어떤 의미에서 배터리는 우리 삶을 지배합니다. 스마트폰에 전원을 공급하는 소형 리튬 이온 배터리부터 EV에 전원을 공급하는 훨씬 더 큰 장치에 이르기까지, 도구 제조업체가 투자한 모든 배터리 생태계는 말할 것도 없고, 배터리 기술이 없었다면 우리는 현재의 위치에 있지 못할 것이라고 해도 과언이 아닙니다.
물론 배터리의 주요 단점은 수명이 제한되어 있다는 것입니다. 결국, 배터리 수명이 긴 스마트폰이라 할지라도 재충전이 필요할 때까지 하루나 이틀 이상 지속되는 경우는 거의 없습니다. 이러한 정상적인 방전-재충전 주기는 결국 배터리 성능을 저하시켜 휴대폰(또는 기타 장치)이 예전처럼 오랫동안 충전되지 않아 많은 좌절감을 안겨줍니다. 그러나 한 중국 회사는 반드시 그렇지 않을 수도 있음을 보여주었습니다.
2024년 1월 BetaVolt는 재충전 없이 50년 동안 지속될 수 있는 핵 배터리를 개발했다고 발표했습니다. 동전 크기의 BV100은 니켈-63을 전원으로 사용하여 3V에서 100마이크로와트를 생성합니다. 회사는 또한 2025년에 1와트 버전을 공개할 계획을 발표했지만 실제로 그런 일이 일어났는지는 확실하지 않습니다. BV100의 경우, 뉴스 보도에 따르면 2025년에 대량 생산에 들어갔다고 합니다. BV100의 모든 약속에도 불구하고 BV100이 어떻게 작동하는지, 왜 그렇게 기대하고 싶지 않은지 살펴보겠습니다.
핵전지는 어떻게 작동하나요?
BetaVolt BV100은 실제로 흥미롭지만 과학자들이 개발한 최초의 방사성 배터리와는 거리가 멀습니다. 예를 들어, 2024년 후반에 브리스톨 대학의 연구원들은 추정 수명이 수천 년인 최초의 탄소-14 다이아몬드 배터리를 개발했습니다. 그러나 그 배터리조차도 게임에서는 상대적으로 후발주자였습니다. RCA는 이르면 1954년에 원자 배터리를 개발했습니다. 마찬가지로 방사성 동위원소 열전 발전기(RTG, 방사성 동위원소 전력 시스템이라고도 함) 형태의 핵 배터리는 1961년 미 해군의 Transit 4A 및 4B 위성에 전력을 공급했습니다.
핵전지의 기본 개념은 비교적 간단하다. 그들은 수십 년 동안 지속될 수 있는 방사성 원소의 붕괴를 활용하고 이 에너지를 전기로 변환합니다. 예를 들어 RTG는 적절한 도체에서 온도 차이(방사성 붕괴 열로 인해 발생)를 통해 전압을 생성하는 Seebeck 효과를 통해 이를 수행했습니다.
BetaVolt의 BV100은 유사한 기본 원리로 작동하지만 대신 베타 방사선을 활용합니다. BV100에서는 방사성 니켈-63 코어의 베타 입자가 다이아몬드 반도체에 흡수되어 방사성 붕괴로 생성된 전자를 전기로 변환합니다. 그 결과 생명체에게 큰 위협을 주지 않고 50년 동안 지속될 수 있는 작은 배터리가 탄생했습니다.
핵 스마트폰 배터리는 조만간 볼 수 없을지도 모른다
BetaVolt의 2024년 1월 보도 자료는 배터리가 스마트폰을 충전할 필요를 없애고 드론이 거의 무기한으로 공중에 머물 수 있도록 할 가능성을 강조했는데, 두 가지 모두 매우 흥미로울 것입니다. 그러나 모든 관찰자가 그렇게 낙관적인 것은 아니라는 점은 주목할 가치가 있습니다.
2024년 Live Science와의 인터뷰에서 재료 과학자 Juan Claudio Nino는 BV100의 낮은 전압을 지적하면서 “심장 조율기나 수동 무선 센서의 범위 내에 있지만” 단순히 “휴대폰을 작동할 전력이 충분하지 않습니다”라고 말했습니다. 100마이크로와트는 스마트폰을 작동시키기에는 충분하지 않습니다. 스마트폰은 화상 통화 시 최대 4,000밀리와트를 사용할 수 있으므로 스마트폰용으로 설계된 모든 핵 배터리는 BV100보다 훨씬 더 많은 전력을 생성할 수 있어야 합니다.
Wired가 2024년에 지적한 것처럼 단순히 배터리를 확장하는 것도 반드시 실행 가능한 솔루션은 아닙니다. 표준 스마트폰이 사용 시 최대 2암페어를 소비한다는 점을 고려할 때, 우리는 핵 스마트폰 배터리가 실행 가능한 대안이 될 수 있도록 일관된 1.5암페어를 생성하는 것이 이상적입니다. 그러나 오랫동안 그만큼의 전류량을 생성할 수 있는 BV100 스타일 배터리는 680파운드의 니켈-63으로 만들어져야 합니다. 심지어 세계에서 가장 큰 iPhone조차도 그렇게 큰 배터리를 위한 공간을 확보하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다.
