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참고/링크 https://n.news.naver.com/mnews/article/0...60?sid=105

대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학전공 인수일 교수팀은 별도 충전 없이 반영구적으로 사용할 수 있는데다 가격도 저렴한 ‘염료감응 베타전지’를 개발했다고 15일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 ‘케미컬 커뮤니케이션즈’ 최신호에 게재됐다.

베타전지란 방사성 동위원소에서 방출된 베타 전자가 방사선을 흡수하는 반도체에 충돌하면서 전기를 만든다. 스스로 전기를 생산하기 때문에 충전이 필요 없다. 베타전지의 수명은 방사선의 힘이 절반으로 떨어지는 반감기에 비례하기 때문에 교체 주기가 매우 긴 것이 장점이다. 베타선은 인체 유해성과 투과도가 비교적 낮아 안전성도 높은 편이다.문제는 가격이다. 기존 베타전지에서 방사선을 흡수해 전기를 만드는 반도체 물질이 고가이기 때문이다. 연구진은 일종의 금속인 류테늄 계열의 ‘N719’라는 염료로 반도체를 대체해 가격을 낮췄다.

또 베타선을 방출하는 동위원소로 ‘탄소-14’를 탑재해 베타전지 내부 구조를 단순화했다. 탄소-14를 나노입자 형태로 만들어 전지의 에너지 밀도도 높였다.

연구진은 이렇게 만든 ‘염료감응 베타전지’가 10시간 동안 안정적으로 전력을 생산한다는 점을 확인했다. 특히 탄소-14는 반감기가 5730년에 이르러 상용화가 된다면 반영구적으로 사용할 수 있을 것으로 연구진은 예상했다. 우주나 심해 등에서 활용될 것으로 연구진은 기대했다.


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  • profile
    아즈텍      111photo.blogspot.com 2020.07.16 17:29
    얼마나 가격이 비사고 얼마나 낮췄는지 궁금해지는군요. 우주나 심해에서 활용이면 일반인들이랑은 좀 거리가 있겠네요. 항공기나 선박 같은데는 못쓰나 모르겠네요.
  • profile
    title: 하와와까마귀      잠을 미루는 건 내일이 오지 않길 바래서야. 2020.07.16 17:32
    아무래도 출력이 좀 후달리지 않을까요?

    소형 저출력 용이지 싶습니다.
  • profile
    아즈텍      111photo.blogspot.com 2020.07.16 17:34
    그렇담 무슨 신호발신장치나 센서류 뭐 그런데 주로 쓰이겠군요.
  • profile
    title: 귀요미유우나      HW업체가 SW못만드는건 국룰입니다 살려줘요 으악; 霊夢 랑 729일 2020.07.16 17:43
    중성자를 양성자로 만드는 음의 베타 붕괴하면서 전자를 내 밷는걸 쓰는데
    안그래도 출력이 정말정말정말정말 귀여운걸로 알고 있는데
    반감기가 긴 녀석이면 더더욱 귀여워지겠군요... 어디 코에 붇이지 싶네요
    크게 만들었다가 유츌되면 바로 고수준 재해가 뻔할거 같고..
  • profile
    title: 하와와까마귀      잠을 미루는 건 내일이 오지 않길 바래서야. 2020.07.16 17:44
    어느정도 커지면 그냥 핵전지 쓰고 마니까요... 그게 더 재해긴 한데


