10년 이상 전력 생산 '핵전지' 대구TP 기술개발 상용화 나서

군사·항공우주·의료 등 첨단분야 수요 "장수명 전지, 선진국 수준 도약 계기"

대구TP 나노융합실용화센터 연구원이 10년 이상 사용할 수 있는 동위원소'전고상 하이브리드 전지의 알루미늄 케이스(왼쪽)와 그 내부의 핵심 부품인 P-N 접합 다이오드 기판, 전고상 이차전지를 들어 보이고 있다.

10년 이상 전력을 생산할 수 있는 핵전지 기술이 개발돼 상용화를 앞두고 있다. 전력을 안정적으로 공급해야 하는 의료'군사 분야에서 특히 유용할 전망이다.

대구테크노파크(이하 대구TP)는 지난해 12월 '외부 충전없이 반영구적으로 사용할 수 있는 동위원소기반 전고상(온전한 고체 상태) 하이브리드 전지 원천기술 개발' 3차 연도 사업을 통해 '동위원소'전고상 하이브리드 전지' 제작 기술을 확립했다고 21일 밝혔다.

이 사업은 대구TP 나노융합실용화센터(이하 나노융합센터)가 2012년 12월부터 내년까지 5년간 산업통상자원부의 '산업융합 원천기술 개발사업' 일환으로 한국산업기술평가관리원, 한국원자력연구원, 한국전자통신연구원, 대구지역 중소'중견기업 등과 함께 추진하는 사업이다.

대구TP에서 개발되는 핵전지는 P-N 접합 다이오드 기판 위에 방사성 동위원소인 니켈-63을 결합해 미소전력을 생산하고, 이 전력으로 전해질을 고체로 사용하는 '전고상(全固相) 이차전지'로 보내 안정적으로 저장'사용하는 방식이다. 니켈-63은 반감기(어떤 양이 초기값의 절반으로 줄어드는 기간, 통상 평균 수명의 70% 수준임)가 100년에 달하는 방사성 동위원소다. 이 원소가 방출하는 베타선은 적어도 50년 동안 전력을 안정적으로 생산할 수 있다. 또 이 사업을 통해 개발되는 전고상 이차전지는 액상 이차전지와 달리 수명이 10년 정도로 긴 것이 특징이다. 그런 만큼 하이브리드 핵전지는 한 번 장착해 10년 이상 사용하는 것을 목표로 한다.

대구TP 나노융합센터 관계자는 "앞으로 사용처에 따라 전압'출력 등을 변경할 수 있도록 구조 및 디자인을 개발해 상용화에 대비할 계획"이라고 말했다.

핵전지 기술은 군사, 항공우주, 의료분야 등 전력을 안정적으로 공급해야 하는 특수 분야에서 주로 활용이 기대된다. 미국과 러시아 등 여러 선진국을 중심으로 니켈-63 방사성 동위원소를 기반으로 한 전지시스템을 구현하기 위한 기술을 활발히 연구하고 있다.

박찬석 대구TP 나노융합센터장은 "국내에는 동위원소전지 기반 장수명 전지기술이 전무했다. 이번에 개발한 동위원소'전고상 하이브리드 전지를 통해 장수명 전지기술이 선진국 수준으로 올라설 수 있을 것"이라고 말했다.