지속가능성
절대 지지 않는 태양 – Reflect Orbital의 태양 에너지 혁신 대계획
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태양광 상승
태양광은 풍부한 햇빛을 이용하고 운전 중 연료 연소가 필요 없다는 장점이 있습니다. 다만 패널과 설비의 제조, 운송, 설치 및 폐기까지 포함한 수명주기 배출량은 존재합니다.
이러한 진전의 주요 이유는 광전지 기술의 향상이며, 태양광 패널의 효율이 급격히 상승하고 있기 때문입니다. 그리고 양면 패널, 페로브스카이트, 박막 카드뮴 텔루라이드, 혹은 양자점 등은 태양광 패널을 더욱 개선할 후보군으로 남아 있습니다.
이 내용은 “태양광 시대 — 인류의 밝은 미래”에서 더 자세히 다룹니다. 기술 발전과 생산 규모 확대는 비용 감소에 기여했지만, 실제 경쟁력은 지역의 일사량, 금융비용, 전력망과 정책에 따라 달라집니다.
출처: News Channel 3
태양광 패널은 밤에 햇빛으로 전기를 생산하지 못하며, 흐린 날에는 출력이 감소합니다. 감소 폭은 날씨와 설비에 따라 다릅니다.
즉, 태양광 발전이 인류의 주요 전력원으로 작동하려면 이 문제를 완화할 해결책과 함께 사용되어야 합니다.
해결책에는 배터리 등 저장 장치, 지역 간 송전, 수요 조절과 다른 발전원의 조합이 있습니다. 배터리 팩 자체를 저장하는 것이 아니라 전기를 배터리에 저장합니다.
문제는 두 옵션 모두 비용이 많이 들고 자원 집약적이라는 점입니다.
이와 별도로 궤도에서 햇빛을 이용하는 개념도 연구됩니다. 궤도와 운용 조건에 따라 지구 그림자에 들어갈 수 있으므로, 모든 위성이 날씨와 무관하게 24시간 연속 에너지를 공급한다는 뜻은 아닙니다.
궤도 태양광
발사 비용의 하락은 우주 태양광의 경제성을 검토하게 하는 요인입니다. SpaceX (SPCX ) 의 재사용 발사체도 영향을 주었지만, 실제 궤도 투입 비용은 발사체, 탑재량, 궤도와 계약에 따라 다릅니다. 단순히 모든 비용이 10분의 1로 줄었거나 다시 같은 비율로 감소한다고 단정할 수는 없습니다.
출처: Ark Invest
전력 위성
전통적인 우주 태양광 구상은 위성의 태양전지로 전기를 만든 뒤 마이크로파 등의 형태로 지상에 전송하는 방식입니다. 적절한 마이크로파 주파수는 구름을 통과하기 쉽지만, 대기와 기상에 따른 영향이 완전히 없는 것은 아닙니다.
이 방식은 지상 태양광보다 변환과 전송 단계가 많습니다.
- 지상 방식: 햇빛 수집 → 전기 생산 → 필요한 전력 변환 → 전력망 공급.
- 우주 방식: 햇빛 수집 → 전기 생산 → 마이크로파 등으로 변환·전송 → 지상에서 전기로 변환 → 전력망 공급.
추가 장비는 질량과 비용을 늘리고 각 변환 단계에서 에너지 손실이 발생합니다.
궤도에서 더 많은 일사량을 확보하더라도 발사, 조립, 유지보수와 지상 수신 설비 비용을 함께 고려해야 합니다. 안정적인 공급과 낮은 비용이 자동으로 보장되는 것은 아닙니다.
햇빛을 판매하나요?
다른 접근을 연구하는 회사가 Reflect Orbital입니다.
태양전지와 마이크로파 송신기 대신 궤도 반사경으로 햇빛을 지상에 보내는 구상입니다.
출처: Reflect Orbital
이와 관련된 반사경 전개와 조명 실험은 러시아의 Znamya 2가 1993년에 수행했습니다. 1990년 실험이라는 설명은 잘못입니다. 짧은 기술 시연은 있었지만, 대규모 발전용 서비스의 경제성과 신뢰성이 입증된 것은 아닙니다.
반사경 방식에는 다음과 같은 잠재적 장점과 한계가 있습니다.
