한국원자력연구원은 자체 개발한 원자력전지(ETG)가 지난 2022년부터 누리호 성능검증위성에 탑재돼 지구 저궤도에서 신뢰성을 평가한 결과 장기간 안정적인 전력생산 능력을 실증했다고 밝혔다.

원자력연구원 홍진태 동위원소연구부 박사팀이 개발한 원자력전지는 플루토늄 동위원소를 열원으로 하고, 열을 전기로 변환하는 열전소자, 전지 내부의 열손실을 막고 열을 전달하는 열제어 구조체로 구성된 열출력 10W급 소형 원자력전지다.

연구원은 2022년 11월부터 올해 5월까지 1년 반 동안 원자력전지가 전기출력을 장기간 유지할 수 있는지 검증했다.

이를 위해 원자력전지의 출력전압과 내부온도를 위성 본체가 전달받아 데이터를 일정 기간 저장한 뒤 지상국과 교신 시 데이터를 전송해 왔으며, 이 데이터를 분석해 정상작동 여부를 평가했다.

그 결과 출력감소나 부품의 고장 없이 약 120mW의 전력을 지속적으로 생산하고 있었다.

이는 앞서 진행한 단기성능시험에서도 확인된 목표 전기출력을 장기간 유지할 수 있음을 입증한 것이다.

이번 실험에서는 지구 저궤도에서 방사능물질 사용을 금하는 UN 국제규범에 따라 방사성동위원소 열원을 전기히터로 대체했다.

위성 본체에서 공급된 10W의 전력으로 전지 내부 전기히터를 가동해 방사성동위원소 붕괴열과 동일한 열을 발생시켜 실험한 것으로 목표전력을 정상적으로 생산할 수 있음을 확인하는데 성공했다,

이는 극저온의 달 표면에서 환경온도 모니터링, 우주방사성 계측 등의 임무를 수행할 수 있는 수준이다.

오는 2032년 달, 2045년 화성 착륙 등 우리나라가 추진하고 있는 우주탐사 목표를 달성하기 위해서는 우주의 극한 환경에서 버틸 수 있는 에너지원의 확보가 필수적인데 그 핵심이 바로 원자력전지다.

이에 따라 원자력연구원은 향후 달착륙선에 원자력전지를 탑재해 달 표면에서 전력생산을 실증할 계획이며, 여기서 더 나아가 달 표면 자원 추출 등에도 원자력전지가 활용될 수 있도록 출력 민 안정성 등의 성능 고도화를 목표하고 있다.