오직 태양빛으로만 세계일주를 하겠다고 나선 사람들이 있습니다. 스위스 출신의 앙드레 보슈베르(62)와 베르트랑 피카르(57)는 다른 연료 없이 태양에너지로만 움직이는 비행기 '솔라 임펄스(solar impulse)를 만들었고, 2015년 3월 이 비행기로 세계 일주를 시작했습니다. 두 사람은 1인용 비행기에 교대로 탑승해 고온과 고압 속에서 쪽잠을 자며 힘든 여정을 시작했습니다. 두 사람이 특별한 도전에 나선 이유는 그들의 기술력을 자랑하고 싶어서는 아닙니다. 석유와 석탄을 마구 마구 퍼서 쓰다 병들어가는 지구를 위해, 그 지구에서 살 인류의 미래를 위해 '친환경에너지의 힘'을 전세계에 알리고 싶었기 때문입니다. 멋지죠?

태양빛으로만 정말 세계일주가 가능할까요. 태양광 주택은 흔해졌지만 태양빛으로만 도로를 달리고 바다를 건너고 하늘을 나는 일도 가능한 걸까요. 지금부터 태양광 교통수단의 세계로 떠나보겠습니다.

태양광 운송수단은 태양에서 뿜어 나오는 빛 에너지를 '태양전지(PV cell)'를 통해 흡수한 뒤 전기에너지로 바꿔 쓰는 원리로 움직입니다.

세계 최초의 태양광 자동차는 1955년 8월 31일 미국 시카고의 한 전시장에 처음 등장했습니다. 제너럴 모터스사의 윌리엄 G.코브가 만든 첫 번째 태양광 자동차는 '썬모바일'¹⁾ 이라는 이름이 지어졌습니다. 12개의 셀레늄 PV에 전기모터를 단 썬모바일은 총 길이가 15인치(약 38㎝)인 작은 자동차였습니다. 사람이 탈 수는 없지만 자동차가 태양빛으로만 움직일 수 있다는 것을 확인하기 위해 당시 전시장에는 200만명이 넘는 관중이 몰렸다고 하네요.

1955년 만들어진 세계 최초의 태양광 자동차 ‘썬모바일’ <출처: Popular Mechanics, September 1955>

썬모바일이 태양광 자동차의 가능성을 처음으로 입증한 뒤, 사람이 직접 타고 운전할 수 있는 태양광 자동차는 불과 7년 뒤인 1962년에 등장했습니다. 인터내셔널 렉티피어 컴퍼니는 1만640개의 태양전지를 달아 자동차다운 자동차를 만드는데 성공했습니다.

그후로 50년동안 세계 각국에서 많은 태양광 자동차가 만들어졌습니다. 태양광 자동차의 역사가 이렇게 긴데 왜 아직 주위에선 구경하기 힘들까요. 가장 큰 문제는 역시 비용입니다. 태양빛은 무제한이지만 태양빛을 에너지로 바꾸는 전환장치에는 많은 돈이 들기 때문이죠. 태양광 자동차는 해가 떠 있는 낮동안에만 에너지를 비축할 수 있고, 밤에는 낮에 축적한 에너지를 써야 하기 때문에 장거리를 이동하거나 '만약의 사태'에 대비하기에는 아직까지 위험합니다.

경주용 자동차 개발 수준은 상당히 높습니다. 1985년 스위스에서 열린 '뚜르 드 솔'을 시작으로 미국, 유럽 등 여러 나라에서 태양광자동차 경주대회를 열고 있습니다. 특히 3021㎞를 달리는 '세계태양광경주(World Solar Challenge)'와 2700㎞를 달리는 '북미태양광경주(North American Solar Challenge)'가 세계 2대 태양광자동차경주로 꼽힙니다. 호주에선 2007년 세계 최초로 태양광 버스 '틴도'가 등장했습니다.

태양광 기술은 바다로 뻗어 나갔습니다.

가장 대표적인 태양광 보트는 '튀라노 플래닛 솔라(Turanor PlanetSolar)²⁾'입니다. '태양의 힘'이라는 뜻을 가진 이 보트는 독일과 스위스가 힘을 합해 2010년 3월~2012년 5월까지 약 2년에 걸쳐 만들었습니다. '태양빛으로만 바다를 건널 수 있다는 것을 보여주자'는 생각에 양국 정부와 전 세계 많은 후원자들이 힘을 보탰습니다.

