미지에 대한 호기심과 탐구
이 둘은 언제나 인류 발전의 원동력이었습니다.

콜럼버스의 배가 신대륙에 도착하고, 라이트 형제의 비행기가 하늘로 날아올랐습니다. 그리고 암스트롱이 달을 밟은 그 날부터 인류는 우주에 집중하기 시작했습니다.

하지만, 우주에 도달한 인류를 기다리는 것은 척박한 환경이었습니다. 그래서 단순히 도달하는 것에서 끝나는 것이 아닌 지속적인 달 탐사를 위해서는 극한 환경에 적응할 수 있는 기술이 필요했습니다.

극한 환경에서의 열과 전력 공급이라는 과제를 해결하기 위한 방법. 오늘의 이야기는 극한 환경에 적응한 원자력 전지입니다.

달의 밤은 지구의 밤과 다릅니다.

14일의 밤 동안 영하 170도의 달에서는 전기를 저장하는 이차전지를 방전시켜 안정적인 전력 공급을 불가능하게 하고, 기기를 망가뜨려 제 기능을 잃게 합니다.

그래서 만들어진 새로운 전력원 ‘원자력 전지’

원자력 전지는 태양, 바람, 연료 등 외부 동력원 없이 자체적으로 전기를 생산합니다. 따라서 극저온, 고온, 극지, 심해, 우주와 같은 극한 환경에서 사용하기에 적합한 동력원입니다.

전기를 생산하는 원리는 다음과 같습니다.

전지 안의 방사성동위원소가 붕괴하며 발생하는 열에너지 ‘붕괴열’이 열전소자에 전달됩니다. 그 후 열전소자 양 끝에 온도 차이가 발생하면 전류가 흐르게 됩니다. 이를 ‘열전현상’이라고 합니다.

원자력 전지는 반감기가 긴 플루토늄을 사용하므로 별도의 충전이나 교체 없이 40년 동안 사용이 가능합니다.
단위 질량 당 에너지밀도가 높아 적은 양으로도 많은 양의 에너지를 생산할 수 있습니다.

대한민국 역사상 최초의 우주 원자력 시스템인 원자력 전지! 수천억 원의 경제효과를 가져오고, 달 탐사 임무 기간을 2주 이상으로 늘릴 수 있는 유일한 핵심기술입니다.

우주 환경에서 정상적으로 전기를 생산하는지 확인하기 위해, 원자력연구원은 최근 누리호 성능검증위성 시험에서 원자력 전지의 안전성과 신뢰성도 검증했습니다.

시험 결과, 모든 기능이 극한환경에서 정상적으로 작동했으며, 1·2차 시험 모두 목표 전기출력(120±50mW)에 도달했습니다.

이제 극한으로 낮은 온도의 달 표면에서 이차전지의 방전을 막고 기기를 보호할 수 있습니다. 앞으로 원자력연구원은 방사성동위원소 열원을 탑재한 동위원소전지를 제작할 계획입니다.

달 탐사선 탑재를 목표로 다양한 크기의 동위원소 전지를 개발하고, 화성과 외행성 탐사에도 활용할 수 있도록 지속적인 시험과 연구를 진행할 것입니다.

미지에 대한 탐구!
원자력연구원은 지금도 미지의 세계에 다가가기 위한 연구를 계속하고 있습니다.