원자력연구원, 2022년 누리호 성능검증위성에 실어 우주서 2년간 실험
출력 감소나 부품 고장 없이 약 120mW의 전력을 지속적으로 생산해 내
달·화성·심우주 등 극한의 우주에서도 탐사선·로버의 열·전력원 활용 입증
9일 한국원자력연구원에 따르면, 원자력연구원 동위원소연구부 홍진태 박사팀이 개발한 원자력전지는 지난 2022년 누리호 발사때 700㎞ 상공의 태양동기궤도에 투입된 성능검증위성에 장착했다. 이후 2022년 7월부터 2년 동안 지구 저궤도에서 신뢰성을 평가한 결과, 출력 감소나 부품 고장 없이 약 120㎽의 전력을 지속적으로 생산해냈다.
연구진은 향후 2032년 달 착륙선에 원자력전지를 탑재해 달 표면에서 전력 생산을 실증할 계획이다. 또한 달 표면 자원 추출 등에도 원자력전지가 활용되도록 출력 및 안전성 등의 성능 향상을 목표로 하고 있다.
원자력전지는 플루토늄 동위원소(Pu-238)를 내뿜는 열로 전기를 만들어낸다. 연구진이 개발한 원자력전지는 열을 전기로 변환하는 열전소자, 전지 내부의 열 손실을 막고 열을 전달하는 열제어 구조체로 구성된 열출력 10W(와트)급 소형 원자력전지이다.
이는 극저온의 달 표면에서 환경온도 모니터링, 우주방사선 계측 등의 임무를 수행할 수 있는 수준이다.
연구진은 "2032년 달, 2045년 화성 착륙 등 우리나라가 추진하고 있는 우주 탐사 목표를 달성하기 위해서는 우주의 극한 환경에서 버틸 수 있는 에너지원을 확보하는 것이 중요하며, 그 핵심이 바로 원자력전지"라고 설명했다.
원자력연구원 정영욱 하나로양자과학연구소장은 "달과 화성 탐사 등 우주의 극한 환경에서 무사히 임무를 완수할 수 있는 고성능 원자력전지 개발을 위해 앞으로 더욱 노력하겠다"고 말했다.
한편, 우주 탐사 관련 국제 협의체인 국제우주탐사조정그룹(ISECG)은 우주 탐사에 있어 원자력 동력원 확보가 필수라고 인식하고 있으며, 유럽우주국(ESA)도 2030년대 달 착륙선 탑재를 목표로 아메리슘 동위원소(Am-241) 기반의 원자력전지를 개발하고 있다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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