우주서 만든 전기 무선 전송 … 항우연, 세계 최장거리 성공

1.81㎞ 무선 전력전송 성공
종전 美나사 1.5㎞ 기록 넘어
우주태양광 발전 필수 기술

심우주안테나 KDSA가 보낸 전기를 수신하는 에어로스탯. 한국항공우주연구원

한국항공우주연구원(항우연) 연구팀이 세계 최장거리 우주 무선전력전송 시험에 성공했다. 약 1.81㎞ 거리를 두고 무선으로 전력을 주고받는 데 성공하며 종전 최장인 미국 항공우주국(NASA)의 1.5㎞ 기록을 뛰어넘은 것이다. 최근 미국과 유럽, 중국, 일본 등 우주 선진국은 우주에 띄운 태양광 패널을 이용해 만든 전기를 지구로 보내는 '우주 태양광발전' 개발에 박차를 가하고 있다. 이르면 2040년께 우주 태양광발전 상용화가 전망되는 가운데 한국이 선제적으로 핵심 기술 중 하나인 무선전력전송 분야에서 앞서나가게 됐다는 평가가 나온다.

22일 항우연에 따르면 항우연은 한국전기연구원과 함께 지난해 11월 21일 '에어로스탯'을 이용해 우주 무선전력전송 시험을 진행했다. 에어로스탯은 가스의 부력을 사용해 뜨는 비행체로, 여기에 전력을 수신할 안테나와 발광다이오드(LED)를 달았다.

전력은 경기 여주에 구축된 심우주안테나 'KDSA'가 송신했다. KDSA는 무선으로 2㎾를 에어로스탯에 달린 안테나에 보냈다. 박덕종 항우연 책임연구원은 "KDSA에서 에어로스탯 안테나에 전력을 보내면 이 안테나에서 전기가 어느 정도 생성되는지 실험한 것"이라며 "안테나는 신호를 직류로 변환하고, 직류로 변환된 전기로 LED에 불이 들어오는 것을 확인했다"고 설명했다. 연구팀은 지난해 11월 28일 55m 고가 사다리를 이용해 지상 대 지상 실험도 진행했다. 이 실험에서도 무선으로 전력을 송신하고 안테나로 수신하는 데 성공했다. 최준민 항우연 책임연구원은 "1975년 미국이 1.5㎞ 거리에서 무선전력전송 시험에 성공한 이후 이를 뛰어넘는 시험에서 성공한 적이 없었다"며 "무선전력전송은 우주 태양광발전의 핵심 기술"이라고 강조했다.

우주 태양광발전은 우주 공간에 쏘아 올린 인공위성에 태양광발전용 패널을 달아 전기를 생산하는 방법이다. 생산된 전기는 전파의 일종인 마이크로파로 변환해 무선으로 지상에 내려보낸다. 이를 지상에 설치된 접시 모양의 안테나가 받아 다시 전기로 바꾼다. 태양에너지는 우주에서 1㎡당 1360W에 달하지만 지상에서 1㎡에 도달하는 에너지는 300W를 넘지 않는다. 대기 중 반사와 더불어 구름과 먼지 등 장애 요인이 있기 때문이다.

세계 각국은 우주 태양광발전 실현을 놓고 각축전을 벌이고 있다. 현재 가장 앞서 있는 곳은 미국과 중국이다. 미국은 우주 태양광발전 실험 위성인 '우주태양광전력시연기(SSPD)'를 이미 우주로 쏘아 올려 실험을 진행 중이다. 중국은 당장 2028년 우주 태양광 전력 전송 기술을 시연하고, 2030년대부터 우주 태양광발전을 실현하겠다는 계획이다.

[고재원 기자]