다이아몬드 배터리

방사성 폐기물을 원료로 하는 다이아몬드 배터리는 충전할 필요가 없는 반영구적인 배터리가 될 것으로 보인다 ⓒ ELEtimes

다이아몬드 배터리(diamond battery)는 원자력 발전 후 핵 연료봉에서 추출한 방사성 동위원소 탄소-14를 다이아몬드로 감싸 만든 배터리를 의미한다. 2020년 1월, 영국 브리스톨 대학(University of Bristol) 연구진이 개발했다.

배경

브리스톨 대학 연구진이 핵폐기물로 배터리를 만들게 된 배경에는 현재 가동을 중단한 영국의 원자력 발전과 밀접한 관련이 있다. 영국은 흑연 기반의 우라늄 연료봉을 사용해 원자력 발전소를 가동해왔다. 하지만 1989년 가동을 중지한 버클리원자력 발전소를 비롯하여 많은 원전을 중단시켰음에도 불구하고, 영국에서만 95,000톤 정도의 방사성 폐기물이 남아있다.

결국 영국 정부는 이를 처리할 방안을 브리스톨 대학에 의뢰하게 되었고, 감속재로 사용된 흑연에서 방사성 동위원소인 탄소-14를 추출하여 배터리를 만들게 된 것이다. 특히 탄소-14의 반감기는 약 5730년으로, 충전 없이 배터리 전력의 50%를 사용하는 데 5730년이 걸린다. 따라서 다이아몬드 배터리는 방사성 폐기물을 활용할 수 있는 방안이면서 동시에 친환경적 전력을 영구적으로 공급할 수 있으므로, 에너지 측면에서 획기적인 등장이라고 볼 수 있다.

원리 및 특징

다이아몬드 배터리의 기본 원리는 다이아몬드 내부에 방사선을 안전하게 고정해 이를 통해 꾸준히 전기 흐름을 만들어 내는 것이다. 연구를 이끌고 있는 브리스톨 대학 톰 스콧(Tom Scott) 교수는 "별도의 충전이나 유지보수가 필요 없다. 방사성 물질을 캡슐화해, 골칫덩어리인 방사성 폐기물을 원자력 배터리 및 청정에너지 장기 공급원으로 바꿀 수 있다"고 설명했다.

다이아몬드 배터리는 기존 배터리와 비교해 저전력이지만 배터리 수명은 혁신적이다. 탄소-14를 이용한 다이아몬드 배터리는 50%를 사용하는데 5730년이 걸린다. 스콧 박사는 "사실상 무한한 전력 공급이 가능해진다. 배터리 교환 및 충전이 어려운, 가령 심장박동기·위성·우주선 등에 적용될 수 있을 것"이라고 언급했다.

다이아몬드 배터리 재료가 방사성 폐기물이라는 점에서 일각에서는 안전 문제를 지적하기도 한다. 그러나 톰 스콧 교수는 "다이아몬드는 지구상에서 가장 강한 물질이다. 안전성 측면에서 전혀 문제가 없다"고 주장했다.

참고자료

• 이수연 기자, 〈방사성 폐기물, 무한동력 다이아몬드 배터리로 거듭나다!〉, 《에너지설비관리》, 2021-05-16
• 김정은 기자, 〈핵폐기물로 만든 무한전력 '다이아몬드 배터리' 나온다〉, 《데일리포스트》, 2020-01-22

같이 보기

• 칼륨 배터리
• 다이아몬드

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