3차전지 근황 업데이트 2 (feat 나노 다이아몬드, 트리튬 배터리) — 2026-02-27 243 인사이트 5b5f24

핵심 인사이트

영국 브리스톨대 카본 연구팀이 원전 감속재 흑연에서 추출한 탄소-14(Carbon-14)를 활용한 배터리 기술을 개발. 탄소-14는 단거리 방사선을 배출하며, 같은 탄소 기반의 다이아몬드로 감싸 방사선 유출을 방지하는 구조. 차세대 원자력 배터리 기술 발전으로 무인기, 우주 등 장기 전원 공급 솔루션으로서 주목

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https://m.blog.naver.com/ranto28/224185539683 3차전지 근황 업데이트 1 (feat RTG, 베타전지) 최근 동향이 있어서 업데이트 합니다. 1977년, 미국 플로리다의 케이프 공군기지에서 보이저 1,2호가 발사... m.blog.naver.com 1편에 이어서 계속 41. 이런 상황에서 영국 브리스톨대 카본 연구팀은 2016년 개발한 니켈-63보다 한단계 더 진화된 방법을 개발함. 42. 니켈-63이 아니라 원전의 감속재로 사용된 흑연에서 탄소-14(Carbon-14)를 추출해서 사용한 것임. © MeshCube, 출처 43. Carbon-14에서 나오는 방사선은 단거리 방사선임. 44. 방사선이 대량으로 나오지만, 먼 거리까지 영향이 미치지 않음. 45.단거리 방사선을 내뿜는 Carbon-14를 물질로 감싸면, 외부를 감싼 물질이 파괴되지 않는 이상 방사선이 유출되지 않을 수 있음. 46. Carbon-14와 같은 탄소(Carbon)로 구성되어 있으면서, 세계에서 가장 단단한 물질이 있음. 47. 다이아몬드임. © CoolPubilcDomains, 출처 OGQ 48. 연구팀은 Carbon-14를 다이아몬드로 감싼 배터리를 개발함. 49. 천연 다이아몬드로는 불가능한 일이지만, 인공 다이아몬드를 만드는 기술이 발전하다 보니, 가능해진 것임. 50. 실험실(랩)에서 만드는 인공 다이아몬드는 천연 다이아몬드의 1/10 가격이지만, 물리, 화학, 광학적으로 완전히 동일한 성분임. 51. 랩 다이아는 실험실에서 키우는 방식이라, 탄소-14를 감싸는 형태로 만들 수 있음. 52. Carbon-14를 랩 다이아로 감싼 배터리는 반감기가 5,730년이 나옴. 53. 반감기 5,730년은 거의 무한동력이라고 봐야 함. 54. 원전을 돌리면 나오는 사용후 핵연료(핵폐기물)가 수천 년을 가는 배터리 자원으로 재탄생하는 것임. 55. 다이아몬드가 둘러싼 닫힌 공간에서 전력이 계속 나오니, 유지 보수도 필요가 없어짐. ⓒ 데일리포스트 이미지 출처=Unsplash 제공 56. 2020년에는 브리스톨대 카본 연구소에서 연구팀이 분사(spin-off)해서 민간기업 Arkenlight를 설립함. 57. 연구팀은 1989년 운전이 정지된 버클리 원전의 방사성 폐기물을 재활용해서, 배터리 시제품을 만드는데 성공함. 58. 2025년 1월, 첫번째 프로토타입을 공개했고, 여러개의 셀을 쌓아서 출력을 높이는 연구를 하고 있음. 59. 아직은 영국정부의 원자력 연구지원금으로 연구를 하고 있고, 본격적인 투자는 받지않은 단계임. 60. 영국 원자력청(UKAEA)이 Arkenlight에게 원자력 연구지원금을 투자하는 이유가 있음. 61. 원전에서 나오는 핵폐기물로 배터리를 생산하면, 핵폐기물이 자원이 되고 핵폐기물 처리비용도 크게 줄일수 있다는 것임. © Andoni, 출처 OGQ 62. Carbon-14가 아니라 다른 베타전지 연구도 진행되고 있음. 63. 미국 City Labs는 트리튬 기반 3차전지를 개발하고 있음. 64. 트리튬(H)-3은 반감기가 12.3년으로 상대적으로는 짧음. 65. 베타전지의 수명은 반감기에 비례하고, 출력은 반감기에 반비례함. 66. 반감기가 짧다는 것은 출력이 높은 전지를 만들수 있다는 것임. 67. 20년의 보장수명에 40년 후에도 50%정도의 출력이 유지되니, 이정도면 충분한 것이 아닌가하는 의도임. 68. 이들의 대표 기술은 NanoTritium™ 으로, 트리튬(³H)의 방사성 붕괴에서 나오는 베타 입자를 전기로 변환하는 방식임. 69. 트리튬 기반 3차전지는 출력이 상대적으로 높아서 상용화에 가장 근접한 3차전지임. 70. 초기모델인 P100은 이미 상업용으로 공급을 시작하고 있음. 71. 일부 의료기기(심장박동기등), IoT센서, 우주 군사장비등에 활용을 시작했고, NASA NIAC에서도 채택이 됨. 72. NASA는 달 남극 그늘지역의 탐사센서용 전원으로 P100을 활용하기 위해 검증 테스트를 진행하고 있음. © 호호찌, 출처 OGQ 73. 트리튬 배터리가 가장 활발하게 적용되는 부분은 의료부문임. 74. NIH(미국 국립보건원)의 지원 프로그램과 함께 20년이상 유지되며 교체 필요가 없는 심장박동기의 상용화를 진행하고 있음. 75. 기존 리튬 배터리 심장박동기는 7년마다 심장수술을 해서 교체해야 하는데, 수명이 20년이상 늘어나면 재수술 부담이 줄어들게 됨. 76. 트리튬 배터리의 장점은 베타선이 종이 한장으로 차단가능할 정도로 약하게 나와서 방사선 위험이 거의 없다는 점임. 77. -55°C ~ +150°C에서도 안정성이 유지되고, 방사선에 안전하다보니 의료용으로 연구가 활발히 진행되고 있음. 78. 미국 City Labs은 P100보다 출력을 높인 P200을 개발하고 있는중임. 79. 베타전지의 장애요인중 하나는 라이센스임. 80. 미국 원자력규제위원회(NRC)는 방사성 동위원소 사용 기기의 라이센스 발급하고 있음. 81. 산업용과 군사용은 별도의 엄격한 기준을 적용하고 있어 라이센스를 받기 힘듦. 82. 의료용은 상대적으로 완화된 기준으로 라이센스를 발급하고 있어서 활발하게 도입이 진행되고 있음. 한 줄 코멘트. 3차전지는 아직은 출력이 약해서, 센서나 의료기기등에 사용을 기대하고 있음. 만약 베타볼트의 주장대로 1W짜리가 나온다면, 전기차까지는 힘들더라도 소형전자기기등 사용처가 훨씬 많아지게 됨. 한번 충전하면 20년간 충전이 필요 없는 전기차가 나오면 꽤 매력적인 상품이 될것 같음. 전기차까지는 아직 갈길이 먼 단계임.

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