한국형 우주태양발전, 더 이상 SF 아니다 [카테고리 설정이 아직되어 있지 않습니다.] 한국은 20세기 중반 세계 최빈국에서 불과 수십 년 만에 선진국으로 도약한 보기 드문 국가다. 1960년대 외환보유고 1억 달러 남짓, 1인당 GNP 87달러에 불과했던 나라가 ‘한강의 기적’을 이룰 수 있었던 배경에는 전력 확보가 있었다. 한국은 자원 빈국이었지만 ‘경제성장·에너지안보·환경보호’라는 3E 원칙을 세우고, 원자력발전 등을 도입해 산업화를 견인했다. 2024년 기준 한국은 24기의 원자로를 가동하며 전체 전력의 약 30%를 원전에서 얻고 있다.
그러나 한국 사회는 오랫동안 탈핵 논쟁에 흔들려 왔다. 방폐장 부지 선정에만 20년이 걸렸고, 후쿠시마 사고 이후 방사능 공포는 극대화됐다. 문제는 원전을 대체할 재생에너지가 한국의 지리·기후 조건에서 현실적으로 충분한 전력을 공급할 수 있느냐는 점이다.
여기에 2026년 이후 한국이 직면한 새로운 변수가 등장했다. 바로 AI 데이터센터의 폭발적 전력 수요다. 추산에 의하면 2029년까지 732개의 신규 데이터센터가 필요하며, 이를 위해 약 50GW의 전력이 추가로 요구된다고 한다. 이는 원전 50기에 해당하는 규모다. 생성형 AI는 기존 검색보다 10배 이상 전력을 소모하며, 시설당 전력 요구량도 기존 10~15kW에서 AI 서버는 40~100kW, 차세대 시스템은 600kW까지 치솟는다. 한국이 AI 3대 강국을 목표로 한다면, 전력 확보는 국가 생존의 문제로 바뀔 가능성이 있다. 기존 방식으로는 도저히 충당할 수 없는 규모다. 이때 대안으로 떠오르는 것이 바로 우주태양발전소(SPSP)다.
서울 강남구 코엑스에서 열린 2023 한국전기산업대전·한국발전산업전에서 참관객이 우주태양광발전 선행시스템용 무선전력 전송 기술을 살펴보고 있다. 2023.10.18 연합뉴스
우주태양발전소는 왜 다시 주목받는가
우주태양발전소의 개념은 1920년대 치올콥스키가 처음 제안했고, 1968년 피터 글레이저가 정지궤도 태양광 발전소 구상을 내놓으며 본격화됐다. 우주에서는 24시간 태양광을 받을 수 있고, 대기·기상·밤낮의 영향을 받지 않는다. 지상 태양광보다 20~60배 높은 발전 효율을 기대할 수 있다. 기술적 기반도 이미 성숙 단계에 들어섰다. 국제우주정거장(ISS)은 지난 25년간 태양전지판만으로 전력을 자급해왔다. 스페이스X의 재사용 로켓 기술은 발사 비용을 1/10 이하로 낮추고 있다. 그리고 2023년 캘리포니아공대는 우주에서 만든 전기를 지구로 전송하는 데 세계 최초로 성공했다. 중국은 2025년부터 우주태양발전을 위해 3만6000km상공의 정지궤도에 폭1km의 우주목장을 추진하고 있다. 여건이 형성되고 있는 것이다.
특히 스페이스X의 ‘메가질라’ 시스템은 로켓을 공중에서 잡아 재사용하는 혁신을 이루며 우주 물류 혁명”이라는 평가를 받았다. 발사 비용이 2030년대에는 1kg당 수백 달러, 2040년에는 100달러 이하로 떨어질 전망이다. 이는 우주태양발전소 건설의 경제성을 완전히 바꿔놓는다.
한국은 우주태양발전을 할 수 있는가
한국도 생각보다 훨씬 빠르게 우주기술을 확보해 왔다. 2021년 한미 미사일 지침이 완전히 해제되며 고체연료 로켓 개발이 자유로워졌다. 누리호는 37만 개 부품 중 94%를 국산화하며 2023년·2025년 연속 발사에 성공했다. 게다가 2025년 4차 누리호는 13기 위성을 정확히 궤도에 올리며 한국의 독자적 우주수송 능력을 입증했다. 즉, 한국은 이미 우주태양발전소 건설의 기술적 기반을 갖추기 시작한 것이다.
