모으는 건 좋은데, 어디에 쓰나?
표준 다이슨 스웜 시나리오: 수성을 해체해서 태양 근처에 거울/패널을 배치한다. 에너지 수집은 해결. 그런데 그 에너지를 어디서 소비하나? 태양 근처에는 아무것도 없다.
지구로 보내야 한다면 — 무선 전력 전송(WPT)의 물리 법칙을 확인해보자.
마이크로파 빔: 회절 한계
주파수 2.45 GHz (λ = 0.122 m), 수성 궤도 → 지구 (평균 ~1 AU = 1.5×10¹¹ m):
스폿 직경 ≈ 2.44 × λ × 거리 / 송신 안테나 직경
| 송신 안테나 직경 | 지구측 스폿 직경 | 현실성 |
|---|---|---|
| 1 km | 44,600 km | 지구 직경의 3.5배 |
| 10 km | 4,460 km | 지구 반경 수준 |
| 100 km | 446 km | 한반도 크기 렉테나 |
역으로, 지구에서 10 km 렉테나로 수신하려면:
필요 송신 안테나 = 2.44 × 0.122 × 1.5×10¹¹ / 10,000
= 4,460 km 직경
수성 직경이 4,880 km. 수성만한 안테나가 필요.
레이저라면?
λ = 1 μm이면 회절 문제는 크게 완화:
| 송신 거울 직경 | 지구측 스폿 직경 |
|---|---|
| 10 m | 36.6 km |
| 100 m | 3.7 km |
스폿 크기는 현실적. 하지만 변환 효율 체인이 치명적:
| 단계 | 효율 |
|---|---|
| 전기 → 레이저 | ~40–50% |
| 대기 투과 (날씨 의존) | ~50–80% |
| PV 수신 → 전기 | ~50–60% |
| 종합 | ~10–24% |
생산한 전기의 75~90%를 전송 과정에서 버린다. 6.6배 플럭스 이점이 여기서 상쇄되고도 남는다.
수성 궤도의 추가 문제: 태양 가림
수성 공전 주기 88일. 궤도의 상당 부분에서 태양이 수성과 지구 사이에 위치 → 빔 전송 자체가 불가능한 구간이 발생한다. 중계 위성 없이는 연속 전송 불가.
L5: 현지 생산, 현지 소비
L5에서는 전송 문제가 아예 존재하지 않는다.
| 수성 → 지구 전송 | L5 현지 소비 | |
|---|---|---|
| 전송 거리 | 0.5~1.5 AU | 수 km~수십 km |
| 전송 방식 | 마이크로파/레이저 (무선) | 유선 케이블 |
| 종합 효율 | 10~24% (레이저) | ~95%+ |
| 태양 가림 | 있음 (88일 주기) | 없음 |
| 수신 인프라 | 수천 km 렉테나 or 수성급 안테나 | 불필요 |
| 소비처 | 지구 (1.5억 km 저편) | 바로 옆 오닐 실린더 + 데이터센터 |
참고: 우주 진공에서 초전도 케이블은 냉각이 거의 공짜다. 우주 배경 복사 2.7K가 냉매 역할을 한다.
진짜 질문: 지구에 전기를 보낼 이유가 있나?
L5에 산업 기반, 거주구, 데이터센터가 있으면:
- 연산 결과 (AI 추론, 시뮬레이션)는 광통신으로 전송 — 비트는 가볍다
- 제조품은 물리적으로 수송
- 전기 자체를 지구로 보낼 필요가 없다
에너지를 보내는 게 아니라 에너지의 산출물을 보내는 것. 이게 L5 현지 소비 모델의 핵심이다.
한 줄 요약
표준 다이슨 스웜 개념은 “에너지를 아무도 안 사는 곳에서 모아서, 사람이 사는 곳으로 보내야 한다"는 근본적 모순이 있다. L5에서는 공장과 거주구를 거울 옆에 놓고 플러그를 꽂으면 끝.
