핵 배터리

핵 배터리(nuclear battery)는 일명 원자력전지라고도 한다. 원자력에너지로는 핵분열과 핵융합이 있는데 현재의 핵 배터리는 핵분열 방식이다. 핵 배터리에는 열전기, 열광전기, 직접 전하 수집(direct charge collection), 열이온, 섬광매개체 및 직접 에너지 전환(direct energy conversion) 알파볼타 및 베타볼타 등 다양한 종류가 있다. 이 중에서 최근 40여 년간 가장 우세한 핵 배터리 기술은 방사성동위원소 열전발전기(RTG: Radioisotope Thermoelectric generator)이며 이는 방사성동위원소의 붕괴열을 전기로 전환시키는 것이다.

핵 배터리는 상당히 매력적인 전지이기에 수많은 연구가 진행되어 특수분야에서 사용하고 있는 제품이다. 인공위성이나 신호발생기, 극저온지역 탐사선, 심장박동기등에서 이용된다. 특히 인공위성에서 많이 사용되는데 화학전지는 수명이 짧고 태양전지는 화성을 벗어나면 약해서 사용이 어려워서 행성탐사용 위성에는 원자력전지와 소형원자로가 사용되고 있다. 예로서 목성탐사선 파이어니어 10호는 8W짜리 원자력전지가 탑재되어 현재도 신호를 보내오고 있고, 바이킹이나 보이저호도 원자력전지가 탑재되어 우주에서 탐험중이다. 지금까지의 방법은 방사선동위원소에서 나오는 열을 전기로 변환하는 방법을 주로 사용하였다고 한다.

원리

핵 배터리는 방사성 동위원소가 붕괴되는 과정에서 생기는 열과 방사성 입자를 이용해 발전하기 때문에 두 가지 원리가 있다.

한 가지는 온도차 열전 핵 배터리로서 붕괴로 생기는 열에너지를 이용해 열전재료를 통해 전기로 전환한다. 미국의 화성탐사선 큐리오시티(curiosity)나 창어3호에 실려 달에 상륙하는 중국의 첫 월면차는 온도차 열전 핵 배터리를 사용한다. 이러한 핵 배터리는 제조가격이 아주 비싸며, 출력도 높다. 최소한 수와트에서 수백와트이다.

핵 배터리는 수명이 길고 열악한 환경 영향을 받지 않아 우주에서 아주 필요한 에너지를 보충한다. 이 특징은 심해, 원해, 급류와 위험한 여울에 설치된 등대와 항로의 등부표 수요를 충족시켜준다. 온도차 열전 핵 배터리는 심장박동기에 전력을 공급할 수 있다. 현재 심장박동기에 사용하는 리튬전지는 수명이 8~10년으로서 환자는 이 주기가 지나면 수술을 통해 박동기를 교환해야 한다. 심장박동기의 전기가 소모되어 사망하는 사례가 자주 발생하고 있는 실정이다.

핵 배터리는 수명이 긴 장점이 있으나 산업화 하지 못했다. 주된 원인은 높은 방사원 비용 때문이다. 방사원 프로메튬147의 경우, 1 millicurie(mCi) 가격이 수백 위안이며, 전지 하나가 수백 millicurie를 사용한다. 이는 전지 하나에 수만 위안에서 수십만 위안이 소요된다는 의미이다. 게다가 출력은 아주 작다.

다른 한 가지 핵 배터리의 작동원리는 방사선 볼트 효과를 이용해 방사성 입자 에너지를 전기에너지로 전환하는 것이다. 출력은 나노와트에서 밀리와트로, 마이크로에너지로 불리고 있다.

2012년 미국 플로리다 City Labs 실험실은 세계 최초의 트리튬전지를 발표하고, NanoTritium로 명명했다.

참고자료

• 핵전지 소형화 기술의 최근 동향 - file:///C:/Users/sms/Downloads/%ED%95%B5%EC%A0%84%EC%A7%80%20%EC%86%8C%ED%98%95%ED%99%94%20%EA%B8%B0%EC%88%A0%EC%9D%98%20%EC%B5%9C%EA%B7%BC%20%EB%8F%99%ED%96%A5%20(1).pdf
• 〈핵전지의 민용화는 시기상조〉, 《한중과학기술협력센터》, 2013-02-07

같이 보기

• 원자력전지

이 핵 배터리 문서는 배터리에 관한 토막글입니다. 위키 문서는 누구든지 자유롭게 편집할 수 있습니다. [편집]을 눌러 이 문서의 내용을 채워주세요.