- 궤도 발전 설비는 시간이 지나며 성능이 저하되고 수리와 재활용이 어렵습니다. 반사경도 우주 환경에 노출되므로 손상, 열화와 수명 종료 후 처리가 필요합니다.
- 얇은 반사막은 태양전지 배열보다 단위 면적당 가벼울 수 있습니다. 다만 실제 발사 질량에는 전개 구조, 자세 제어, 통신과 전력 계통도 포함됩니다.
Reflect Orbital은 일몰 이후 지상 태양광 발전소에 빛을 제공하는 사업을 제안합니다. 반사 가능한 시간과 지상 조도는 궤도, 반사 면적, 각도 및 대기 조건에 따라 제한됩니다.
회사는 기구를 이용한 반사 실험도 공개했습니다. 이는 개념 시연이지 실제 궤도 위성의 성능과 사업성을 검증한 시험은 아닙니다.
얼마나 진지한가?
팀
공동창업자이자 CEO의 이름은 Ben Nowack입니다. 기사에 쓰인 Novak은 잘못된 표기입니다. 회사는 그의 우주 분야 경험을 소개하지만, 경력 자체가 사업의 성공을 보장하지는 않습니다.
공동창업자이자 CTO는 Tristan Semmelhack으로, Zipline 등에서의 기술 경험이 소개되어 있습니다.
반사경 설계에는 전개 구조와 광학 경험이 필요합니다. 팀 소개에 언급된 Robert Salazar는 Starshade의 광학 차폐막과 관련된 경험이 있으며, 달의 극한 환경을 위한 경량 전개형 반사경 같은 연구 분야와도 연결됩니다.
출처: NASA
팀의 관련 경험은 개발 역량을 평가할 요소 중 하나입니다. 그러나 실제 성능은 설계, 시험, 발사 및 궤도 운용을 통해 확인해야 합니다.
Nowack이 SpaceX에서 일했다는 사실만으로 발사 계약이나 우선 접근권이 보장된다고 볼 수는 없습니다.
기술적 실현 가능성
1990년대의 실험은 궤도 반사경의 전개와 빛 반사의 가능성을 보여 주었습니다. 태양돛, 전개형 안테나, 접이식 구조에 관한 연구도 참고할 수 있지만, 발전용 시스템을 구현하려면 별도의 검증이 필요합니다.
초경량 반사막을 우주에서 전개하고 정확히 조준하는 것은 쉬운 작업이 아닙니다. 지상에서의 밝기와 크기는 반사경과 궤도 조건에 따라 달라지며, 항상 작은 태양처럼 보인다고 단정할 수 없습니다.
2022년 연구 「에너지 저장의 대안으로서 궤도 태양 반사경을 이용한 태양광 발전 및 활용 증진」은 지름 1 km의 반사경 약 30개를 가정한 모델을 검토했습니다. 수명 20년과 개당 약 7,860 kg이라는 값은 모델의 가정이지 제작·운용 실적이 아닙니다.
연구는 반사경 조달비를 kg당 375달러로 가정해 개당 약 300만 달러, 전체 약 9천만 달러로 계산했습니다. 100 MWh의 추가 발전을 목표로 한 사례 분석이며, 이런 규모의 설비가 이미 그 전력을 생산했다는 뜻은 아닙니다.
경제적 타당성
같은 연구는 발사비를 kg당 1,400달러로 가정했습니다. 실제 계약 비용은 궤도와 탑재 조건에 따라 달라집니다. 발사체의 이론적 최대 적재량으로 나눈 가격을 모든 고객의 실효 비용으로 간주하거나 Starship의 미래 가격을 확정할 수는 없습니다.
해당 가정에서는 수익성이 확보되지 않았으며, 연구진은 전력 가격 조건별 손익분기 발사비를 계산했습니다. 이는 민감도 분석이지 보장된 투자 기준이 아닙니다.
하루 중 전력 가격 차이가 비교적 작은 인도 사례에서는 손익분기 발사비가 kg당 약 257달러로 계산되었습니다.
출처: Applied Energy (LC = 발사비, PC = 조달비)
시간대별 가격 차이가 큰 캘리포니아 사례에서는 손익분기 발사비가 kg당 약 558달러로 계산되었습니다.
