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우주에서 전기에너지를 만들다! ‘우주 태양광발전’

  • 2015.07.09.
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우주 태양광발전

 

오늘 날의 과학은 지구의 영역을 벗어나 우주의 영역으로 까지 그 범위를 넓혀가고 있습니다.

아폴로11호의 달에 착륙한 이래에 인공위성, 우주정거장, 우수선, 우주복, 우주음식 등과 같이 다양한 기술들이 개발되었고 많은 실험을 통해 나날이 발전하고 있는 상황입니다.

이렇게 우주로까지 범위를 넓혀가고 있는 요즘, 영화에서처럼 우주공간에서 생활하고 연구를 하기 위해서는 전기나 기타 에너지원이 필요할 텐데요. 그래서 이야기 되는 것이 바로 우주용 발전 시스템입니다.

 

우주용 발전시스템

 

◆ 우주용 발전시스템?

우주용 발전시스템에 있어서 가장 중요한 사항은 고효율, 경량화, 크기, 신뢰성, 제작비용 등으로서 우선 단위 질량당 출력밀도가 높아야 하며 시스템의 신뢰성이 높아야 합니다.

이들을 충족시킬 수 있는 방법은 우주공간에서 유일한 에너지원인 태양에너지를 활용하는 것으로서 현재 태양광발전방식 등의 열동력 기관을 사용하는 방식 및 원자로 방식 등이 제안되고 있습니다. 그러나 이들 방식은 출력밀도가 모두 낮기 때문에 시스템의 경량화라는 문제점이 남아있습니다.

여기에 적합한 것이 AMTEC으로서 출력밀도가 0.8∼1.2W/㎠ 로서 기존의 우주발전기술에 비해 약 3∼5배정도 높으며 발전효율이 30%이상 되기 때문에 가장 유망한 기술로서 대두되고 있습니다.

 

태양열발전은 무엇인가요?

 

◆ AMTEC 우주 태양열발전은 무엇인가요?

AMTEC(Alkali Metal Thermoelectric Converter)이란 열에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 특성을 갖고 있는 에너지변환 장치입니다.

이 기술은 1962년 미국 포드사의 쿠머(J.T.Kummer)에 의해 처음 제안된 이래 초기에는 전기자동차의 전원공급장치로 활용하기 위한 연구가 진행되었고 그동안 포드사에 의해 단독으로 기술개발이 추진되어 오다 1980년대 후반에 기술을 공개하면서 여러 연구기관에서 기본 설계를 한 바 있습니다.

미국은 현재 DOE, DOD, NASA등이 주축이 되어 국가 주도아래 Beta Power사 등에서 출력이 높은 AMTEC 발전기의 개발을 추진하고 있습니다.

러시아도 수백W급에서 수십MW급 발전시스템을 이미 개발완료하여 상용 플랜트 단계에 있을 정도로 높은 수준에 있었으나 현재는 기술개발이 전혀 이루어지지 않고 있는 실정으로 알려져 있습니다.

다만 Seebeck 원리를 이용한 반도체 열전발전기술은 세계 최고 수준으로서 상품화되고 있습니다.

 

국내의 경우는 재료에 대한 기초연구와 민간연구소의 2차전지에 대한 연구추진은 이루어졌었으나 우주용 발전기술에 관한 연구가 과거 수편의 논문이외에는 없으며 특히 AMTEC발전에 관한 연구는 전무한 실정입니다.

에너지전문연구기관이 한국에너지기술연구소에서 1996년도에 산업폐열을 열원으로 하는 AMTEC발전시스템에 대한 개념설계를 마친 바 있으며, 근래부터는 단위발전 셀인 BASE튜브와 집전기술에 대한 기초연구를 진행하고 있습니다.

우리나라의 우주산업은 다른 선진국들에 비하여 아직 부족한 부분이 많은 상태라고 합니다. 하지만 우주로까지 범위를 넓혀가고 있는 오늘날 늦었지만 포기하지 않고 개발이 이뤄지길 바랍니다.

 

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