한국항공우주연구원(KARI)과 한국전기기술연구원(KEI)의 과학자들이 한국형 우주 태양광 발전 위성(K-SSPS) 프로젝트의 진행 상황을 담은 새로운 논문을 발표했습니다. 이 논문에서는 위성의 개념 설계, 수명 종료 후 폐기 방법, 그리고 최초 시범 시스템 및 실험 결과를 제시했습니다.

"일본은 2050년까지 기가와트급 우주 태양광 발전 위성(SSPS)을 개발하는 것을 목표로 하고 있으며, 중국은 2035년까지 메가와트급 SSPS를, 2050년까지는 기가와트급 위성을 개발하는 것을 목표로 하고 있습니다."라고 해당 논문의 교신 저자인 최준민 교수는 전했다.PV 매거진"한국은 우주 기반 태양광 발전 분야에 비교적 늦게 진입했지만, 주목할 만한 진전을 이루었습니다. 이러한 발전은 우주 기반 태양광 발전(SBSP) 실현에 대한 한국의 의지를 보여주는 것이며, 이 분야의 공동 노력에 기여하는 것입니다."

전력 전송 위성의 제안된 설계에 대해 해당 그룹은 "엄밀한 분석에 기반한 것이 아니라 상업적 타당성을 위한 시스템 요구사항일 뿐"이라고 강조했습니다. 이 설계에 따르면, 위성의 질량은 1만 톤이며, 1.0km² 크기의 안테나를 통해 5.8GHz 주파수의 마이크로파를 지구로 전송합니다. 지상에서는 렉테나(전자기 에너지를 직류(DC)로 변환하는 특수 수신 안테나)를 통해 마이크로파를 사용 가능한 전기로 변환할 수 있습니다.

이 시스템은 각각 2.2km × 2.7km 크기의 태양광 패널 두 동을 갖도록 계획되었습니다. 박막 롤아웃 방식으로 제작된 10m × 270m 크기의 태양광 패널 4,000개를 사용하며, 시스템 전력 효율은 13.5%입니다. 지상에는 한국 비무장지대(DMZ)를 따라 직경 4km의 정류 안테나 60개를 설치할 계획입니다. 이 경우, 60개의 정류 안테나에 각각 대응할 60개의 위성이 필요합니다.

"만약 각 렉테나가 2GW의 전력을 생산할 수 있다면, 총 120GW의 전력을 수집할 수 있으며, 이는 연간 약 1TWh의 전력을 공급하는 것과 같습니다."라고 연구진은 밝혔습니다. "이 양은 2021년 한국의 전력 소비량(0.5334TWh)을 넘어서고, 남북한의 일정 기간 전력 소비량을 합친 것보다도 많습니다."

기존 연구에 따르면, 이러한 구조는 30년의 수명을 기준으로 kWh당 0.03달러의 가격으로 전력을 공급할 수 있습니다. 제안서에 따르면, 위성 본체는 먼저 저궤도(LEO)에 진입하여 주요 구조물과 태양광 패널이 설치될 예정입니다. 몇 가지 시험을 거친 후, 수확한 에너지를 이용하여 K-SSPS 위성을 저궤도에서 정지궤도(GEO)까지 이동시킬 것입니다.

제안된 폐기 방법은 수명이 다한 구조물을 달 표면, 가급적 달 뒷면에 의도적으로 충돌시키는 것입니다. 이렇게 하면 우주에서 구조물의 잔해를 완전히 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 미래 달 식민지 거주자들을 위해 귀중한 물질을 재활용할 수도 있습니다.

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