로켓 공학의 기초를 놓았던 러시아 과학자 인 콘스탄틴 치오르코프스키가 1920년에 고안 한 "우주에 거대한 발전소를 만들어 지구에 대량의 에너지를 보낸다"라는 아이디어는, 오랫동안 SF 작가 밖에 주목하지 않았지만, 기후 변화가 문제시되고있는 최근에는, 과학자들이 실현을 위해 움직이기 시작하고 있다.
그런 우주에서 태양광 발전에 대해 리버풀 대학 항공 우주 공학과 강사 인 아만다 제인휴즈와 스테파니아 소르디니 씨가 해설하고있다.
우주에서 태양광 발전을하는 것은 많은 장점이있다. 태양광 발전 시설의 큰 약점이 "반나절 밖에 태양광을 얻을 수없고, 빛이 닿는 각도에 따라 발전 효율이 달라진다"라는 것이지만, 우주에 발전 시설을 쏘아 올리면, 항상 태양광을 받을 수있는 궤도로 돌 수있다. 또한 지구상에서는 대기가 태양광의 일부를 반사해버리지만, 우주에서라면 더 많은 태양광을 얻을 수있다.
그러나, "태양광 발전 시설과 같은 대규모 구조물을 어떻게 조립, 발사, 배포해야하나"라는 과제가 남아있다. 충분한 에너지를 산출 할 수있는 태양광 발전소는, 축구장 약 1400개 분량에 해당하는 10평방 킬로미터의 면적을 필요로하고, 이만큼의 시설을 로켓으로 발사하는 비용도 엄청나게된다.
과학자들에 의해 제안 된 해결책 중 하나가, 수천의 소형 위성을 결합하여 하나의 대형 태양광 발전 시설을 구성하는 것. 2017년 캘리포니아 공과대학의 연구팀은 수천개의 솔라 패널로 구성된 모듈형 태양광 발전 시설을 설계했다. 이 설계에 사용되는 태양 전지 패널은 1평방 미터 당 불과 280그램이라는 초경량 형이라는 것.
또한, 최근에는 태양의 빛과 이온을 반사해 돛으로 받아 진행하는 솔라 세일도 개발되고 있다. 영국 리버풀 대학은, 태양 전지를 끼워 넣었다 접을 수 있는 가볍고 반사율이 높은 돛을 3D 프린트로 제조 한 태양광 발전 시설이 될 솔라 세일을 만드는 방법을 연구하고있다.
또한, 우주에서의 발전은 "만든 전기를 어떻게 지구로 전송하는가"라는 문제도 있다. 가장 현실적인 해결책은 "태양광 발전으로 생산한 전기를 마이크로파나 레이저로 변환하여 지상에 쓴다"라는 것이다.
이미 일본의 우주 항공 연구 개발기구(JAXA)는 전기의 무선 에너지 전송 기술에 대한 연구를 수행하고 있으며, 2015년에 실시 된 실용화 실증 데모에서는 5.8GHz 대역의 전파로 55m 떨어진 곳에서 전기를 무선으로 전송하는 데 성공했다. 그러나 송전 전력이 약 1.8kW에 수전 전력은 약 320~340W라는 것 때문에, 실용화하기는 아직 한참 멀었다는 것.
또한, 중국에서도 전력의 무선 전송 기술에 대한 연구가 최근 활발해지고 있으며, 2050년까지 최대 2GW나되는 전력을 지구로 전송하는 것을 목표로 "Omega" 시스템의 설계를 목표로하고있다. 실제로 중국의 태양광 패널 제조업체로 세계 1위 인 징코 솔라는, 중국 항천과기 집단과 공동으로 우주 태양광 발전의 기술 개발에 착수하기로 2020년 1월에 발표했었다.
"우주에 태양광 발전 시설을 만들어 지구에 전송한다"는 100년 전에 제창된 아이디어는, 기술의 진보에 의해 조금씩 꿈같은 이야기는 아닌 것으로되어있다. 휴즈 씨와 소르디니 씨는 "전세계의 과학자들이 우주에서의 태양광 발전 시설의 개발에 시간과 노력을 투자하고 있습니다. 우리의 희망은 그들이 언젠가 기후 변화와의 싸움에서 중요한 도구가 될 것"이라고 코멘트.