"중국 연구진, 최장 100년 쓸수 있는 '핵 배터리' 최초 개발"

[이데일리 방성훈 기자] 중국 과학자들이 최장 100년까지 쓸 수 있는 핵 배터리(nuclear battery)를 최초 개발했다고 사우스차이나모닝포스트(SCMP)가 14일 보도했다.

중국 서북사범대학교가 개발한 탄소-14 기반 핵 배터리.(사진=사우스차이나모닝포스트 홈페이지)

중국 간쑤성 소재 서북사범대학은 전날 성명을 발표하고 탄소-14의 방사성 붕괴를 이용해 전기를 생산하는 핵 배터리를 개발했다고 밝혔다. 대학 측은 이 배터리에 대해 충전 없이 심장박동 조절기 등에 50년 동안 사용할 수 있으며, 우주선, 극지방, 깊은 바다와 같은 극한 환경에서는 100년 이상 지속될 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 주장했다.

SCMP는 현재 심장박동 조절기에 쓰이는 배터리의 최대 수명은 15년이라고 부연하는 한편, 전기자동차에도 쓸 수 있는지에 대해서는 언급이 없었다고 짚었다.

대학 측은 또 친환경적이고 저탄소적인 배터리의 특성이 중국 신생 에너지 산업 체인의 업그레이드를 촉진할 수 있을 것이라고 기대했다. 배터리 개발 프로젝트의 기술 책임자인 장광후이 박사는 “탄소-14의 반감기가 5730년이기 때문에 이론적으로는 배터리가 수천년 동안 지속될 수 있다”고 말했다.

보도에 따르면 핵 배터리의 최대 출력은 433나노와트로, 실리콘과 탄소로 구성된 복합 반도체로 제작됐다. 영하 100℃에서 영상 200℃까지 극한의 온도를 견딜 수 있으며, 매우 높은 에너지 밀도를 가지고 있어 설계된 수명 기간 동안 성능 저하율이 5% 미만이다. 대학 측은 핵 배터리로 작동하는 LED 램프가 거의 4개월 동안 3만 5000회 이상의 펄스를 발산했다고 전했다.

연구 책임자이자 물리 및 전자공학 교수인 수마오젠은 “핵 배터리는 심박조율기, 뇌-컴퓨터 인터페이스와 같은 이식형 의료기기에 영구적인 에너지를 제공할 수 있다. 사물인터넷(IoT)의 경우 대규모 센서 네트워크를 지원할 수 있다”고 말했다. 이어 “심해, 극지방, 달, 화성과 같은 극한 환경에서는 유지보수 없이 연속적인 전력 공급 장치로 사용할 수 있다”며 “우주 탐사선이 멈추지 않고 작동할 수 있도록 전력 공급이 가능하다”고 덧붙였다.

탄소-14는 주로 유기물의 연대 측정에 사용되는 탄소의 방사성 동위원소다. 자연에는 극히 소량이 존재한다. 이에 따라 서북사범대는 탄소-14 동위원소를 확보하기 위해 자동화 장비와 동위원소 전자기 분리기를 개발할 것이라고 밝혔다. 이를 통해 산업 시스템을 구축하겠다는 계획이다.

지난해 중국은 저장성 동부 상업용 원자로에서 탄소-14를 대량 생산하기 시작했다. 캐나다, 남아프리카, 호주, 러시아로부터의 수입에 거의 전적으로 의존하고 있는 상황에서 벗어나겠다는 목표다.

한편 SCMP는 지난해 12월 영국 브리스톨대학과 영국 원자력청 과학자들이 세계 최초로 탄소-14 다이아몬드 배터리를 개발했다고 전했다. 이 배터리 역시 의료기기, 보안 장치 및 우주 등에서 오래 사용할 수 있는 에너지원이라고 덧붙였다. 브리스톨대는 다이아몬드 구조 안에서 빠르게 움직이는 전자를 포착해 소량의 탄소-14를 안전하게 담을 수 있다고 설명했다.