"중국 과학자들, 100년 지속 핵 배터리 개발" SCMP

중국 과학자들이 충전 없이 100년 동안 작동할 수 있는 최초의 탄소 기반 핵 배터리를 개발하는 데 성공했다. 이번에 개발된 초장수명 배터리는 현재 최대 15년 수명을 가진 심박 조율기뿐만 아니라 극지방, 심해 등 극한 환경에 배치된 우주선과 각종 장비에 전력을 공급하는 데 활용될 수 있을 것으로 기대된다고 지난 주말 홍콩에서 발행되는 사우스차이나모닝포스트(SCMP)가 보도했다.
간쑤성의 노스웨스트 사범대학교는 목요일 성명을 통해 이번 배터리가 친환경적이고 저탄소 특성을 지니고 있어 중국의 신에너지 산업 체인 업그레이드를 촉진할 수 있다고 밝혔다. 비록 전기차에 대한 직접적인 언급은 없었지만, 이번 배터리 개발이 전기차를 포함한 다양한 분야에 혁신적인 변화를 가져올 수 있음을 시사했다.

이번 핵 배터리는 설계 수명이 50년이지만, 극한 조건에서는 100년 이상 작동할 수 있도록 설계됐다. 프로젝트 기술 책임자인 장광후이에 따르면, 이론적으로 이 배터리는 탄소-14의 긴 반감기(5,730년) 때문에 수천 년 동안 지속될 수 있다. 여기서 반감기란 방사성 동위원소가 원래 가치의 절반으로 붕괴하는 데 걸리는 시간을 의미한다.

이번 배터리는 방사성 탄소라고도 불리는 탄소-14(탄소 원소의 약한 방사성 동위원소)를 기반으로 제작되었으며, 최대 출력 전력은 433나노와트에 달한다. 배터리는 탄소-14의 방사성 붕괴를 이용해 전기를 생성하며, 실리콘과 탄소로 구성된 화합물 반도체로 만들어졌다.
또한, 이 배터리는 섭씨 영하 100도에서 섭씨 200도까지의 극한 온도를 견딜 수 있으며, 매우 높은 에너지 밀도와 설계 수명 동안 5% 미만의 성능 저하율을 보인다. 대학 측은 배터리로 작동하는 LED 램프가 거의 4개월 동안 35,000회 이상의 펄스를 방출하며 작동했다고 밝혔다.

노스웨스트 사범대학교 물리 및 전자공학대학 교수이자 부학장인 수마오겐은 이번 배터리가 심박 조율기, 뇌-컴퓨터 인터페이스 등 이식형 의료 기기에 영구적인 에너지를 공급할 수 있다고 설명했다.

또한, 사물 인터넷의 경우 대규모 센서 네트워크를 지원할 수 있으며, 심해, 두 극지방, 달, 화성과 같은 극한 환경에서는 유지 보수 없이 지속적인 전원 공급 장치로 사용될 수 있다고 덧붙였다. 특히 심우주 탐사에서는 우주 탐사선이 논스톱으로 작동하도록 동력을 공급할 수 있다고 강조했다.

이번 배터리는 세균 감지 등 과학 및 의학 분야에서 널리 사용되는 동위원소인 탄소-14 관련 화합물을 개발하는 베이타 파마테크와 노스웨스트 사범대학교가 공동으로 개발했다. 대학 측은 C-14 동위원소 획득을 위한 산업 시스템 구축의 핵심 단계인 자동화된 C-13 동위원소 신속 검출 장비와 동위원소 전자기 분리기를 개발할 계획이라고 밝혔다.
호주 국립대학교에 따르면, 자연에서 발견되는 탄소의 세 가지 동위원소 중 탄소-12는 모든 탄소 원자의 약 99.8%를 차지하고, 탄소-13은 약 1%, 가장 희귀한 탄소-14는 탄소 원자 10억 개 중 1개를 차지한다.

작년 중국은 저장성의 상업용 원자로에서 탄소-14를 대량 생산하기 시작하면서 캐나다, 남아프리카공화국, 호주, 러시아로부터의 원자재 의존도에서 벗어났음을 알렸다.

한편, 지난 12월 브리스톨대학교와 영국 원자력청 과학자들은 세계 최초로 탄소-14 다이아몬드 배터리를 만들었다고 발표했다.

이 배터리는 다이아몬드 구조 안에서 빠르게 움직이는 전자를 포착하여 "소량의 탄소-14를 안전하게 둘러쌀" 수 있다고 대학 측은 밝혔다. 이 배터리는 의료 기기, 보안 장치, 우주와 같은 극한 환경에서 사용될 수 있는 오래 지속되는 에너지원이라고 덧붙였다.

신민철 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com