자동차 : 자동차 분류, 자동차 회사, 한국 자동차, 독일 자동차, 유럽 자동차, 미국 자동차, 중국 자동차, 일본 자동차, 전기자동차, 자동차 제조, 자동차 부품, 자동차 색상, 자동차 외장, 자동차 내장, 자동차 전장, 자동차 부품 회사, 배터리 □■⊕, 배터리 회사, 충전, 자동차 판매, 자동차 판매 회사, 자동차 관리, 자동차 역사, 자동차 인물 배터리 종류 1차전지 • 2차전지 • 3차전지 • AA 전지 • AAA 전지 • HFC • LCO • LFP • LMO • LTO • NCA • NCM • NCMA • 각형 배터리 • 건전지 • 고전압 배터리 • 고체전지 • 공기전지 • 과산화은전지 • 구반반 배터리 • 그래핀 배터리 • 금속 공기 배터리 • 나노셀룰로스 종이 배터리 • 나트륨이온 배터리 • 나트륨 황 배터리 • 납축전지 • 니켈 수소 배터리 • 니켈 카드뮴 배터리 • 다이아몬드 배터리 • 단추형 전지 • 대용량 배터리 • 대형배터리 • 동위원소 배터리 • 리튬공기전지 • 리튬 망간 배터리 • 리튬메탈 배터리 • 리튬 이산화탄소 배터리 • 리튬이온 배터리 • 리튬 인산철 배터리 • 리튬전지 • 리튬 코발트 배터리 • 리튬 티타네이트 배터리 • 리튬 폴리머 배터리 • 리튬 하이니켈 배터리 • 리튬 황 배터리 • 마그네슘 배터리 • 망가니즈전지 • 모래 배터리 • 무음극배터리 • 물리전지 • 미생물 연료전지 • 바나듐 배터리 • 바나듐 레독스 흐름 배터리 • 바나듐이온 배터리 • 바빌로니아 전지 • 박막배터리 • 박테리아 배터리 • 박테리아 종이 배터리 • 반고체 배터리 • 배터리 • 베타 배터리 • 보조배터리 • 볼타전지 • 불소이온 배터리 • 블레이드 배터리 • 비축전지 • 사원계 배터리 • 산화물 전고체 배터리 • 산화은전지 • 삼원계 배터리 • 설탕 배터리 • 세라믹 축전기 • 소금 배터리 • 소형배터리 • 수소연료전지 • 수은전지 • 슈퍼커패시터 • 습전지 • 아연공기전지 • 아연 탄소 전지(르클랑셰 전지) • 아폴로 • 알루미늄 공기전지 • 알루미늄 공기 흐름 전지 • 알칼리전지 • 얼티엄 배터리 • 에너지저장장치(ESS) • 에이터너스 • 연료전지 • 열전지 • 용융염 배터리 • 원자력전지 • 원통형 배터리 • 육둘둘 배터리 • 인섀시 배터리 • 전고체 배터리 • 전지 • 종이 배터리 • 중형배터리 • 차세대 배터리 • 초소형배터리 • 축전기(콘덴서) • 축전지 • 칼륨 배터리 • 칼슘 배터리 • 커패시터 • 코인셀 배터리 • 태양전지 • 파우치형 배터리 • 파워월 • 팔일일 배터리 • 폐배터리 • 폴리머 배터리 • 폴리머 전고체 배터리 • 프리폼 배터리 • 플렉서블 배터리 • 하이니켈 배터리 • 하이브리드 리튬메탈 배터리 • 해수전지 • 핵 배터리 • 화학전지 • 황화물 전고체 배터리 • 흐름전지(레독스 플로우 배터리) 배터리 기술 ALD • CCS • CSG • CTB • CTV • K-배터리 • MPI • MTB • NCMX • PCM • SRS • 건식분리막 • 계면 • 계면저항 • 계면활성제 • 고용량 • 고체전해질 • 고출력 • 공랭식 • 굴곡도 • 기공 • 기억효과(메모리 효과) • 냉각시스템 • 다공성 • 대용량 • 덴드라이트 • 드라이룸 • 모듈투바디(MTB) • 무기 고체 전해질 • 바인더 • 박막 • 박막화 • 방열판 • 방열핀 • 배터리관리시스템(BMS) • 배터리데이 • 배터리모듈 • 배터리 보호회로모듈 • 배터리셀 • 배터리 케이스 • 배터리 패키징 • 배터리팩 • 배터리하우징 • 배터리 히팅 시스템 • 복합전해질 • 분리막 • 블랙파우더 • 비전해질 • 사물배터리 • 산화물 • 산화물계 전해질 • 세라믹 코팅 • 세라믹 코팅 분리막 • 셀밸런싱 • 셀투바디(CTB) • 셀투비클(CTV) • 셀투섀시(CTC) • 셀투카(CTC) • 셀투팩(CTP) • 소용량 • 수랭식 • 스태킹 • 습식분리막 • 실리콘 음극재 • 실버코팅 • 안전성 강화 분리막(SRS) • 액체전해질 • 양극박 • 양극소재 • 양극재 • 양극판 • 양극활물질 • 여과 • 열폭주 • 열화현상 • 와인딩 • 용량 • 유기 고체 전해질 • 유랭식 • 음극소재 • 음극재 • 음극판 • 음극활물질 • 이온전달막 • 이온전도도 • 이온화 • 저용량 • 저출력 • 전고체 • 전구체 • 전지박 • 전해액 • 전해질 • 전해질막 • 점프 • 점프케이블 • 정격용량 • 정격전압 • 제로모듈 • 젤리롤 • 집전체 • 출력 • 침출 • 콤퍼레이터 • 티본 레이아웃 • 파우치 • 패스웨이 • 폐양극재 • 활물질 • 황화물 • 황화물계 전해질 • 히트싱크 • 히트파이프 • 히트펌프 배터리 제품 1865 배터리 • 2170 배터리 • 4680 배터리 • 기린 배터리 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반