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2016년 10월 17일 월요일

더 강하고 오래가는 원자력 전지를 개발한 나사



(Samad Firdosy, a materials engineer at JPL, holds a thermoelectric module made of four thermocouples, which are devices that help turn heat into electricity. Thermocouples are used in household heating applications, as well as power systems for spacecraft.
Credits: NASA/JPL-Caltech)


 나사 제트 추진 연구소의 과학자들이 새로운 원자력 전지를 개발했습니다. 이번 개발의 핵심은 바로 신형 써모커플 (Thermocouple, 열전대)로 열에너지 차이를 전기 에너지로 바꾸는 장치입니다. 

 열에너지가 바로 전기에너지로 전환될 수 있다는 사실은 이미 19세기에 밝혀졌습니다. 1821년, 독일의 물리학자 토마스 요한 제베크는 서로 다른 금속을 붙이고 양쪽에 온도를 달리하면 기전력이 생긴다는 사실을 발견했습니다. 이 전기의 힘은 온도의 차이에 따라 커지므로 이를 이용해서 역으로 온도를 측정할 수 있게 된 것입니다. 

 열기전력은 사실 얼마되지 않기 때문에 발전용으로는 보통 적합하지 않으나 예외적인 분야가 바로 원자력 전지입니다. RTG(radioisotope thermoelectric generator)라고 알려진 원자력 전지가 그것으로 보이저 1,2호나 큐리오시티 로버에 전력을 공급하는 역할을 담당하고 있습니다. 

 RTG는 방사선 붕괴열을 이용한 것으로 써머커플을 이용해서 열에너지를 전기를 바꾸게 됩니다. 전환 효율은 매우 낮으나 수십 년간 안정적으로 전력을 생산한다는 큰 장점이 있어 우주 탐사에 주로 사용되어왔습니다. 

 나사는 현재 사용되는 RTG보다 25% 많은 전력을 생산하고 50%정도 수명이 긴 새로운 원자력 전지인 eMMRTG를 선보였습니다. 그 핵심은 스쿠터루다이트 skutterudites라고 불리는 써모커플입니다. 새로운 써머커플 덕분에 더 많은 에너지를 더 장기간 얻을 수 있게 되면서 장거리 우주 탐사에 새로운 가능성이 열리게 된 것입니다. 




(동영상) 

 스쿠터루다이트 기술은 나사의 차세대 우주 탐사에 사용될 것으로 보입니다. 동시에 나사의 다른 많은 기술과 마찬가지로 스쿠터루다이트 써머커플은 다른 분야에서도 활용될 수 있습니다. 예를 들어 내연 기관의 열을 회수해서 전력을 생산하는 방식이 가능합니다. 실제로 이를 위해서 JPL은 Evident Technologies사에 기술을 라이센스했습니다. 

 앞으로 개발될 새로운 우주 탐사선들은 더 개선된 원자력 전지를 이용해서 더 오랜 시간 작동이 가능할 것입니다. 당장에는 그 결과가 눈에 보이지 않겠지만, 우주를 향한 인류의 도전이 더 멀리 도달할 수 있을 것입니다. 


 참고 



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