    저런걸로 벽시계 배터리나 바꾸고 싶어요
  • profile
    title: 귀요미유우나      HW업체가 SW못만드는건 국룰입니다 살려줘요 으악; 霊夢 랑 729일 2020.07.16 17:55
    일단 연구에서 사용한 C-14로는... 시계용 배터리로 쓸 수 있으려나는 모르겠군요 C14에서 N14로 바뀌면서 전자 하나 내밷는데 정말 누구 코에 붇여야 할까 싶은 생각이 드는군요
  • profile
    title: 폭8맥주쥐      고기 ! 맥주 ! 사진 ! 2020.07.16 17:59
    작다면 병렬연결해서 하는 방법도 있겠는데 ... 1줄 뽑기도 힘들거 같다는 생각이 드는건 왜죠 ...
  • profile
    title: 17세까르르 2020.07.16 19:33
    그 정도 출력이면 누출되어도 고수준 재해까진 안 나겠네요
  • profile
    title: 귀요미유우나      HW업체가 SW못만드는건 국룰입니다 살려줘요 으악; 霊夢 랑 729일 2020.07.16 19:41
    트리튬보단 반감기가 길지만 뭉쳐놓으면 반감기가 짧아지는것도 있고 베타 붕괴가 전자랑 반중성미자 뿜뿜이라
    고농도로 생물내로 들어갔을때 내폭으로 트롤내는게 클겁니다
  • profile
    title: 17세까르르 2020.07.16 19:43
    네? 뭉쳐놓는다고 반감기가 짧아지는건 제 상식선에선 핵폭탄밖에 없는데
  • profile
    title: 귀요미유우나      HW업체가 SW못만드는건 국룰입니다 살려줘요 으악; 霊夢 랑 729일 2020.07.16 19:57
    아 전자랑 반중성미자가 하나 였었죠... 헷갈렸네요 ㅠㅠ
  • ?
    wwsun98 2020.07.16 18:43
    덧붙여서...C14는 어디가야 쉽게 구하나요....?
  • profile
    title: 귀요미유우나      HW업체가 SW못만드는건 국룰입니다 살려줘요 으악; 霊夢 랑 729일 2020.07.16 19:12
    (10^-10)%로 극미량 존재하는데
    이쪽 전공이 아니라 잘 모르겠네요
    탄소 있을만한데서 자연적으로 우주선 맞아서 생기는 걸 뽑아서 농축하는것보다
    증식로에 넣고 중성자 때려박아 만드는게 편할거 같아보여요
  • ?
    wwsun98 2020.07.17 00:15
    후자가 그나마 싸긴 할것 같은데... 그램당 수천만원 정도면 기적같은 가격이겠죠?
  • profile
    title: RGB레인보우슬라임      $ dd if=/dev/zero of=/dev/null bb=500M count=1024 2020.07.18 13:46
    감속재로 쓰던 봉에서 뽑아내는걸까요.
  • profile
    title: 야릇한poin_:D      꿈에 야무지던 3900x 와 5700xt 2020.07.16 17:46
    풀아웃 현실화 인가요 핵연료전지.. 같은거요
  • profile
    title: 하와와증강가상      Augmented Virtuality 2020.07.16 17:52
    상용화만 된다면야 전력 범위를 넓히는 연구도 빠르게 진행될테니 큰 문제는 아니군요... 역시 비용이 문제네요
  • ?
    Gorgeous      정말 위대합니다 선생! 2020.07.16 18:09
    무서운 배터리입니다...
  • profile
    title: 컴맹프리지아      Facta, Non Verba 2020.07.16 18:41
    시즈마드라이브...?
  • profile
    우즈      18歲 / 약팔이지망생 / ლ(╹◡╹ლ) 2020.07.16 19:44
    화재경보기에 달면 되겠군요. 어차피 거기 쓸정도의 출력은 나와줄테니...
    근데 원래 화재경보기에 방사성물질 들어가있지않았나...
  • profile
    title: 귀요미유우나      HW업체가 SW못만드는건 국룰입니다 살려줘요 으악; 霊夢 랑 729일 2020.07.16 20:25
    아메리슘 같은 알파선원이 들어가 있는 연기 감지기가 있었을거에요
  • profile
    슬렌네터      Human is just the biological boot loader for A.I. 2020.07.16 20:46
    베타선으로 가버렷!!!!
  • profile
    title: 저사양아라 2020.07.17 06:14
    자이언트 로보가 생각나네요
  • profile
    가우스군      푸른 풍경속으로..... 2020.07.17 09:38
    그나마 베타선원 기반이라 차폐가 그렇게 두껍진 않아도 되겠군요.
    하지만 반감기가 길다는 뜻은 연료 중량대비 출력도 고만고만하단 소린데...
  • profile
    title: 고양이설아      ShellCat ː 雪雅 - 1st shell 2020.07.17 14:38
    위에 분들이 무슨 말을 하는지 모르겠다...
  • profile
    title: 컴맹쮸쀼쮸쀼 2020.07.17 22:40
    제가 비록 문과긴 하지만, 위 글과 댓글에서 이야기하는 내용들에 대해 아는 선에서 해설해 보겠습니다.

    1. 방사선을 방출하는 물질을 [방사능 물질]이라고 합니다.

    2. 방사능 물질이란 물질을 이루는 원자의 중심에 있는 원자핵이 근본적으로 불안정한 물질을 말합니다. 이런 물질은 아무런 외부의 자극 없이도 시간이 지나면 원자핵 안에 있던 입자와 에너지를 방출하며 좀 더 안정적인 원자로 바뀌는데, 이를 [방사성 붕괴] 또는 [핵붕괴]라고 합니다. 이때 여기서 방출되는 입자 및 에너지를 통틀어서 [방사선]이라 합니다.

