현대 문명의 발전은 많은 에너지를 사용하여 이룩한 문명이라고 해도 틀린 말이 아니다.
특히 20세기에 들어와 석유와 석탄과 같은 화석 연료의 사용은 문명을 비약적으로 발전하게 만든 중요한 요인이었다.
화석 연료를 이용한 전기 생산과 이용, 석유를 사용하는 운송수단의 비약적 발전, 그 밖에도 컴퓨터의 발명 등은 시간적 공간적 제한을 넘어서 문명이 발전하는 기회를 제공하였다.
그러나 화석연료는 사용할 수 있는 양이 제한적이므로 영원히 사용할 수 없는 단점이 있다.
현재 알려진 바에 의하면 앞으로 인류가 사용할 수 있는 석유의 양은 대략 50여 년 정도인 것으로 알려져 있다.
따라서 많은 나라에서는 화석 연료를 대신할 수 있는 대체에너지를 찾고 있다.
태양광을 이용한 발전은 그중에 주목받고 있는 중요한 방법 중 하나다.
우주에서의 태양광 발전 원리 우선 태양광을 이용한 발전은 태양에너지를 변환하는 것이므로 활용 가능한 에너지양이 무한대이며 사용요금이 무료이다.
그리고 빛 에너지를 전기로 변환하기 때문에 이산화탄소 배출과 같은 환경오염이 없으므로 지구 온난화를 일으키지도 않는다.
이런 장점 때문에 현재 우주에서 작동하고 있는 수백 개의 인공위성은 태양광을 이용하여 생산한 전기를 에너지로 사용하고 있다.
그러나 이러한 장점에도 불구하고 지구에서 태양광 발전은 오로지 태양이 빛나는 낮 동안만 가능하며 그것도 구름이 끼거나 비가 오는 흐린 날에는 발전할 수 없다는 단점이 있다.
또한, 태양이 빛나는 낮이라 해도 대기층을 태양빛이 통과하는 동안 생긴 많은 에너지 손실로 인해 실제 전기로 변환되는 에너지 효율은 낮아지게 된다.
따라서 이러한 단점을 극복하고 전기를 생산할 수 있는 방법은 우주에서 발전하는 것이다.
NASA 과학자 피터 글레이져 박사는 높은 발전효율과 발전시간에 제한이 없는 우주에서 태양광 발전을 하는 방안을 처음으로 1968년에 제안하였으며 1999년에는 NASA가 주도하는 태양광 우주 발전 프로그램을 수행하여 실현 가능성을 검토하였다.
그러나 지난 수십 년간 태양광 우주 발전에 대한 연구가 진행되어 왔음에도 불구하고 현실적으로 우주에서 태양광을 이용한 전기 생산을 실현하기에는 아직도 많은 문제들이 놓여있다.
우선 경제성 문제다.
효율적인 태양광 발전을 위해서는 태양 전지판의 크기가 지름 1km 정도 되어야 하는데 이 정도 크기는 지상에서 제작을 해도 적지 않은 비용이 소요된다.
만약 현재 사용하고 있는 태양전지판보다 효율이 월등히 높은 전지판을 개발한다면 전지판의 크기를 획기적으로 줄일 수 있어 우주에서의 건설 비용이 낮아지겠지만 이것 말고도 문제는 또 하나 있다.
그것은 바로 발전시설을 우주에 설치하는 데 천문학적인 비용이 든다는 점이다.
미국 국방성은 우주왕복선을 이용하여 1kg의 물체를 우주로 보내는데 대략 10,000달러/kgdml 비용이 들고, 경제성있는 우주발전을 위해서는 8년 정도의 시간이 필요 하며, 대략 매년 280여 번의 발사가 필요한 것으로 계산하였다.
또한, NASA의 연구에 의하면 1kg의 물체를 우주로 보내는데 3,000달러/kg 정도의 운반 비용이면 경쟁력이 있을 것으로 판단하였다.
이 문제를 해결하기 위한 방법으로는 경제성이 뛰어난 발사체를 개발하여야 하며 TSOS (Two Stage Orbit System 궤도 진입이 가능한 고성능 2단 로켓) 이 그 대안이 될 수 있다.
그리고 기술적인 문제로는 태양전지 패널을 건설하는데 예상되는 기술적인 제약이다.
경제성을 갖추기 위해서는 전지 판에서 생산되는 전압이 1,000V 이상 되어야 한다.
하지만 이 정도 크기의 전압이 발생하면 스스로 아크가 발생하여 전지 판을 손상 시키는 기술적 문제점도 있다.
현재 기술로는 아크를 발생시키지 않고 생산할 수 있는 최고 전압은 300V 정도다.
이 외에도 생산된 전기를 지상으로 보내는 방법은 우주 발전을 실현하기 위하여 반드시 해결하여야 하는 가장 커다란 기술적 장애이다.
지금까지 논의되고 있는 송신 방법은 마이크로파를 이용하거나 레이저를 이용하여 전기를 보내는 방법이다.
그러나 어떤 방법이든지 매우 높은 에너지를 수송하는 수단이기 때문에 조금의 오차가 발생하여 지상의 목표지점에서 벗어나면 주변 지역이 파괴되어 버리는 치명적인 결과가 나타날 수 있다.
현재까지의 기술에 의하면 주