출처 : 문화일보
링크 : https://v.daum.net/v/20260726161308729
요약 : 한국전기연구원 차세대반도체연구센터와 국립경국대학교 공동 연구팀이 충전이나 교체 없이 50년 이상 전력을 공급할 수 있는 탄화규소 반도체 기반 베타전지를 실증했다. 연구팀은 베타전지를 제작해 실제 전력을 생산하고 발광다이오드를 작동시키는 데 성공했다. 베타전지는 방사성 물질이 붕괴할 때 방출되는 전자인 베타선을 반도체가 흡수해 전기로 바꾸는 장치다. 태양전지와 원리는 비슷하지만 햇빛 대신 방사성동위원소를 에너지원으로 사용해 외부 충전이나 빛이 필요하지 않다. 전력 소비가 적고 배터리 교체가 어려운 우주·심해 장비와 지하 국방 감시시설 등에 장기간 전력을 공급할 수 있다. 연구팀은 기존 실리콘보다 열과 방사선에 강한 탄화규소를 핵심 소재로 사용하고, 변환 효율을 높이기 위해 p-i-n 다이오드 구조를 최적화했다. 전용 측정설비도 구축했다. 반도체와 니켈-63을 결합한 결과 활성면적 기준 제곱센티미터당 약 160마이크로와트의 전력이 발생했으며, 기존 국내 실험 결과보다 6만 배 이상 향상됐다. 방사성 물질을 반도체 표면에 얇고 균일하게 도포하면 출력전력 밀도를 제곱센티미터당 0.85밀리와트, 단위 셀의 발생 전력을 20마이크로와트 이상으로 높일 수 있다는 분석도 제시했다. 이는 기존 국내 목표치보다 4200배 이상 높은 수준이다. 니켈-63의 반감기는 약 100년으로, 소비전력이 낮은 소형 센서는 전지 교체 없이 50년 이상 작동할 수 있고 이론적으로 최대 100년까지 구동할 가능성이 있다. 연구팀은 인공지능 예측 모델로 베타전지의 출력과 전압을 98~99% 정확도로 예측했다. 우주 방사선 환경을 재현하기 위해 고에너지 양성자를 전지에 조사하는 실험도 국내 최초로 수행해 내구성과 성능 저하 데이터를 확보했다. 연구팀은 국방 무인 감시센서와 우주·심해 비상 신호기 등에 활용할 수 있다고 설명했다.
내 생각 : 한 번 설치하면 수십 년 동안 사용할 수 있는 전지가 실제로 개발됐다는 점이 신기했다. 출력은 작더라도 사람이 접근하기 어려운 곳에서는 오히려 큰 역할을 할 수 있을 것 같다. 특히 반도체와 방사성동위원소의 성질을 결합해 새로운 전원을 만들었다는 점에서 차세대 에너지원이 풍부한것에 놀랐다. 또한 이런 여러 기술의 장점을 연결하면 기존 배터리의 한계를 해결하는 방법도 찾을 수 있다고 생각했다.