K-원자력전지, 300 ㎞ 우주 저궤도 '합격'…2030년 마무리

한국원자력연구원, 누리호서 18개월 검증 완료

한국원자력연구원(KAERI)이 개발한 원자력전지(ETG, Electrically-heated Thermoelectric Generator)의 우주 저궤도(지표면 300㎞ 상공) 성능 시험이 마무리됐다.

원자력연은 2022년 11월부터 지난 5월까지 18개월 간 누리호에서 원자력전지의 전기 출력을 얼마나 잘 유지하는지를 검증했다. 

원자력전지 개발을 책임진 동위원소연구부 홍진태 부장은 "지난 2016년 기술 개발을 시작한 이래 여기까지 오는데 장장 9년이 걸렸다"며 "시험 결과 합격점을 받았다"고 9일 말했다.

한국원자력연구원이 누리호를 통해 검증한 원자력전지.(자신=KAERI)

원자력연은 이를 기반으로 오는 2030년까지 최악의 우주환경에서 최대 300㎽까지 출력을 끌어올리는 연구를 진행, 우리나라 달 착륙선(2032년 발사)에 활용할 계획이다. 

이번에 검증한 ETG는 열출력 10W급 소형 원자력전지다. 플루토늄 동위원소(Pu-238)를 열원으로 한다. 열을 전기로 변환하는 열전소자, 전지 내부의 열 손실을 막고 열을 전달하는 열제어 구조체로 구성됐다.

홍진태 동위원소연구부장은 "출력 감소나 부품 고장 없이 약 120㎽ 전력을 지속 생산하는 것을 확인했다"며 "지구 저궤도에서 방사성물질 사용을 금하는 UN 국제규범에 따라 방사성동위원소 열원을 전기 히터로 대체해 검증했다"고 말했다.

홍 부장은 또 "발사 충격이나 발사때 페어링 분리시 충격 등을 감안해 원자력전지를 보호하느라 출력을 120㎽로 낮춰 올려 보냈다"고 덧붙였다.

홍 부장은 "달에서는 낮과 밤이 각각 14일인데다 밤 온도가 영하 170℃까지 떨어져 극한 환경에서의 추가 시험이 필요하다"며 "오는 2030년까지 최대 300㎽까지 출력을 높이고, 발사체 등의 추락 사고 등이 발생할 경우 동위원소의 안전성을 확보하는 문제 등을 풀어낼 계획"이라고 말했다.

원자력연 원자력 전지 연구팀. 맨 오른쪽이 홍진태 부장.(사진=KAERI)

한편 유럽우주국(ESA)는 2030년대 달 착륙선 탑재를 목표로 아메리슘 동위원소(Am-241) 기반 원자력전지를 개발 중이다.