[에너지단열경제]안조영 기자
대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학전공 인수일 교수 연구팀이 별도의 충전 없이 반영구적으로 사용 가능한 '염료감응 베타전지'(Dye-Sensitized Betavoltaic Cell)를 개발했다.
최근 전기차, 사물인터넷(IoT) 등에 필요한 배터리 수요가 커지는 가운데 베타전지 연구가 세계적으로 활발히 진행 되고 있다.
베타전지는 방사성 동위원소를 원료로 이용하는 차세대 전지 중 하나다. 방사성 동위원소에서 방출된 베타전자가 방사선흡수체인 반도체에 충돌하면서 전기가 생산되는 원리다.
베타선은 인체 유해성이 적고 투과도도 낮아 안전성이 높다.
외부 동력원 없이 자체 전력 생산이 가능해 별도의 충전이 필요 없고 수명은 방사성 동위원소의 반감기와 비례하기 때문에 교체 주기가 길다.
미국과 러시아 등에서 활발한 연구가 이뤄지고 있으나 값비싼 소재 사용 및 복잡한 제작 공정 때문에 대량생산이 쉽지 않은 실정이다.
인수일 교수팀은 기존의 베타전지에서 방사선흡수체로 사용된 값비싼 반도체 물질을 루테늄 계열의 N719 염료로 대체했다.
베타선을 방출하는 동위원소인 탄소-14를 적용해 기존 베타전지의 복잡한 구조를 단순화했으며 탄소-14를 나노입자로 만들어 에너지 밀도를 높였다.
연구팀은 염료감응 베타전지의 성능실험을 통해 베타선원인 탄소-14에서 방출된 전자 대비 3만2000배의 전자를 생성하며 10시간 동안 안정적으로 전력을 생산함을 관찰했다.
베타전지에 사용된 탄소-14는 약 5730년의 반감기를 가지고 있어 상용화에 성공할 경우 반영구적인 수명을 가질 것으로 예상된다.
인수일 교수는 "이번 연구는 기존 방식과는 달리 값싼 염료를 적용하여 새로운 베타전지 개발에 성공했다는데 큰 의의가 있다"고 밝혔다.
이번 연구는 화학 분야 국제학술지 '케미컬 커뮤니케이션스' 지난 7월4일 표지논문으로 게재됐다.
[ⓒ 에너지단열경제. 무단전재-재배포 금지]
