햇빛·충전 없이 50년 넘게 전기 만든다…KERI, ‘베타전지’ 국내 최초 실증 작성일 07-26 33 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">방사성 물질 전자 흡수해 전력 생산…충전·교체 필요 없는 전원<br>우주 탐사선·심해 비상신호기·국방 무인 감시 센서 등 활용 전망</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="qgqKZ5XSoO"> <p contents-hash="3d11df02efc794845dac3b3e149c95a4c4a95447e739c61fc8954ae6aba68b12" dmcf-pid="BaB951Zvjs" dmcf-ptype="general">사람의 발길이 전혀 닿지 않는 깊은 바다 속이나 아득한 우주 한복판에서 배터리 충전이나 교체 없이 50년 이상 스스로 전기를 만들어 작동하는 ‘꿈의 전지’ 기술이 국내 연구진에 의해 현실로 다가왔다.</p> <p contents-hash="696841f37a1d5b8ab8249d4f73a8586e97e4d9e0896ce120d25e6782d2547037" dmcf-pid="bNb21t5TNm" dmcf-ptype="general">26일 한국전기연구원(KERI)에 따르면 차세대반도체연구센터 서재화 박사팀이 국립경국대학교 윤영준 교수팀과의 공동 연구를 통해 우주와 극지 등 극한 환경에서도 50년 이상 안정적으로 전력을 생산하는 ‘탄화규소(SiC) 반도체 기반 베타전지’를 국내 최초로 실증했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="6584f017dd09ba235ac068486732ed6f1f6ccc4a2530811fdd5b618eaa5bfa31" dmcf-pid="KjKVtF1ycr" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="SiC 반도체 기반 베타전지를 국내 최초로 실증한 서재화 KERI 박사. KERI 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/26/segye/20260726133329020ymgf.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="ztQRqBztcI" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/26/segye/20260726133329020ymgf.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> SiC 반도체 기반 베타전지를 국내 최초로 실증한 서재화 KERI 박사. KERI 제공 </figcaption> </figure> <div contents-hash="907805d479dab86be04699bcc4270bec0e64a2277afea3997eca0cf0dc7f34ce" dmcf-pid="9A9fF3tWow" dmcf-ptype="general"> 이번 연구 성과는 에너지 분야의 세계적 권위 학술지인 ‘인터내셔널 저널 오브 에너지 리서치(International Journal of Energy Research, JCR 상위 3.6%)’에 게재되며 학술적 우수성을 국제적으로 인정받았다. </div> <p contents-hash="7f82d8464a8f0a72244ae18cb2bc9b475549869930845621ef3c59366bf00f89" dmcf-pid="28H5OIsAcD" dmcf-ptype="general">◆햇빛 대신 방사선 먹고 작동…‘영구 전지’ 베타전지란?</p> <p contents-hash="1bac0002aa7eb74d38eb21c7676d9ca54f317559e756a17ced4e029a189b7510" dmcf-pid="V6X1ICOckE" dmcf-ptype="general">‘베타전지’는 방사성 물질이 안정적인 상태로 변할 때 자연스럽게 내뿜는 미세한 전자(베타선)를 반도체가 흡수해 전기에너지로 바꾸는 장치다.</p> <p contents-hash="e038e6cd5e1f8693ec77c10c0c4060bdfe32c99935dde68b3362cdfabecd1a39" dmcf-pid="fPZtChIkjk" dmcf-ptype="general">우리가 흔히 아는 태양전지가 햇빛을 받아 전기를 만드는 원리와 비슷하지만 태양빛 대신 방사성 물질을 에너지원으로 삼는다는 점이 결정적인 차이다.</p> <p contents-hash="21ad7bcac77bdc9a2e9d07a0d2c5e3e10892cf16fde09e5252f8f20da89efc79" dmcf-pid="4Q5FhlCENc" dmcf-ptype="general">이 때문에 빛이 전혀 들어오지 않는 깊은 바다나 땅속, 아득한 우주 공간에서도 날씨나 온도 변화에 상관없이 수십 년 동안 꾸준히 전기를 만들어낼 수 있다.