Update2024.05.08 (수)
배터리 충전이 필요 없는 휴대폰, 100년 동안 충전 없이 달릴 수 있는 전기자동차를 가능케 할 기술이 소개됐다.
LG경제연구원은 지난 3일 ‘미래의 삶을 바꿀 신기술’이란 보고서를 통해 ‘원자력 전지’에 대해 발표했다.
원자력 전지는 방사성 동위원소의 자연 붕괴를 통해 방출되는 에너지를 사용하는 전지로 지금까지의 2차전지보다 에너지량이 큰 전지다.
실제 원료 1g의 에너지량을 비교하면 리튬-이온 전지의 경우 0.3Wh에 불과하다. 최근 주목받고 있는 메탄 계열 연료 전지의 경우에도 3Wh 수준이다. 하지만 소형 원자력 전지에 쓰이는 트리튬은 500Wh, 중형 원자력 전지용인 폴로늄의 경우에는 무려 3,000Wh 수준이다.
이미 소형 원자력 전지와 중형 원자력 전지 모두 개발이 완료된 상태로 소형 원자력 전지는 주로 베타 기전 방식, 중형 이상의 경우에는 열전 방식을 많이 이용한다.
베타 기전 방식이란, 핵붕괴 과정에서 방출되는 방사선 중에서 베타선은 전자 그 자체인 것에 착안, 이를 포집해 전력을 생성하는 방식이다. 열전 방식이란 배치를 적절히 하면 열을 전기로 바꾸어 주는 반도체의 특성을 이용해 전력을 생성하는 방식이다.
이렇게 이미 기술은 다 개발돼 있으나 원재료인 방사성 동위원소의 가격이 비싸고 또한 수명이 긴 전지 형태로 만들기 까다롭기 때문에 아직 활발한 상용화는 이루어지지 않고 있다.
그러나 최근 미주리 대학의 권재완 교수는 액체 반도체 기술과 나노 공정 기술을 이용해 수명이 긴 초소형 원자력 전지를 만들어 냈다. 아직 동위원소의 가격 문제, 대량 생산 문제의 해결이 남아 있으나 수명이 100년 이상이고 총 전력량은 동급 일반 전지의 100만 배 이상이기 때문에 비싼 가격을 부담하더라도 긴 수명과 안정적 전력이 필요한 심장 세동기 등의 경우에는 즉시 이용 가능할 것으로 보인다.
또한 일부 기업에서는 일반 욕조 정도의 크기로 수~수십 MW 급 고정형 원자력 전지를 개발하고 있는 것으로 알려져 있다. 그 정도 전력이면 적게는 고층 빌딩에서 많게는 중소 도시 하나의 전력을 감당할 수 있는 수준이다.
이런 원자력 전지의 기술이 앞으로 계속 발전하면 미래엔 배터리 충전 없는 진정한 모바일 시대의 도래도 가능하다.
아무리 써도 충전이 필요 없는 스마트폰이나 노트북이 가능해진다. 즉 모바일 기기를 항상 켜두고 끄지 않는 시대가 도래하는 것이다.
전지 기술이 좀 더 발전한다면 TV와 같은 저전력 가전 제품마저도 전선 없이 구현하는 것도 가능할 것이다.
또한 환경 문제도 더 줄어든다. 수 MW급 고정형 원자력 전지의 설치가 계속 진행돼 많은 빌딩과 지역 거점에 보급되고, 스마트그리드가 충분히 진행된다면 현재와 같은 대형 화력 발전소 없이도 서울 정도, 아니면 더 넓은 지역에 충분히 전력 공급이 가능하게 된다.
원자력 발전소만 봐도 이산화탄소 발생량이 다른 모든 형태의 발전에 비해 크지 않다. 화력 발전과 비교하면 1% 수준에 불과하며, 친환경의 대표 주자인 태양광에 비해 10% 미만, 수력 발전에 비해서도 절반 정도에 불과하다.
특히, 핵분열 방식이 아니라 동위원소의 자연적 붕괴를 이용하기 때문에 위험성도 거의 없으며 대단히 친환경적이며 동시에 고출력을 제공한다는 점에서 원자력 전지는 꿈의 전지이며 앞으로 우리의 일상에 무한한 힘을 제공하는 원천이 될 것으로 보인다.