그렇다면 우주태양발전소의 실무적 과제는 무엇인가.
첫째, 거대 태양전지판 설치다. 1GW급 발전을 위해 최소 4km²의 태양전지판이 필요하다. 한국이 목표로 하는 100GW를 위해서는 400km² 규모가 필요하다. 이는 ISS의 100배가 넘는 규모지만, 3D 프린터·로봇 조립 기술을 활용하면 우주에서 직접 제작·조립이 가능하다는 연구가 이미 존재한다. 달의 흙속에 존재하는 레골리스로 태양전지를 만드는 기술도 개발되고 있다. 이는 지구에서 모든 자재를 운반해야 하는 부담을 크게 줄인다.
둘째, 우주 쓰레기·운석 충돌 문제의 해결이다. 우주에는 10cm 이상 파편만 3만 4000 개, 1mm 이하 미세 파편까지 포함하면 1억 개가 넘는 우주쓰레기가 존재한다. 그러나 로봇·3D 프린터 기반의 자동 보수 기술이 발전하고 있으며, 국제적으로 우주쓰레기 제거 프로젝트도 활발하다. 한국은 AI로봇에 강점이 있다. 우주태양발전소는 넓은 면적을 갖지만, 지속적 유지보수 체계가 가능하다는 것이 전문가들의 견해다.
셋째, 전력의 지구 전송이다. 전송 방식은 두 가지다. 하나는 레이저 전송으로서 효율은 높지만 구름·대기 영향이 크고 생물학적 위해 우려가 있다. 또하나는 마이크로파 전송으로서 대기 손실이 적고 효율이 85~90%에 달한다. 일본은 이미 50km 고도에서 마이크로파 송전 실험에 성공했고, 한국도 2024년 1.8km 무선전력전송 실험에 성공했다. 전문가들은 지상 안테나가 받는 에너지 밀도는 m²당 50W 수준으로 전자레인지보다 낮다”고 설명한다. 즉, 인체 위해성은 과장된 우려라는 것이다.
경제성은 어떤가. 일본 JAXA는 100만 kW(1GW)급 우주태양발전소 건설비를 약 2조 엔(25조 원)으로 추정한다. 이를 한국의 4500만 kW(45GW) 원전 대체 규모로 환산하면 약 1125조 원이 필요하다. 그러나 이는 현재 발사비용 기준이다. 재사용 로켓이 완전히 상용화되면 비용은 30~50% 수준으로 떨어질 수 있다. 즉, 2295억~3825억 달러 수준으로 줄어든다. 한국의 연간 예산(2026년 727조 원)을 고려하면, 20년 장기 프로젝트로 추진할 경우 감당 가능한 규모다.
한국형 우주태양발전은 ‘필요한 미래’다
요점을 다시 정리해보자. 1)한국은 에너지 자립도가 5~10%에 불과한 자원 빈국이다. 2)AI시대에는 전력 부족이 국가 경쟁력의 결정적 약점이 된다. 3)재생에너지와 원전만으로는 180GW의 미래 수요를 충족하기 어렵다. 4)우주태양발전은 원전·화력의 위험과 한계를 동시에 해결할 수 있는 유일한 대안이다. 5)한국은 이미 우주기술·발사체·무선전력전송 등 핵심 기반을 빠르게 확보하고 있다.
따라서 우주태양발전은 더 이상 공상과학이 아니라, 한국이 반드시 검토해야 할 전략적 선택지다. 우리는 태양발전이 아니라도 국가안보차원에서 우주진출이 불가피하다. 장차 국경을 마주할 대륙의 강국들까지 상대하려면 우주에서도 실력을 갖추어야 한다. 이런 상황에서 투자를 회수할 수 있는 길까지 제공해주는 우주태양발전소 건설을 마다할 이유가 없다. 향후 국가를 이끌고 갈 비전이기도 하다.
Top
