충전 없이 수천 년...기적의 전지 탄생
충전 없이 무려 수천 년 이상 전력 공급이 가능한 탄소 14 다이아몬드 전지가 세계 최초로 탄생했다.
영국 원자력공사(UKAEA) 및 브리스틀대학교 공동 연구팀은 방사성 탄소 연대 측정에 사용되는 탄소의 방사성 동위 원소 탄소 14를 다이아몬드에 넣은 탄소 14 다이아몬드 전지를 최근 공개했다.
탄소 14의 방사선을 이용해 전력을 생산하는 이 전지는 수천 년에 걸쳐 전력 공급이 가능하다. 탄소 14는 방사성 붕괴(핵붕괴) 과정에서 조금씩 방사선을 내는데, 이에 의해 다이아몬드 내부에서는 전자 여기(전자 들뜸, 전자가 에너지를 얻어 더 높은 에너지 준위로 이동)가 발생한다. 고속으로 이동하는 전자를 포획해 전력을 생성하는 탄소 14 다이아몬드 전지의 구조는 광자를 전기로 변환하는 태양전지와 비슷하다.
UKAEA 관계자는 "탄소 14 다이아몬드 전지의 큰 특징은 기존 전지에 비해 압도적으로 긴 수명"이라며 "탄소 14의 반감기는 5730년이며, 실제로는 이를 훨씬 웃도는 장기간에 걸쳐 방사선을 계속 내기 때문에 탄소 14 다이아몬드 전지는 수천 년 이상 쓸 수 있다"고 설명했다.
이어 "1g의 탄소 14를 포함한 탄소 14 다이아몬드 전지는 하루에 15줄(J)의 전력을 생성한다"며 "무게 약 20g의 표준 알칼리 AA 전지는 1g에 700J의 에너지를 갖지만 장기적으로 보면 탄소 14 다이아몬드 전지의 효율에 비할 바가 아니다"고 덧붙였다.
연구팀은 탄소 14가 내는 방사선은 고체인 다이아몬드에 바로 흡수되기 때문에 새 전지는 인체에 무해하다고 강조했다. 가동을 위한 부품이 따로 없고 유지보수도 불필요하다. 인체에 삽입하는 소형 임플란트 장비나 보청기 같은 의료기기를 전지 교체 없이 평생 사용한다는 의미다.
UKAEA 관계자는 "수천 년 이상 지속되는 수명의 장점을 살려 교환이 어려운 장소에 배치되는 관측 장비의 동력원으로 삼거나 우주 공간을 떠도는 인공위성 및 탐사선을 식별·추적하는 무선 장비의 배터리로 쓸 수 있다"고 전했다.
이 관계자는 "탄소 14 다이아몬드 전지는 일상생활과 의료, 보안, 우주 등 사실상 전 분야의 소형·저전력 장비에 적용 가능하다"며 "기술 고도화를 통해 향후 전력량을 늘릴 수 있다면 인간의 생활이 확 달라질 것"이라고 강조했다.
정이안 기자 anglee@sputnik.kr
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