“충전 없이 100년 쓴다”…美서 초저전력 ‘핵 배터리’ 실물 구현

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미국 NRD가 니켈-63을 활용해 100년 이상 전력을 공급하는 베타전지를 공개했다. 제미나이 생성 이미지

미국의 핵물질 전문 기업이 별도의 유지 보수 없이도 100년 이상 초저전력을 공급할 수 있는 배터리를 공개했다.

스마트폰을 충전할 수 있는 수준은 아니지만, 교체가 어려운 환경에서 수십 년간 작동해야 하는 센서나 우주 장비에는 게임체인저가 될 수 있다는 평가다.

10일(현지 시간) 기술 매체 인터레스팅 엔지니어링에 따르면, 미국 소재 핵물질 전문 기업 NRD LLC(이하 NRD)는 니켈-63을 동력원으로 하는 베타전지 ‘NBV 시리즈’를 발표했다.

● 초저전력에 초장기간 전력 공급 가능…”극한 환경에 적합”

이 배터리는 방사성 동위 원소인 니켈-63이 스스로 전자를 방출하는 ‘베타 붕괴’ 현상을 이용해 전기를 생성한다. 외부 전원이 없어도 원자핵 변화 과정에서 지속적으로 에너지가 발생하는 구조다.

특히 니켈-63은 에너지가 절반으로 줄어드는 반감기가 약 100.1년에 달해, 이론적으로는 한 번 설치로 한 세기 가까이 전력 공급이 가능하다. 다만 에너지가 매우 미세하게 방출되는 특성상 출력 자체는 극히 낮다.

업체 측에 따르면 배터리의 크기는 가로·세로 20mm 수준으로, 전압 범위는 1.0V에서 20.0V 사이다. 출력 전력은 5~500nW(10억분의 1와트) 수준으로, 흔히 스마트폰에 사용되는 배터리의 수백만 분의 1 수준이다.

● 어디에 쓰나…“사람 못 가는 곳”이 핵심 시장이 같은 특성 때문에 이 배터리는 일반 소비자용이 아니라 ‘교체가 불가능한 환경’을 겨냥한 제품이다. 접근 자체가 어렵거나 유지보수 비용이 과도하게 드는 영역에서 의미가 커진다.

적용 분야로는 미세 균열 감지 센서, 환경 탐사 장비, 의료용 임플란트, 심우주 탐사 장비, 장기 데이터 보존용 전력 셀 등이 거론된다. 특히 수십 년 이상 지속적으로 데이터를 수집해야 하는 장비에서는 배터리 교체 여부가 시스템 전체의 성패를 좌우한다.

셸 알피에로 NRD 최고경영자(CEO)는 “배터리 고장은 핵심 임무의 실패로 이어진다”며 “배터리 교체가 거의 불가능한 환경에서 안정적인 전력 공급을 제공하는 데 가장 큰 목표가 있다”고 강조했다.

● 상업 출시 일정은 미정…성능 검증 남은 과제

다만 실제 성능은 방사선 차단 기능이나 장비 결합 방식에 따라 달라질 수 있다. 수명 역시 반감기에 기반한 이론적 추정인 만큼, 외부 기관을 통한 검증이 필요하다는 지적이 나온다.

현재까지 NRD는 구체적인 상업화 일정이나 양산 계획은 공개하지 않았다. 케빈 헤플러 최고운영책임자(COO)는 “이번 출시는 NRD가 핵물질 분야에서 쌓아온 수십 년의 전문 지식을 차세대 전력 솔루션으로 전환했다는 점에서 이정표가 될 것”이라고 밝혔다.

김영호 기자 rladudgh2349@donga.com