누리호 성능검증위성의 원자력전지 안정적 성능 유지

원자력연구원,"목표한 전기출력 장기간 유지…달 착륙선에 탑재해 실증"

한국원자력연구원은 누리호 성능검증위성에 탑재된 원자력전지가 장기적으로 안정적인 성능을 유지하고 있음을 확인했다고 9일 밝혔다.

원자력전지는 방사성동위원소의 붕괴열을 활용해 전력을 생산하는 장치로 태양, 바람 등 외부 동력원이 필요 없어 우주 환경에서의 안정적인 에너지원으로 주목받고 있다. 연구원은 2022년 미국과 러시아에 이어 세 번째로 원자력전지 개발에 성공했다.

홍진태 박사 연구팀이 개발한 원자력전지는 방사성동위원소(플루토늄-238)를 열원으로 하고 열을 전기로 변환하는 열전소자, 전지 내부의 열 손실을 막는 열제어 구조체로 구성된 열출력 10W(와트)급의 소형 원자력전지다.

2022년 6월 발사된 누리호(KSLV-Ⅱ) 성능검증위성에 탑재해 4개월 동안 목표한 전기출력 120±50㎽(밀리와트)에 도달하는 것을 확인한 바 있다.

이번에는 2022년 11월부터 지난 5월까지 1년 반 동안 원자력전지가 전기 출력을 장기간 유지할 수 있는지 검증했다.

원자력전지의 출력전압과 내부 온도를 위성 본체로부터 전달받은 뒤 지상국과 교신 시 데이터를 전송받아 분석한 결과 출력 감소나 부품 고장 없이 약 120mW의 전력을 지속해 생산하는 것을 확인했다.

이는 극저온의 달 표면에서 환경온도 모니터링, 우주방사선 계측 등의 임무를 수행할 수 있는 수준이다.

이번 실험은 지구 저궤도에서 방사성물질 사용을 금하는 UN 국제규범에 따라 방사성동위원소 열원을 전기 히터로 대체, 방사성동위원소 붕괴열과 동일한 열을 발생시켜 진행됐다.

과학기술정보통신부의 지원을 받아 2016년부터 우주 탐사용 원자력전지 개발 연구를 수행한 지 9년 만에 맺은 결실이다.

연구팀은 앞으로 달 착륙선에 원자력전지를 탑재해 달 표면에서 전력 생산을 실증할 계획이다.

나아가 달 표면 자원 추출 등에도 원자력전지를 활용할 수 있도록 출력과 안전성을 높이는 성능 고도화 연구를 수행 중이다.

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대전CBS 지영한 기자 younghan@cbs.co.kr

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