 진행할 예정이다.

중국은 달 뒷면 탐사 외에도 우주에서 태양광을 이용해 발생시킨 전기에너지를 지상으로 전송하는 우주태양광발전소 프로젝트를 진행하고 있다.

신화사 충칭(重慶) 지사는 지난 26일 충칭대학, 중국우주기술연구원 시안(西安) 연구소, 시안전자과기대학, 충칭시 비산(璧山)구 인민정부 등이 충칭시 비산구에 중국 최초의 우주태양광발전소실험기지 건설에 대한 협력 협약을 체결했다고 보도했다.

<충칭 우주태양광발전소실험기지 조감도(사진 출처: 중경일보/비산구 선전부 제공>

지구 궤도를 돌며 태양광을 축적하고 해당 전력을 무선을 통해 지상으로 보내는 아이디어는 미국 과학자 피터 글레이저가 처음으로 내놓았다. 우주태양광발전소는 지구 궤도를 돌며 하루 24시간 정도 태양방사선에 노출되며 99% 이상 태양광을 축적할 수 있다. 우리가 흔히 알고 있는 일반 (지상)태양광발전소의 경우는 하루 평균 29%이다. 또한 날씨나 대기권 등의 영향을 받지 않아 효율이 좋고 발전량 역시 안정적인 것으로 알려져 있다.

양스중(楊士中) 중국 공정원(工程院) 원사 겸 충칭대학 교수는 1㎡ 크기의 태양전지를 예로 들었을 때 중국 북서부 지역의 경우 0.4kW 정도의 효율을 보이는 반면 성층권의 경우 7kW-8kW 정도의 효율을 보이고 지구 표면과 3만 6000km 떨어진 지구 궤도에서는 10kW-14kW 정도의 효율을 보인다고 소개했다.

바오웨이민(包為民) 중국 과학원 원사 겸 중국항천과기집단유한공사(CASC) 과학기술위원회주임은 현재 중국, 미국, 일본 등이 우주태양광발전소 계획을 가지고 있지만 모두 초기 연구 단계에 머물고 있다고 전했다. 그는 우주태양광발전소에는 해결해야 할 세 가지 문제가 따른다며 첫째는 운반로켓에 발전 설비를 실어 지구 궤도에 올리는 것이고, 둘째는 전력을 지구로 전달하는 방법이고, 셋째는 발전 설비의 안전 및 환경 개선 문제라고 소개했다. 바오웨이민 원사는 현재 많은 나라들이 위 세 가지 문제에 대한 기초적인 연구를 지속하고 있는 상황이라고 덧붙였다.

셰겅신(謝更新) 충칭 군민융합(軍民融合) 사무실 혁신연구원 부원장은 비산구에 건설한 우주태양광발전소실험기지를 통해 우주 에너지 기술 발전, 장거리 무선 에너지 전송 및 (환경)안전 문제에 대한 기초 연구와 응용 연구 전개, 중국 국가 대형 과학 프로젝트의 충칭 입주, 충칭 과학단지 건설, (충칭)기지를 중심으로 한 신에너지 산업 기술 응집 등의 효과를 기대할 수 있을 거라고 내다봤다.

중국은 2008년부터 우주태양에너지발전소 연구 및 개발을 국가 최우선 연구 규획 가운데 하나로 규정하고 있다. 2017년 리밍(李明) 중국 항천과기그룹공사 우주기술연구원 주임은 유관 부서의 전폭적인 지지로 10년 동안 연구를 거듭한 결과 중국이 우주태양광발전소 방면에서 선진국들과 수준을 나란히 하게 되었다고 전했고 이어 꾸준한 연구를 지속할 경우 중국이 세계 최초로 실용 가치 있는 우주태양광발전소를 건설하는 나라가 될 수도 있다는 의견을 전했다.

한편 중국은 2019년과 2020년을 충칭 기지의 건설 기간으로 잡고 있으며 충칭 기지의 경우 초기 투자 비용만 2억 위안이 들어갔다고 한다. 기지에는 우주 실험실, 열기구 테스트 홀, 실험실, 송신 안테나 등이 건설될 예정이며 50m~200m에 달하는 마이크로파 전송 테스트 플랫폼도 배치된다. 한편 중국은 2021년~2025년까지 중소규모의 성층권 태양광발전소 건설 및 가동을 목표로 하고 있고, 2025년에는 대규모 우주태양광발전소 시스템 관련 작업에 착수하는 것을 목표로 하고 있다.