[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]

[⑤ 한국, 산학연 합동 연구 통해 '효율 개선' 집중 ]

핵 전지 기술 전체의 관련 특허는 미국과 유럽 등 전세계적으로 230여건이 출원되어 있는데, 미국이 98건으로 전체의 49% 정도를 보유하고 있다.

특히 연료가 되는 전자선원과 복합 분야 원천기술 특허를 다수 보유하고 있다.

최근엔 전자선원과 함께 에너지변환 및 융복합 기술 개발이 전세계적으로 많이 진행되고 있다.

우리나라는 현재 18건의 특허를 보유하고 있는 상태로 앞으로 관련 기술개발이 더 많이 필요한 상태다.

베타전지는 핵물리, 물리, 재료공학, 전기화학, 전기공학, 화학, 전자, 정밀기계, 화학공학, 금속공학 등 다양한 학문과 기술이 필요한 첨단기술 제품으로 한국은 상당한 경쟁력을 갖추고 있다.

우리나라는 미국과 캐나다에 이어 베타전지용 인공 동위원소인 트리튬을 생산하고 있는 세계 3대국가 중 하나여서 유럽이나 일본에 비해 기술적 우위를 점하고 있는 상황이다.

트리튬은 감마선을 발생하지 않는 베타선원으로 매우 중요하며, 화학반응을 통해 액상 및 고상의 베타선원으로 적용할 수 있는 자원이다.

한국기초전력연구원은 "한국은 트리튬 생산할 수 있다는 장점을 이용해 베타전지 효율 개선을 위한 연구에 집중해야 할 것"이라고 조언하고 있다.

베타전지에 있어 전자선의 에너지를 전기에너지로 전환하는 기술이 중요한데, 현재 변환효율은 약 7~10% 수준이다. 이를 끌어올릴 수 있는 기술 개발이 무엇보다 시급하다는 것이다.

한국이 반도체, 정보통신 등 주력 산업에 대한 주도권을 유지하면서 유비쿼터스 시장에서 경쟁 우위를 선점하기 위해선 극미소 장수명 전원소자에 대한 기술개발과 상품화, 실용화가 무엇보다 중요하다.

베타전지는 기존의 원자력발전과는 확연히 차별화 된 신기술이지만 국내에선 아직까지 다양한 학문과 기술 분야의 종합적인 참여가 이루어지지 않았기 때문에 제대로 연구되지 못하고 있었다.

특히, 동위원소를 사용해야 하는 접근성의 한계로 인해 기술발전 속도가 지연되어 왔다.

한국전기연구원은 "베타전지 분야에 있어 미국이 세계 1위를 유지하고 있지만 기술 자체가 아직은 초기 단계이므로 충분히 따라갈 수 있다"며 "이를 위해선 반도체와 전지 및 전기재료 관련 분야의 전문연구기관 중심으로 동위원소 연구 기관이 함께 협력 연구를 하는 것이 바람직하다"고 분석했다.

또한 "한국이 베타전지 분야 선두권으로 도약하기 위해선 연료가 되는 전자선원과 융복합 기술, 최적의 에너지 흡수체 구조를 개발하기 위한 연구 등이 필요하다"고 강조했다.