NASA가 테스트한 ‘꽃’ 모양 태양전지 정체

미 항공우주국(NASA)은 지난달 14일 목성 위성 유로파를 탐사하기 위해 유로파 클리퍼를 발사했습니다. 유로파 클리퍼는 태양 전지 패널을 모두 펼치면 너비가 30m가 약간 넘는 대형 탐사선으로 NASA의 장거리 탐사선 가운데 가장 큰 탐사선입니다. 최신 탐사선일수록 더 많은 탐사 장비를 탑재할 뿐 아니라 먼 거리에서 태양 전지로 필요한 에너지를 공급하기 위해 몸집이 자꾸 커진 결과입니다.

하지만 그렇다고 해서 NASA가 큰 우주선에만 관심을 보이는 것은 아닙니다. 최근 몇 년 간 민간 우주 사업자는 물론이고 과학자와 민간사업자들은 신발 상자 정도 크기의 작은 위성인 큐브셋에 큰 관심을 보여왔습니다. 큐브셋은 10x10x10㎝ 크기를 하나의 유닛으로 삼아 1U-6U 크기의 규격화된 위성을 만들기 때문에 제조는 물론 남는 공간에 쉽게 수납할 수 있습니다. 그러면서도 기술 발전 덕분에 대형 탐사선이나 위성이 했던 임무의 일부를 대신할 수 있습니다.

그러나 크기가 작기 때문에 생기는 한계도 분명합니다. 선물 상자 크기의 큐브셋에 장거리 통신을 위한 큰 안테나나 대형 태양 전지를 탑재하긴 어렵습니다. 따라서 탐사선으로 활용할 경우 지구에서 가까운 거리에서 임무를 수행하거나 혹은 모선 역할을 할 다른 탐사선이 필요합니다. NASA의 과학자들은 이 한계를 극복하기 위해 새로운 디자인의 안테나 통합 태양 전지 패널을 개발했습니다. LISA-T(Lightweight Integrated Solar Array and anTenna)는 이름처럼 태양 전지와 안테나가 통합된 새로운 접이식 시스템으로 최근 PTD-4 큐브셋에 사용되어 우주 테스트에 들어갔습니다.



NASA 과학자들은 LISA-T의 무게와 부피를 대폭 줄이기 위해 여러 가지 아이디어를 적용했습니다. 우선 큐브셋 본체에서 장난감 상자 속 인형처럼 튀어나오는 접이식 지지대를 올리고 이 지지대에 접어 놓은 4개의 막대가 십자가처럼 펼쳐지게 만들었습니다. 그리고 각각의 막대에 돌돌 말아 접은 박막 태양 전지가 펼쳐지면 마치 우주에 핀 꽃 같은 독특한 형태의 태양 전지 패널 겸 안테나가 되는 구조입니다.

이런 복잡한 구조 덕분에 발사 시 아주 작게 접을 수 있고 무게도 대폭 줄일 수 있지만, 우주에서 장시간 제대로 작동할 수 있을지 검증이 필요합니다. LISA-T는 워낙 얇고 가볍게 만들어 중력, 비바람이나 동식물의 작용이 있는 지구에서는 버티기 어렵겠지만, 이런 영향을 무시할 수 있는 우주에서는 장시간 견딜 수 있을 것으로 예상됩니다. 우주 공간에서 LISA-T가 안정적으로 장시간 임무를 수행한다면 앞으로 장거리 탐사 임무를 수행하는 소형 탐사선이나 큐브셋에 새로운 기회를 부여할 수 있습니다. 꽃처럼 생긴 안테나와 태양전지가 해답이 될 수 있을지 주목됩니다.