출처: Applied Energy (LC = 발사비, PC = 조달비)
잠재적 적용 분야
첫 마케팅 시연
2024년 당시 회사는 웹사이트에서 「빛을 받을 장소 예약」 개념을 소개하고, 약 5 km 범위에 4분간 빛을 제공하는 향후 시연 계획을 홍보했습니다. 2025년 말이라는 당시 목표를 실제 서비스 개시로 간주해서는 안 됩니다.
기사에 소개된 초기 계획은 위성당 약 35파운드, 즉 16 kg과 약 10 m × 10 m 반사막을 가정했습니다. 이러한 수치는 개발 과정에서 변경될 수 있는 계획입니다.
초기 시연은 대규모 발전보다는 조명과 기술 홍보에 가까울 수 있습니다. 스마트폰으로 야간 조명을 요청하는 구상도 실제 궤도 가시성, 일정 및 허가 범위 안에서만 가능할 것입니다.
태양광 발전
가장 직접적인 구상은 저녁 전력 가격이 높은 지역의 대형 태양광 발전소에 빛을 보내는 것입니다. 반사광으로 얻는 추가 발전량과 서비스 비용을 배터리 등 다른 대안과 비교해야 합니다.
적절한 궤도, 대상 발전소의 위치와 기상 조건도 중요합니다. 위성은 지상의 한 지점에 임의로 계속 머물 수 없으므로 조명 시간에 제약이 있습니다.
북유럽이나 캐나다처럼 겨울 일사량이 낮은 지역도 잠재적 대상이 될 수 있습니다. 다만 태양과 위성의 기하학적 조건, 구름, 일조 범위 및 수요를 함께 검토해야 합니다.
인공 도시 조명
도시 조명도 제안될 수 있으나, 기존 가로등과 전력망 또는 태양전지·배터리 조합보다 경제적인지는 입증되지 않았습니다.
농업
식물 재배에는 빛이 필요하므로 온실 보광도 가능한 응용으로 거론됩니다. 그러나 작물에 필요한 광량, 파장, 일장과 제어 수준을 충족하는지 확인해야 합니다.
대규모 온실 밀집 지역이 검토 대상일 수 있지만, 규모만으로 경제성이 성립하지는 않습니다.
고위도 지역의 겨울 재배에 추가 조명을 제공하는 구상도 마찬가지입니다. 생육 효과와 생태계 영향을 별도로 평가해야 합니다.
궤도 거울의 한계
기술과 경제성 외에도 궤도 반사경에는 중요한 비판과 검토 과제가 있습니다.
추가적인 야간 빛은 천문 관측을 방해할 수 있습니다. 영향은 위성 수, 밝기, 궤도와 운용 방식에 따라 달라집니다. 모든 지상 천문학이 반드시 불가능해진다고 단정할 수는 없지만, 관련 영향 평가가 필요합니다.
빛공해는 야행성 동물, 이동 행동과 곤충 등에 영향을 줄 수 있습니다. 반사광의 범위와 시간에 따른 생태적 영향도 검토해야 합니다.
태양광 투자
태양광 발전은 빠르게 확대되고 있지만, 세계 전력과 전체 에너지에서 화석 연료도 여전히 큰 비중을 차지합니다. 두 시장의 비중과 성장률은 구분해야 합니다.
규모의 경제는 태양광 제조업의 경쟁력에 중요합니다. 그러나 생산 능력 확대가 공급 과잉과 가격 하락을 초래할 수도 있으며, 신기술이 기존 기업의 우위를 바꿀 수 있습니다.
궤도 반사경이 충분한 빛을 경제적으로 제공한다면 기존 발전소의 이용 시간을 늘릴 수 있습니다. 아직 비용, 조도, 안전 및 운용 성능이 검증되어야 하는 가정입니다.
태양광 관련 기업에는 증권사를 통해 투자할 수 있습니다. securities.io에서 미국, 캐나다, 호주, 영국 등 다른 국가의 증권사 안내를 확인할 수 있습니다.
개별 기업 대신 Global X Solar ETF (RAYS), Invesco Solar ETF (TAN) 또는 Global X China Clean Energy ETF (2809.HK) 같은 ETF를 검토할 수도 있습니다. 각 펀드의 존속 여부, 편입 종목과 투자 지역을 확인해야 하며, 분산투자도 손실 위험을 없애지는 않습니다.
관련 기사 「투자 대상으로 살펴볼 태양광 기업 10곳」도 참고할 수 있습니다.
