누리호에 실은 원자력연 '동위원소전지' 우주서 정상 작동

[이데일리 강민구 기자] 지난 6월에 발사된 국산 로켓 누리호에 실린 동위원소전지가 우주에서 정상적으로 작동했다. 이를 통해 밤에는 태양전지를 작동할 수 없는 우주 환경에서 원자력전지를 이용해 앞으로 우주 탐사에 활용할 가능성을 제시했다.

한국원자력연구원은 우주용 동위원소 전지를 만들고, 누리호에 실어 발사한 성능검증위성에서 실증에 성공했다고 8일 밝혔다.

한국원자력연구원에서 만든 동위원소전지 시제품(왼쪽)과 동위원소전지 모형(오른쪽).(사진=한국원자력연구원)

이번에 검증한 동위원소전지는 방사성동위원소가 붕괴하면서 발생하는 열에너지를 열전소자에 전달해 전기를 만든다. 열전소자 양 끝에 온도 차이가 발생하면 전류가 흐르는 열전현상을 이용한다. 외부 동력원 없이 스스로 전기를 만들고, 온도, 압력 등 외부 환경의 영향도 받지 않는다. 40년 동안 충전이나 교체를 하지 않아도 되기 때문에 우주와 같은 환경에서 쓸모가 있다.

홍진태 원자력연 박사팀은 지난 2016년부터 달 탐사용 동위원소 전지를 개발해 120밀리와트의 전력을 생산하는 시제품을 제작했다. 연구팀이 개발한 전지는 지름 8.5cm, 높이 12.75cm, 무게 750g의 원통형 구조로 방사성동위원소 열원, 열전모듈, 열제어 구조체로 구성됐다. 지구 저궤도에서 방사성물질 사용을 금지하는 UN 국제규범에 따라 이번 시험에서는 방사성동위원소 열원이 아닌 전기 히터를 사용했다.

우주 실증은 지난달 11일과 26일에 두 차례 이뤄졌다. 우주 환경에서 정상적으로 전기를 생산하는지, 동위원소전지 안전성과 신뢰성을 검증했다. 시험 결과 모든 기능이 정상적으로 동작했다. 1, 2차 시험 모두 극저온의 달 표면에서 이차전지 방전을 막고 전자기기를 보호할 수준인 목표에도 도달했다.

연구팀은 앞으로 3개월, 1년 6개월 동안 오래 시험해 동위원소전지의 우주방사선 환경내구성을 검증할 계획이다.

특히 방사성동위원소 열원을 탑재한 동위원소전지도 제작할 예정이다. 달 탐사선 탑재를 목표로 다양한 규격의 동위원소전지를 개발하고, 화성이나 외행성 탐사에도 활용하도록 발전시킬 계획이다.

홍진태 박사는 “우리나라 동위원소전지가 우주에 한 걸음을 내딛은 만큼 우주에서 안정적으로 사용되기까지 연구개발이 중단되지 않도록 관심을 부탁한다”고 말했다.