이번 원자력전지를 자체 개발한 홍진태 한국원자력연구원 동위원소연구부 박사 연구팀 /사진=한국원자력연구원
한국원자력연구원(원자력연)은 홍진태 동위원소연구부 박사 연구팀이 자체 개발한 원자력전지(ETG·Electrically-heated Thermoelectric Generator)를 2022년부터 누리호 성능검증위성에 탑재해 지구 저궤도에서 성능을 평가한 결과, 안정적인 전력 생산 능력이 검증됐다고 9일 밝혔다. 한국은 미국, 러시아에 이어 전 세계에서 3번째로 원자력전지를 자체 개발한 나라가 됐다.
연구팀은 2022년 11월부터 지난 5월까지 약 1년 반 동안 누리호 성능검증위성에 탑재된 원자력전지가 전기 출력을 장기간 유지할 수 있는지 검증했다.
누리호 성능검증위성에 원자력전지를 탑재한 모습 /사진=한국원자력연구원
그 결과, 원자력전지는 1년 반 동안 출력 감소나 부품 고장 없이 약 120밀리와트(mW)의 전력을 지속해서 생산하는 데 성공했다. 이는 극저온의 달 표면에서 환경온도 모니터링, 우주방사선 계측 등의 임무를 수행할 수 있는 정도의 전력이다.
또 이번 실험에선 지구 저궤도에서 방사성물질 사용을 금지하는 국제연합(UN) 규범에 따라 방사성동위원소 열원을 전기 히터로 대체했다. 위성 본체에서 공급한 전력으로 전지 내부의 전기 히터를 가동해 방사성동위원소가 붕괴할 때 발생하는 열과 동일한 열을 발생시켰다.
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원자력연은 "2032년 달, 2045년 화성 착륙 등 우주 탐사 목표를 달성하려면 우주 극한 환경에서 버틸 수 있는 에너지원을 확보하는 게 중요하다"며 "원자력전지가 핵심"이라고 설명했다.
연구팀은 향후 달 착륙선에 원자력전지를 탑재해 달 표면에서 전력을 생산할 수 있는지 실험할 계획이다.
이번 연구는 과학기술정보통신부의 지원으로 2016년부터 수행돼 9년 만에 결실을 맺었다.