세계 최대의 태양광 보트 ‘튀라노 플래닛 솔라’ <출처: pics-about.space>

총 길이 31m, 폭 15m 규모로 만들어진 튀라노 플래닛 솔라는 2010년 9월 27일 모나코항을 출발해 첫 세계일주에 도전했습니다. 플래닛 솔라호는 대서양과 파나마운하, 태평양, 수에즈운하를 거쳐 584일만에 무사히 모나코항으로 돌아왔습니다. 튀라노 플래닛 솔라가 지난 길은 약 6만㎞에 달했습니다.

태양에너지의 강력한 힘을 보여주겠다는 생각으로 5명의 선원과 함께 역사적인 도전에 나선 스위스 출신 선장 라파엘 돔얀은 항해를 마치고 "태양에너지 동력이 고갈될까 하는 두려움보다는 해적들이 더 무서웠다"고 소감을 밝히기도 했습니다.

튀라노 플래닛 솔라는 첫 세계일주 때 발견된 문제점을 보완해 2013년 6월~9월 멕시코만 해류를 조사하는 해양탐사선으로 활약했고, 2014년 7월에는 그리스 펠로폰네소스 지역의 프랜치티 동굴 탐사에도 참여했습니다.

태양광 비행기를 만들려는 노력은 1970년대부터 시작됐습니다. 1980~1990년대 미국에선 태양광 비행기가 여러 차례 하늘을 나는데 성공했지만 장거리 비행은 아니었습니다. 2003년 스위스 출신의 신경외과 의사 겸 모험가인 베르트랑 피카르가 태양광 비행기의 역사를 바꿀 특별한 도전을 선언했습니다. 오직 태양빛으로 세계를 날겠다는 것이었습니다.

무모해보였던 그의 도전은 스위스 출신의 사업가 겸 조종사인 앙드레 보슈베르를 만나 날개를 달았습니다. 두 사람은 2007년 100% 태양광으로 움직이는 비행기 '솔라 임펄스³⁾'를 만들었습니다. 솔라 임펄스는 2009년 4월 87분동안 1000m 상공을 비행하는데 성공했고 그 해 7~8월 야간비행, 2011년 유럽 횡단, 2012년 유럽~미주 비행, 2013년 5월 미국횡단까지 성공했습니다.

나고야에서 태평양 상공을 건너 하와이로 가는 솔라임펄스 2호의 모습 <출처: www.solarimpulse.com>

4년동안의 비행은 모두 세계일주를 위한 시험비행이었습니다 솔라 임펄스팀은 2014년 1호의 문제점을 보완한 솔라 임펄스 2호를 만들었습니다. 총 길이 72m, 무게 약 2300㎏인 솔라 임펄스 2호는 세계의 관심 속에 지난 3월 9일 아부다비를 시작으로 세계일주를 시작했습니다. 세계 최초의 친환경비행프로젝트에 아랍에미리트연합 정부와 유럽, 국제환경단체들이 돈과 인력을 보탰습니다.

솔라 임펄스 2호는 1인용 비행기입니다. 프로젝트를 기획한 피카르와 보슈베르가 구간을 나눠 한 사람씩 조종대를 잡았습니다. 비행기 안은 좁고 냉난방 시설도 없기 때문에 두 조종사들은 온몸으로 급격한 기온과 압력의 변화를 합니다. 잠도 충분히 잘 수 없습니다. 조종사들은 틈틈이 요가로 체력을 보충한다고 합니다.

태양광 비행기 세계일주 여정 중 가장 어려운 구간으로 꼽힌 태평양 비행을 무사히 마친 뒤 하와이에 환영나온 인파를 향해 손을 흔들며 기뻐하는 베르트랑 피카르(왼쪽)와 앙드레 보슈베르의 모습. <출처: www.solarimpulse.com>

아부다비, 오만, 인도, 미얀마, 중국, 일본을 거친 솔라임펄스 2호는 2015년 6월 29일~7월 3일까지 나고야~하와이 구간 117시간 52분 연속 비행에 성공했습니다. 62세의 보슈베르가 37도에 이르는 1인 조종석에서 매일 20분만 잠을 자며 세운 태양광 비행 최장 기록입니다.

