핵 폐기물로 배터리 만든다

방사성 폐기물에서 에너지를 얻는 혁신적인 배터리 기술이 개발됐다고 과학전문매체 라이브사이언스가 2월28일(현지시간) 보도했다.

원자력 발전은 탄소를 배출하지는 않으나 환경에 유해할 수 있는 방사성 폐기물을 만들고 이는 수천 년 동안 환경과 인간에게 위험을 줄 수 있다.

미국 오하이오 주립 대학 연구진은 핵 폐기물을 재활용해 전력을 생산하기 위해 방사선을 흡수할 때 빛을 내는 고밀도 물질 ‘신틸레이터’(scintillator) 결정을 태양 전지와 결합했다. 해당 연구 논문은 학술지 ‘옵티컬 머티리얼스 X’에 실렸다.

오하이오 주립대 기계·항공우주 공학 교수이자 해당 논문 주저자인 레이먼드 카오는 "핵폐기물은 대부분의 물질을 관통할 수 있는 고에너지 형태인 강력한 감마선을 방출한다"고 밝혔다.

또 "우리 장치는 신틸레이터를 사용한다. 신틸레이터는 이런 감마선을 흡수해 에너지를 가시광선으로 변환하는 특수 소재로 어둠 속에서 빛나는 야광 물체와 비슷하게 작동하나 햇빛이 아닌 방사선에 의해 빛난다. 이 빛은 태양전지 패널과 같은 태양 전지에 의해 포착되어 전력으로 변환된다"고 덧붙였다.

설탕 티스푼 1개 정도인 4입방센티미터(cm³)에 불과한 시제품 배터리는 오하이오 주립대 원자로 연구소에서 세슘-137과 코발트-60이라는 두 가지 방사성 원소를 사용해 테스트됐다.

해당 배터리는 세슘-137을 사용했을 때 288나노와트(nW)의 전력을 생산했다. 더 방사성이 강한 코발트-60 동위 원소를 사용할 경우 1천500나노와트의 전력을 생산했는데 이는 마이크로칩이나 비상 장비와 같은 마이크로 전자 시스템을 작동시키기에 충분한 전력이다.

해당 출력은 주전자에 물을 끓이는데 필요한 킬로와트(kW)보다 훨씬 낮지만, 연구진들은 적절한 전력 공급원만 있다면 해당 기술이 와트(W) 수준이나 그 이상의 응용 분야로 확장될 수 있다고 믿고 있다.

물론 이 기술은 높은 수준의 방사선이 필요하기 때문에 일반 가정이 아닌 핵 폐기물 매립지에 설치해야 한다. 또, 방사선이 해당 배터리에 쓰이는 신틸레이터와 태양 전지를 점차 손상시키기 때문에 내구성이 높고 방사선에 강한 재료에 대한 추가 개발이 필요하다고 연구진은 밝혔다.