충전이 필요 없는 무한전력 배터리, 다이아몬드 배터리

충전이 필요 없는 무한전력 배터리, 다이아몬드 배터리: 서지운 / 기사승인 : 2021-01-10 15:57:06

화석연료보다 많은 양의 에너지를 발생시키며, 이산화탄소 배출량이 적어 전세계적으로 널리 사용되고 있는 원자력 발전. 우리나라도 이러한 원자력 발전 기술을 도입한 이후 현재 국가 에너지 총생산량의 30% 가량을 원자력 발전으로 생산 중이다.

하지만, 원자력 발전의 치명적인 단점은 바로 발전 과정에서 발생되는 핵 폐기물이다. 핵 폐기물은 방사선을 방출하므로 인체에 치명적이고 그만큼 처리도 까다롭다. 핵 폐기물은 바로 환경에 노출시킬 수 없어 재처리 과정을 거치게 되는데, 이 과정에서 또 폐기물이 발생하게 된다.

또한, 폐기물을 묻고 보관할 수 있는 부지를 선정하는 것도 상당히 까다롭다. 땅에 묻으려 할 때, 방사성 물질이 새나가지 않도록 두터운 암반층을 가진 지반이어야 하며 바다에 버리는 경우도 있다. 그러나 바다가 오염될 위험성이 있다.

이처럼 처리가 까다롭고 위험한 핵 폐기물의 발생으로 인해 원자력 발전소에 대한 두려움이 늘 상존하게 된다. 하지만, 만약 이러한 핵 폐기물을 안전하게 재사용할 수 있는 방법이 개발된다면 이야기는 달라지게 된다.

핵 폐기물을 안전하게 재사용함으로써 환경 오염의 위험을 줄일 수만 있다면 에너지 효용이 높고 이산화탄소 배출도 적은 원자력 발전을 더욱 효과적으로 활용할 수 있을 것이다. 그리고, 영국 브리스톨대학교 연구팀이 이러한 문제를 없앨 수 있는 기술을 개발한 사실을 발표했다.

[사진제공: TechXplore]

작년 1월, 영국 브리스톨대학교 연구팀에서는 핵 폐기물로 제작한 '다이아몬드 배터리'를 개발하였다고 발표했다. 다이아몬드 배터리는 핵 폐기물을 캡슐화한 것으로, 탄소의 방사성 동위원소인 '탄소-14'를 활용하였다.

이는 원자력 발전의 감속재로 활용되는 흑연에서 추출할 수 있다. 발전에 사용된 흑연에서 '탄소-14'를 추출할 때, 폐기물의 방사선 감소 효과와 폐기물 보관 비용 절감 효과를 기대할 수 있게 된다. 브리스톨대학교 연구팀의 닐 폭스 교수는 "탄소-14에서 방출된 단거리 방사선은 고체 물질에 빠르게 흡수된다"며 ,"이를 다이아몬드로 감싸 보관할 경우 단거리 방사선이 외부로 방출되지 않아 안전하다"고 밝혔다.

'탄소-14'의 경우 반감기가 무려 5730년이다. 즉, 5730년이 흘러도 배터리의 절반밖에 시용하지 못함을 의미하며 수천년 동안 충전이 필요없는 배터리가 탄생하였음을 의미한다. 스콧 교수는 배터리의 교환 및 충전이 어려운 심장박동기, 우주선, 위성 등에 적용할 수 있을 것이라 예측했다.

일각에서는 배터리의 안전성과 관련하여 과연 정말로 안전한 것이 맞는지 의문을 품고 있지만, 스콧 교수는 다이아몬드가 지구상에서 가장 강력한 물질인 만큼 안전상에는 문제가 없다는 입장이다.

해당 기술은 핵 폐기물의 재사용 가능성을 보여주었다는 점과 충전이 필요없는 배터리를 개발하였다는 점에 있어서 주목받을 만하다. 하지만, 제작이 까다롭고 코팅제로 사용되는 물질이 희귀한 다이아몬드라는 점에서 아직까지 상용화는 어렵다고 보여진다.

만약, 다이아몬드를 대체할 수 있는 물질이 개발되고 배터리의 제작 과정이 대량 생산에 이를 수 있는 수준으로까지 단순해진다면, 다이아몬드 배터리는 핵 폐기물로 인한 환경 오염을 줄일 수 있는 차세대 핵심 기술로 부상할 것으로 기대되는 바이다.