솔라 임펄스 2호는 가장 어려운 여정을 무사히 마쳤지만 이 과정에서 배터리가 손상돼 세계일주를 잠정 중단했습니다. 솔라 임펄스 2호는 배터리를 수리해 내년 4월 다시 세계일주에 도전할 계획입니다.

태양광 운송수단의 정수는 우주선입니다. 태양계를 유영하는 우주선들은 태양에너지를 주동력으로 움직입니다.

1976년 9월 미국 천문학자 칼 세이건이 토크쇼 '더 투나잇 쇼'에 출연해 처음으로 '태양광 돛단배'를 제안했습니다. 전기 절연재료인 마일라로 만들어진 평평하고 넓은 돛이 달린 우주선을 만들자는 생각이었습니다. 국제행성협회는 40년만인 2016년 칼 세이건의 '라이트 세일(Light Sail)⁴⁾'이라는 이름의 태양광 돛단배를 만들어 시험비행하겠다고 밝혔습니다.

‘라이트 세일’ 상상도. <출처: sail.planetary.org>

인류 최초의 혜성 탐사선 로제타는 탐사로봇 '필레'를 싣고 10년 8개월을 비행해 2014년 11월 혜성에 착륙했습니다. 혜성의 비밀을 풀어줄 것으로 기대했던 필레는 착륙 직후 약 60시간 동안 지구와 교신했다가 갑자기 연락이 끊긴 뒤 2015년 6월 14일 다시 메시지를 보냈습니다. 과학자들은 필레가 7개월동안 겨울잠에 들었다가 혜성이 태양에 가까워지면서 깨어난 것으로 보고 있습니다. 필레는 하루 6시간씩 태양광 충전을 하며 다음 교신을 준비하고 있습니다.

2006년 1월 발사된 명왕성 탐사선 ‘뉴호라이즌스호(New Horizons)⁵⁾’는 9년 6개월동안 우주를 비행해 2015년 7월 14일 첫 명왕성 사진을 지구로 보냈습니다. 태양에서 평균 59억㎞ 떨어진 명왕성은 2006년 1월 당시 태양계에서 가장 멀리 떨어진 행성이었습니다.

명왕성 탐사선 ‘뉴호라이즌스호’ 상상도. <출처: 나사(NASA)>

태양에서 가장 멀리 떨어진다는 것은 그만큼 태양에너지를 받을 수 없다는 뜻이기에 과학자들 사이에서도 뉴호라이즌스호의 성공 여부를 두고 의견이 갈렸습니다. 뉴호라이즌스호는 동력을 끄고 비행해 명왕성에 접근하는데 성공했지만 동력을 유지하기 위해선 일정량의 태양광을 받아야만 합니다. 2006년 8월 국제행성학회가 명왕성을 일반 행성에서 '왜소 행성'으로 격하시켰지만, 명왕성 탐사선의 성공 여부는 태양광 우주선 역사의 한 페이지로 남을 것이 분명합니다.

최근 가장 주목받고 있는 태양광 운송수단은 무인기입니다. 태양광 무인기 개발은 세계 각국이 미래 주력사업으로 보고 뛰어들 만큼 경쟁이 치열합니다. 태양광만으로 오래 버틸 수 있고 사람이 직접 탑승하지 않고도 정확하게 조종할 수 있다면 여러 산업은 물론 군사목적으로도 활용할 수 있기 때문이죠.

2009년 미 항공우주국(NASA)이 만든 ‘헬리오스(Helios)⁶⁾’가 29㎞ 비행에 성공했고 2010년 영국 퀴네틱사가 만든 제퍼(Zephyr)가 2주 연속 비행에 성공했습니다. 세계적 미디어 기업인 구글도 2014년 타이탄 에어로스페이스사를 인수해 태양광 무인기 개발에 뛰어들었고, 소셜미디어 그룹 페이스북도 어젠타사를 인수해 태양광 무인기를 개발하고 있습니다. 통신기업인 구글과 페이스북까지 태양광 무인기 사업에 뛰어든 것은 태양광 무인기 기술의 응용분야가 그만큼 넓다는 것을 보여줍니다.

한국도 태양광 무인기 개발에 힘을 쏟고 있습니다. 한국항공우주연구원은 2015년 8월 태양광 항공기 'EAV-3'이 9시간동안 14㎞ 높이의 성층권 비행에 성공했다고 밝혔습니다.