나로호가 당초 일정대로 오늘 발사될 예정이라고 한다. 우주발사체는 우주로 가기까지의 유일한 운송수단이다. 우주선진국들은 이미 우주에서 무한 에너지를 얻기 위해 많은 노력을 기울이고 있는데,이는 발사체가 있기 때문에 가능한 일이다. 그만큼 발사체의 성공은 화석에너지의 고갈에 따른 대체 에너지 개발의 토대가 된다는 점에서 모두가 염원하는 것이다.

미래 에너지 수요를 만족시킬 수 있는 장기적인 해결책 중 하나가 우주태양광발전이다. 우주태양광발전은 우주에서 태양광 에너지를 모아 지구로 보내는 것이다. 이는 인류의 에너지 고갈과 그린하우스 배기가스 문제를 동시에 해결할 수 있는 방안이기도 하다. 오늘날 태양에너지는 위성에서도 가장 흔히 사용하는 에너지원이다. 우주에서 가용한 태양에너지는 오늘날 우리가 지구에서 사용하는 에너지의 수십억배나 된다.

우주태양광이 매력적인 이유는 무한정의 청정에너지이기 때문이다. 하늘에 구름이 있든, 밤이든, 바람이 불든 상관없이 에너지 공급이 가능하다. 우주에서 태양전지셀이 받는 에너지 양은 지구 표면에서 동급의 셀이 받는 에너지에 비해 상당히 많다. 우주에서는 빛이 구름，먼지 또는 대기 가스 등에 의해 영향을 받지 않기 때문이다. 또한 우주에서의 태양 방사량은 지상보다 5~10배 강하다. 원자력발전과 같이 수백년 동안 저장해야 하는 위험한 폐기물도 나오지 않는다.

다만 우주태양광발전의 실용화에는 아직도 풀어야 할 과제가 많다. 우선 엄청난 개발비용이 소요된다. 하지만 지구온난화와 관련된 비용과 비교하면 훨씬 적은 수준이다. 우주에서 대량의 에너지를 얻기 위해서는 국제우주정거장보다도 훨씬 큰 초대형 위성이 필요하다. 위성에서 지표면까지 어떻게 전력을 송전할 수 있는지의 방안도 찾아야 한다.

우주태양광발전이 논의된 지는 이미 30년 이상이 흘렀다. 하지만 비용，에너지 변환 효율성 그리고 안전성 문제에 대한 논란이 지속돼 왔다. 우주에서 에너지를 전송하는 기술은 전송방식이나 주파수 대역에 따라 두 가지 방안을 고려하고 있다. 전자기파 방사를 이용하는 방식과 레이저 에너지를 이용하는 방안이다. 전자기파와 레이저시스템을 시험하는 것은 우주에서 거대한 구조물을 요구한다. 거대한 태양전지판，박막 콘덴서 거울，수㎞로 펼쳐지고 1만t 이상 무게가 나가는 전자기파 송신기가 요구된다. 레이저 방식을 사용할 경우 10㎞ 길이와 5000t 중량의 레이저 배열기 100여개 등이 필요하다.

일본 우주항공개발기구(JAXA)에서는 우주에서 태양에너지를 집적해 지상으로 에너지를 광섬유 레이저로 송부하는 기술을 시험 중에 있다. 여기서 핵심기술은 태양광을 효율적으로 레이저 빛으로 전환할 수 있는 소재의 개발이다. 2030년께 정지궤도에 위치하는 대형 태양전지판을 설치한 위성으로부터 1GW의 태양에너지를 무선 전송한다는 계획을 가지고 있다. 1GW 정도의 전력은 웬만한 대형 원자력발전소에서 생산하는 에너지와 맞먹는다.

유럽의 우주기업인 아스트리움은 적외선 레이저를 사용해 에너지를 전송하는 방법을 연구하고 있다. 이 회사는 연구실 단계에서 이미 레이저를 사용해 전력을 송신하는 시험을 수행한 바 있다. 현재는 에너지 변환 효율을 증진시키는 연구를 수행 중이다. 이 방법의 가장 큰 제한사항은 레이저의 크기에 따라 에너지 송전에 한계가 있다는 것이다.

미국과 유럽，일본 등은 이러한 우주에너지를 실용화하기 위한 기초연구에 많은 투자를 하고 있다. 우리나라도 기초연구에 투자하는 예산을 점진적으로 늘리고 있다. 하지만 아직도 바로 돈이 되지 않는 장기 연구개발 투자에 대해서는 인색한 것이 현실이다.

장영근 한국항공대 교수·항공우주공학