</p> <p contents-hash="b7380f53497d8fa4847da60ebef2f27fddfaf9568be00b5d7e3f94f63bedef45" dmcf-pid="8x13lShDcA" dmcf-ptype="general">이번 연구에 사용된 방사성 원료인 ‘니켈-63(Ni-63)’은 방사능 세기가 절반으로 줄어드는 반감기가 약 100년에 달해 이론상 50년에서 최대 100년까지 전지를 작동시킬 수 있다.</p> <p contents-hash="16ac816e218ec5df72ac74b34afe6d3d0bd8f0a002ca3b41cd6451fe91087439" dmcf-pid="6Mt0Svlwaj" dmcf-ptype="general">특히 베타선은 종이 한 장으로도 막을 수 있을 만큼 투과력이 약해 전용 용기에 단단히 밀봉하면 방사선 누출 위험 없이 매우 안전하게 활용할 수 있다는 큰 장점이 있다.</p> <p contents-hash="c05ef3fd669c1d8787927388da971ba3e5671b82231451d723414827116fcce8" dmcf-pid="PRFpvTSrAN" dmcf-ptype="general">◆기존 기록 대비 6만배 향상…차세대 SiC 반도체로 한계 극복</p> <p contents-hash="a2377a7ee652ec4af4a2acd16cbec85b0d15f560de90e8c28e2fd6adcc7eaced" dmcf-pid="Qe3UTyvmoa" dmcf-ptype="general">그동안 베타전지는 전기를 모으는 효율이 낮고, 국내에 방사성 물질을 안전하게 다루며 성능을 시험할 기반 시설이 부족해 상용화에 큰 제약이 있었다.</p> <p contents-hash="dd7ac9be7681ba4fc1f1dec12e31bdd6de0f1a9cbec38bf22669af7cdbf87aa1" dmcf-pid="xd0uyWTsjg" dmcf-ptype="general">KERI 연구팀은 이러한 한계를 넘기 위해 기존 실리콘 반도체 대신 열과 방사선에 훨씬 강한 신소재인 ‘탄화규소(SiC)’ 반도체를 핵심 소재로 선택했다.</p> <p contents-hash="f1fbf343a45633b321d72a06abb7730eea475399b6bd0ab9680b71b5d4f733c4" dmcf-pid="yHNcxMQ9oo" dmcf-ptype="general">여기에 방사선을 전기로 바꾸는 효율을 최고로 끌어올릴 수 있는 독자적인 반도체 구조(p-i-n 다이오드)를 설계해 원천 기술을 확보했다.</p> <p contents-hash="5deb47c4f73c3ead69fd7f2ca8eb28a0de7fb10898f3868e1bb26f0c664cf0a6" dmcf-pid="WXjkMRx2aL" dmcf-ptype="general">이어 까다로운 안전 기준을 통과해 실제 방사성 원료인 니켈-63을 확보하고 국내 최초로 전용 측정 설비를 구축해 실증에 나섰다.</p> <p contents-hash="e9bc9543f1c6df4d772f86003f00b9fb285a642beea5eb342084722f49ad6507" dmcf-pid="YZAEReMVon" dmcf-ptype="general">그 결과 연구팀은 실제 전력 활성면적 환산 기준 제곱센티미터당 약 160마이크로와트의 전력을 만들어내는 데 성공했으며, 이 전기로 저전력 LED 불빛을 밝히는 시제품까지 완벽히 작동시켰다.</p> <p contents-hash="f6a02e17e590cfaae8b46138c9244daada25305fded2616a0e9230e22e9695a4" dmcf-pid="G5cDedRfgi" dmcf-ptype="general">이는 과거 국내에서 보고된 실험 결과보다 무려 6만배 이상 향상된 수치로, 국내 역사상 최고 수준의 성능이다.</p> <p contents-hash="06ede0ff63744d53c7d96be24b7495afd30c59704746efeb0d997b4f6e69d3a4" dmcf-pid="HIMdbKB3AJ" dmcf-ptype="general">연구팀은 방사성 물질을 반도체 표면에 얇고 고르게 바르는 이상적인 방식을 적용할 경우, 기존 국내 단위 셀 출력 목표치보다 4200배 이상 높은 성능을 낼 수 있음도 확인했다.</p> <p contents-hash="d12f31657316dd8699b0c2d67edd8aa807f786d2cb2fc580f0d39868d66b8f3a" dmcf-pid="XCRJK9b0kd" dmcf-ptype="general">이는 전지 크기를 키우고 여러 개를 쌓아 올리는 집적화 공정을 더할 경우 글로벌 선도기업들의 상용화 제품과도 충분히 겨룰 수 있는 세계적 기술력이다.