‘충전 없이 50년 가는 배터리’ 국내 첫 실증…한국전기연구원 ‘베타전지’

사회 > 교육 ‘충전 없이 50년 가는 배터리’ 국내 첫 실증…한국전기연구원 ‘베타전지’ SiC 반도체 기반 베타전지 실증 장비. [KERI] 국내에서 우주에서도 충전이나 교체 없이 50년 이상 스스로 전기를 만드는 장치를 최초로 실증해내 이목이 집중된다.26일 연합뉴스 보도에 따르면 한국전기연구원(KERI)은 우주 등 극한 환경에서 충전이나 교체 없이 50년 이상 스스로 전기를 만드는 ‘탄화규소(SiC) 반도체 기반 베타전지’를 국내에서 처음으로 실증했다.이번 연구는 KERI 차세대반도체연구센터 서재화 박사팀과 국립경국대학교 윤영준 교수팀이 공동 수행했다.베타전지는 방사성 물질에서 나오는 전자(베타선)를 반도체가 흡수해 전기로 바꾸는 차세대 전원 장치다.빛을 받아 전기를 만드는 태양전지와 비슷하지만, 태양 대신 방사성 물질을 에너지원으로 삼는다.따라서 햇빛이 전혀 닿지 않는 우주, 심해, 지하 국방 감시환경 등에서도 날씨·온도와 상관없이 전력을 안정적으로 오래 공급할 수 있다.KERI는 기존 실리콘 반도체보다 열과 방사선에 훨씬 강한 차세대 소재인 탄화규소를 핵심 소재로 선택하고, 반도체 구조를 최적으로 설계(p-i-n 다이오드 구조 방식)해 독자적 원천 소자를 만드는 데 성공했다. 베타전지 실증하는 서재화 KERI 차세대반도체연구센터 박사. [KERI] 원천 기술을 확보한 연구팀은 이후 방사성 물질을 활용한 실증 연구에 착수했다.연구팀은 실제 베타선 원료인 니켈-63(Ni-63)을 확보해 국내 최초로 전용 측정 설비를 구축했다. 이를 바탕으로 반도체와 방사성 물질을 결합한 결과, 활성면적 기준 약 160마이크로와트(㎼/㎠)의 전력이 생성되는 것을 확인했다.생성된 전력으로 저전력 LED를 점등하는 시제품 제작에도 성공했다.한국전기연구원(KERI)은 방사성 물질인 Ni-63의 반감기 특성을 고려할 때, 동전형 리튬전지 수준의 초저전력을 사용하는 기기에서는 배터리 교체 없이 50년 이상 작동할 가능성을 입증한 결과라고 설명했다.특히 이번 출력 성능은 국내에서 과거 보고된 실험 결과와 비교해 6만배 이상 향상된 수준이라고 덧붙였다.연구팀은 또 방사성 물질을 반도체 표면에 빈틈없이 얇고 균일하게 도포하는 이상적인 공정을 적용할 경우 출력전력 밀도 0.85㎽/㎠, 단위 셀 기준 20㎼ 이상의 전력 생산이 가능하다는 점도 확인했다.이는 기존 국내 단위 셀 출력 목표치보다 4200배 이상 높은 수준이다.시제품 제작 ...