    3. 에너지로 된 방사선은 눈에 보이지 않는 빛에너지나 열에너지의 형태로 되어 있고, 입자로 된 방사선 또한 그 입자에 운동에너지가 담겨 있습니다. 결국 [방사능 물질에서는 어떤 형태로든 계속 에너지가 방출되고 있는 것]입니다.

    4. 이렇게 방사능 물질에서 지속적으로 방출되는 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 장치를 가리켜 [원자력 전지]라고 합니다.

    5. 원자력 전지의 구체적인 원리는 종류에 따라 다른데, 기존에 가장 많이 사용된 방식은 열에너지를 사용하는 것입니다. [RTG](방사성동위원소 열전기발전기)라는 것인데, 간단히 말하자면 가만히 내버려둬도 수십년간 뜨끈뜨끈하게 열이 나는 플루토늄이나 스트론튬 등의 방사성 동위원소에다가 열전소자(흔히 말하는 “펠티어 소자”)를 감아서 전기를 발전시켜 쓰는 것이죠. 고장날 구석이 없어서 우주와 같은 극한환경에서도 수십년간 지속적으로 전기를 공급해줄 수 있다는 장점이 있어서 우주 탐사선 등에 사용되는 물건인데, 효율이 떨어져서 덩치가 크고 무거우며 굉장히 비싼 인공 방사능 물질을 잔뜩 넣어야 하는 등의 단점이 있어 그리 널리 쓰이지는 못합니다.

    6. 위 기사에서 개발했다고 하는 것은 베타볼테익 전지(Beta-Voltaic Battery)라고 하는 종류의 원자력 전지입니다. 줄여서 [베타전지]라고 부르죠. 이는 방사선 중 β(베타)선을 반도체를 통해 전기로 바꾸는 것입니다. 베타선의 본질은 강한 에너지를 지닌 전자인데, 그 자체로는 비교적 차폐하기가 쉬워서 적당한 두께의 플라스틱이나 유리, 알루미늄 판 정도로도 충분히 막을 수 있습니다. 반도체에 태양빛을 쬐어 전기를 만드는 태양전지를 제작할 수 있듯이 베타선을 가지고도 비슷한 식으로 발전을 할 수 있다고 하네요.

    7. 그런데 베타전지의 큰 문제점 중 하나는 바로 [출력이 매우 낮다]는 것입니다. 아주 오랫동안 쓸 수 있긴 하지만, 현재까지 개발된 베타전지들은 대부분 출력 전력이 고작 나노와트(nW) 단위에서 놀고 가장 출력이 좋은 물건이래봤자 겨우 1밀리와트(mW) 수준밖에 안 됩니다. 그래서 위에 댓글 다신 분들이 다들 저출력 이야기를 하는 것입니다.

    8. 방사능 물질은 원소의 종류에 따라서 방사성 붕괴가 일어나는 속도가 다릅니다. 앞서 방사성 붕괴가 일어나면 원자의 종류가 좀 더 안정적인 것으로 바뀐다고 하였는데, 그 말은 방사능 물질은 시간이 지날수록 그 양이 줄어든다는 것입니다. 물질의 양이 반으로 줄어드는 데 걸리는 시간을 [반감기](Half-life)라고 부릅니다. 어떤 방사성 동위원소 A의 반감기가 1년이라면, 그 물질 A를 10만큼 모아두고 1년 뒤에 다시 살펴보면 물질 A는 5만큼만 남아 있고 나머지는 다른 물질 B 등으로 바뀌었거나 혹은 어디론가 사라졌을 겁니다. 사라진 분량은 바로 방사선 에너지로 방출된 것입니다.

    9. 어떤 방사능 물질의 반감기가 짧다는 것은 그만큼 에너지를 빠르게 방출한다는 것입니다. 다시 말해서, 그 물질에서 시간당 나오는 방사선의 양이 많다는 것이죠. 그렇다면 [반감기가 길수록 시간당 방출되는 에너지가 적을 거라는 점]도 유추할 수 있겠습니다.

    10. 위 기사에도 언급되어 있듯이, 해당 물건에서 사용된 [탄소-14]라는 방사성 동위원소의 반감기는 대략 5730년이라네요. 반감기가 긴 만큼 시간당 나오는 에너지의 양도 아주 적을 것이고, 베타전지는 소형화를 장점으로 내세우는 물건이라 거기에 들어갈 방사능 물질의 양도 아주 적을 테니 거기서 쓸 수 있는 전력량은… (까마득)
  • profile
    title: 고양이설아      ShellCat ː 雪雅 - 1st shell 2020.07.17 22:55
    상세글 감사합니다
  • profile
    난젊어요 2020.07.18 11:49
    예전에 비슷한 전지 개념을 본거같은데 iot용으로 사용할 수 있을 정도라고 하던 거 같네요


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