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[차세대 배터리-베타전지③] 우주, 심해, 극지방, 군사무기 등 다양한 분야에 적용

[뉴스비전e 김혜진 기자] 최근 각종 무선통신 및 휴대형 기기 서비스가 보편화되고 있지만, 기기 전원 공급은 기존 화학 · 물리전지의 한계로 인해 배터리의 교체 또는 충전에 따른 불편함과 제약을 받고 있다.

이러한 문제점을 해결해 주는 것이 바로 베타전지(Beta voltaic Battery) 이다. 베타전지는 극한 환경에서도 장시간 전력을 생산할 수 있으며 최장 50년까지도 수명이 유지될 수 있다. 

이러한 장점 때문에 인체 삽입형 의료기기나 사람이 접근하기 어려운 해저설비, 또 우주선 부품 등에 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.

미국 러시아 등이 베타전지 개발을 주도하고 있는 가운데, 세계 시장 규모는 2022년 26억 2천만달러 정도가 될 것으로 전망되면서, 인류에 커다란 변화를 가져다 줄 차세대 배터리로 평가받는다. 

지난해부터 국내 연구진들의 성과가 본격 발표되는 등 국내외 연구진들은 베타전지 상용화에 적극 나서고 있다.  [편집자 주]

< 베타 전지/ uasvision.com >

[③ 우주, 심해, 극지방, 군사무기 등 다양한 분야에 적용 ]

베타전지는 긴 시간동안 환경 변화에 영향을 받지 않고 독립적으로 안정적인 전력 공급원 역할을 할 수 있는 장점을 가지고 있다.

따라서 베타전지는 우주, 심해, 극지방, 군사무기 체계 등 사람의 손길이 닿기 어려운 극한 환경이나 한번 설치가 완료되면 배터리 교체가 불가능한 교량, 댐, 터널, 원자로 내부 등에 사용되는 안전 모니터링용 센서의 충전 기술 문제를 해결할 수 있는 기술로 활용될 수 있다.

이와 같이 저전력 인프라 모니터링을 위한 통신규정이 IEEE 802.15.4K 에서 제정하고자 표준화가 진행되고 있으며, 인프라 모니터링용 센서의 전원으로 동위원소전지의 활용이 가능하다.

또한 베타전지 기술은 배터리 사용시간 제약 및 비용 문제로 인해 아직 활성화되지 못하고 있는 USN 관련 산업의 활성화 및 조기 상용화에 기여할 수 있다.

지난 수년간 도시관제, 교량관리, 기상관측, 자산관리 등 다양한 분야에서 수행된 USN 실증시험 및 현장시험 결과에 의하면, 현재 USN 기술이 가진 가장 결정적인 문제점은 센서 노드에 구동 전략을 공급하고 이를 유지하는 문제와 배터리에 의한 소형화의 한계 및 높은 비용 등이다.

학계에선 이러한 문제점 해결책으로 베타전지의 장점인 장시간 동작 가능하고 초소형화 가능한 전원기술을 제시하고 있다. 

< 센서네트워크 USN 서비스용 전원 개념도 / KISTI >

베타 전지 기술은 이처럼 기존 전지가 가진 한계를 보완할 수 있고, 안정성에 문제없어 저전력으로 수년 이상 장시간 동작해야 하는 시스템에서 가장 필요로 하는 기술이다.

특히 사람의 접근이 어려운 지역의 감시나 군사보호구역에서 전원교체나 충전 없이 10년 이상 작동이 가능한 RFID 센서태그의 전원으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

광범위한 군사 분계선의 대치지역에 대한 효율적인 경계 및 모니터링을 위해서는 많은 병력의 배치와 24시간 노력이 필요하지만, 베타전지는 이를 해결할 수 있다.

외부 환경 조건에 영향을 받지 않고, 전력 공급을 위한 사람의 개입이 필요 없는 베타전지를 사용한 국방용 경계구역 감시 및 모니터링용 센터태그 장치를 이용하면, 적은 수의 병력으로 효율적인 감시와 모니터링이 가능하다.

또한 적이 사용한 생화학, 방사능 무기로부터 아군의 안전을 확보하기 위한 각종 센서가 내장되어 자동적으로 모니터링을 수행할 수 있다.

베타전지는 우리 일상생활에서도 많은 변화를 가져올 것으로 기대되고 있다.

충전 자체가 필요없는 휴대전화나 노트북 같은 가전제품 출시가 가능해질 전망이며, 인체삽입형 의료기기인 패이스메이커나 인공장기 등에도 큰 역할을 할 수 있을 것으로 전망되고 있다.

김혜진 기자  newsvision-e@hanmail.net

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