태양광 및 우주 기업
1. Rocket Lab
RKLB 가격 차트
Rocket Lab (RKLB )은 Electron 소형 발사체와 우주 시스템 사업을 운영합니다. Electron은 고유명사이므로 “전자”로 번역하면 안 됩니다. 발사 횟수와 배치 위성 수는 특정 시점의 실적이며 계속 변합니다.
회사는 재사용을 목표로 하는 중형 발사체 Neutron을 개발하고 있습니다. 탑재 능력과 일정은 개발 단계의 사양이며, Falcon 9이나 Starship과 동일한 성능이나 경제성이 입증된 것은 아닙니다.
Rocket Lab은 발사체와 위성 시스템의 설계·제조를 결합하며, 정부 및 민간 계약을 수주했습니다. 계약 금액은 매출이 즉시 실현되거나 이익이 보장된다는 뜻은 아닙니다.
2022년 SolAero Technologies를 인수한 뒤 우주용 태양전지 분야에서도 활동하고 있습니다. 누적 공급 실적과 제품 출력은 관련 기간과 측정 기준에 따라 해석해야 합니다.
출처: Rocket Lab
발사체와 우주 시스템 사업은 자체 개발과 외부 공급망을 함께 활용합니다. 인수를 통한 수직 통합도 모든 외부 의존을 없애지는 않습니다.
회사는 위성 제조, 발사와 궤도 운용 등 다양한 서비스를 제공하며 Varda Space Industries와 같은 고객의 임무를 지원해 왔습니다.
SpaceX와 Rocket Lab은 서로 다른 제품과 시장에서 자체 개발 및 공급망 전략을 사용합니다. 어느 한 회사가 모든 기술을 처음부터 독자 개발했다는 단순한 대비는 부정확합니다.
Rocket Lab의 사업 확대 가능성은 발사 성공, 개발 일정, 계약 이행과 재무 상태에 달려 있습니다. 매출이 존재한다는 사실만으로 안정적인 현금 흐름이나 SpaceX를 따라잡을 가능성이 입증되지는 않습니다.
2. JinkoSolar Holding Co., Ltd.
JKS 가격 차트
JinkoSolar는 주요 태양광 모듈 제조업체입니다. 중국 외에도 여러 지역에 생산 기반이 있지만, 모든 해외 생산을 관세 회피로 단정하거나 미국에서 태양전지를 제조한다고 일괄 설명해서는 안 됩니다. 웨이퍼, 셀과 모듈 생산은 구분해야 합니다.
출처: Jinko Solar
지역별 출하와 매출 구성은 시기에 따라 달라집니다. 특정 지역의 비중만으로 서구 시장이나 무역 정책의 영향이 작다고 단정할 수 없습니다.
출처: Jinko Solar
2024년 1분기 회사는 약 20 GW의 태양광 모듈 출하를 보고했습니다. 누적 출하, 셀 생산과 모듈 출하는 서로 다른 지표입니다.
JinkoSolar는 대형 모듈 공급업체이지만, 순위는 출하 기간과 제품 범위에 따라 달라집니다.
N형 셀의 변환 효율과 완성 모듈의 효율은 다릅니다. 25.8% 같은 셀 효율 수치를 패널 전체의 효율로 해석해서는 안 됩니다.
회사에 따르면 N형 모듈은 2024년 1분기 전체 모듈 출하의 약 80%를 차지했습니다. 이를 2023년 연간 출하 비중으로 제시한 것은 잘못입니다. 연말 비중과 설비 가동 계획은 당시 전망이었습니다.
연간 생산 능력은 특정 기간의 공급 잠재력을 나타냅니다. 이를 여러 해에 걸친 누적 출하와 직접 비교해 성장률이나 실제 생산량으로 해석해서는 안 됩니다.
회사는 재생전력으로 생산한 NeoGreen 제품을 소개했습니다. 제조 전력의 재생에너지 사용이 제품의 전 수명주기 배출량이 0이라는 뜻은 아닙니다.
생산 능력 확대는 성장 전략의 일부이지만, 수요와 공급, 가격, 무역 제한 및 자금 조달 위험이 따릅니다.
태양광 시장의 확대나 향후 궤도 반사경 도입 가능성이 JinkoSolar의 미래 수익성을 보장하지는 않습니다.