</p> <p contents-hash="0c01d10082b25ec54d15fddb7863d9897a45ee81fddc7fa21bfcb82ed0c4acec" dmcf-pid="Zhei92Kpje" dmcf-ptype="general">◆AI 예측 모델 도입·1500만 볼트급 ‘우주 방사선 폭우’ 테스트 통과</p> <p contents-hash="a78ab01cb2e3efc526dc9beb4d62e174eeb881a7e191932a134fc199455ce2f6" dmcf-pid="5ldn2V9UgR" dmcf-ptype="general">연구팀은 완성도를 높이기 위해 첨단 인공지능(AI) 기술과 극한 환경 테스트도 전격 도입했다.</p> <p contents-hash="da0e89e7fa82992fb7247199dd0c4c12d5495492ed34501d313cb71a535a2993" dmcf-pid="1SJLVf2uaM" dmcf-ptype="general">국립경국대 윤영준 교수팀과의 협업을 통해 머신러닝(XGBoost) 기반 AI 예측 모델을 구축, 전지의 출력과 전압을 98~99%의 정밀한 정확도로 예측해 내며 앞으로의 개발·설계 시간을 획기적으로 줄였다.</p> <p contents-hash="ae234071c9692b04cbbf42932be85065ca4b1c1c0218dcf646e38222853dd241" dmcf-pid="tviof4V7gx" dmcf-ptype="general">또한 우주 공간에서 탐사선이 겪을 수 있는 가혹한 환경을 모사하기 위해 15메가전자볼트(MeV)급 고에너지 양성자 조사 실험을 국내 최초로 수행했다.</p> <p contents-hash="17c95689dc2595218d71d46e0f0ba7d7fc051f95b926e87351e201085471827c" dmcf-pid="FTng48fzNQ" dmcf-ptype="general">15메가전자볼트는 1500만 볼트의 전압으로 가속된 입자가 때리는 수준으로, 우주 한복판에서 쏟아지는 ‘방사선 폭우’를 맨몸으로 견뎌내는 극한의 조건이다.</p> <p contents-hash="bf69fd3d1e868cf0e8ea535efd2a6bc2817b0ee814169d463385ea7ff66ef800" dmcf-pid="3yLa864qcP" dmcf-ptype="general">연구팀은 이처럼 가혹한 상태에서도 전지가 버티는 정량적 데이터를 확보해 실제 우주 임무에서의 높은 신뢰성을 입증했다.</p> <p contents-hash="6d0beb825339164a5ad83cb34edc8fea0d4bb404f05123a4438f89f990c71db4" dmcf-pid="0WoN6P8Bc6" dmcf-ptype="general">◆우주·방산·원전 감시 등 차세대 핵심 동력 기대</p> <p contents-hash="9072562bd8cc712109f520a8411091835c9e90a2466ae149da62b2b81c520866" dmcf-pid="pYgjPQ6bA8" dmcf-ptype="general">베타전지는 전기차처럼 순간적으로 큰 힘을 내는 전지라기보다는 사람의 접근이 힘든 오지나 극한 환경에서 수십 년 동안 정비 없이 미세한 전력을 꾸준히 공급하는 ‘초장수명 특수 전원’이다.</p> <p contents-hash="cf906bcab204081568ec216314b73fca21417e589d1ae642675b342aec9f0605" dmcf-pid="UGaAQxPKa4" dmcf-ptype="general">서재화 박사는 “평소에는 극도로 적은 전력만 쓰며 에너지를 모았다가 주기적으로 신호를 보내는 국방 무인 감시 센서나, 우주 및 심해의 비상 신호기(Beacon)를 50년 이상 스스로 작동하게 만드는 핵심 동력이 될 것”이라고 밝혔다.</p> <p contents-hash="2b636f4f642ffbb882d7773572d51455bb3ff5ad22d0592569696a16e2e53552" dmcf-pid="uHNcxMQ9gf" dmcf-ptype="general">연구팀은 이번 기술에 대한 국내 특허 출원을 마쳤으며, 향후 우주항공, 방위산업, 원전 및 방사선 안전 감시, 원격 센서 관련 기업들과 협력해 기술이전 및 공동 제품 개발을 추진할 계획이다.</p> <p contents-hash="5e07741d698b2c8226a685ea05dd85c9617c942568ea5d6b1ed604838539ea3c" dmcf-pid="7XjkMRx2kV" dmcf-ptype="general">창원=강승우 기자 ksw@segye.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 세계일보. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 KT, 상반기 금융 AX 22건 수주…AI 풀스택으로 '실제 성과' 낸다 07-26 다음 "가스레인지 대신 인덕션 쓰니 천식 증상 개선…실내 이산화질소 70% 감소" 07-26 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 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