충전 없이 수개월 쓰는 핵 배터리 나오나

핵융합 에너지 스타트업 애벌랜치 에너지가 미국 국방고등연구계획국(DARPA)과 520만 달러(약 77억 원) 규모 핵 배터리 개발 계약을 체결했다고 인터레스팅엔지니어링, 테크크런치 등 외신이 최근 보도했다. 이번 계약은 차세대 소형·고강도 핵 배터리 개발을 목표로 하는 DARPA의 '라즈 투 와트(Rads to Watts)' 프로그램의 일환이다. 방사성 동위원소가 붕괴하면서 방출하는 에너지를 전기로 변환해 전력을 공급하는 핵 배터리는 새로운 개념은 아니다. 이 기술은 이미 수년 전부터 활용돼 왔다. 미국 항공우주국(NASA)의 화성 탐사 로버 퍼시비어런스와 큐리오시티에도 이 기술이 적용됐다. 또한 의료용 임플란트나 각종 센서에도 쓰이고 있지만, 에너지 밀도가 낮다는 한계가 지적돼 왔다. 현재 널리 사용되는 리튬 이온 배터리는 웨어러블 기기부터 대규모 전력 저장 시스템에 이르기까지 다양한 분야에서 활용되며, ㎏당 최대 300와트시(Wh)의 에너지를 저장할 수 있다. 반면 핵 배터리는 ㎏당 약 2Wh에 그쳐 효율성 측면에서 큰 격차를 보여왔다. DARPA의 이번 프로그램은 이런 한계를 극복하는 데 초점을 맞추고 있다. 애벌랜치 에너지는 이번 계약을 통해 노트북급 시스템에 수개월간 전력을 공급할 수 있는 방사성 배터리 개발을 목표로 하고 있다. 회사는 수㎏ 수준의 무게로 ㎏당 10와트 이상의 출력을 구현하는 핵 배터리를 개발할 계획이다. 또한 DARPA 프로젝트의 특성상 해당 배터리는 국방 및 우주 환경을 고려해 설계된다. 이에 따라 극한의 온도 변화와 강한 방사선에 노출되는 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있는 내구성이 요구된다. 애벌랜치는 방사성 동위원소에서 방출되는 알파 입자를 전기로 변환하는 '알파볼타 전지'를 개발할 예정이다. 이는 태양광 패널이 빛을 전기로 변환하는 방식과 유사하게, 알파 입자의 운동 에너지를 직접 전기에너지로 전환하는 기술이다. 이를 통해 노트북급 기기에 장기간 전력을 공급하는 것이 목표다. 회사 측은 입자 가속기와 활성 방사성 동위원소를 활용해 배터리의 성능과 내구성을 검증할 계획이다. 이번 프로젝트를 통해 애벌랜치는 알파볼타 전지뿐 아니라 향후 핵융합 장치에 적용 가능한 내열성 마이크로칩 기술도 함께 개발할 방침이다. 로빈 랭트리 애벌랜치 에너지 공동 창업자 겸 최고경영자(CEO)는 “DARPA와의 계약은 실용적인 핵융합 발전을 향한 중요한 이정표가 될 것”이라며 “이번 프로젝트에서 개발 중인 직접 에너지 변환 기술은 핵융합 반응에서 에너지를 효율적으로 추출하는 데 핵심적인 역할을 할 것”이라고 밝혔다. 이어 “미래의 핵융합 시스템이 국방, 우주, 상업 분야에서 안정적이고 휴대 가능한 에너지를 공급할 수 있도록 기반을 구축하고 있다”고 덧붙였다.