KERI 서재화 박사가 SiC 반도체 기반 베타전지를 실증하고 있다. / KERI 한국전기연구원(KERI)이 충전이나 교체 없이 50년 이상 전력을 생산할 수 있는 차세대 '베타전지'를 국내 최초로 실증하는 데 성공했다. KERI 차세대반도체연구센터 서재화 박사 연구팀은 국립경국대학교 윤영준 교수 연구팀과 공동으로 탄화규소(SiC) 반도체 기반 베타전지를 개발하고 실제 방사성 물질을 이용한 전력 생산과 시제품 구동까지 확인했다고 26일 밝혔다. 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지 'International Journal of Energy Research'에 게재됐다. 베타전지는 방사성 물질에서 자연적으로 방출되는 베타선(전자)을 반도체가 흡수해 전기로 변환하는 차세대 전원 장치다. 인터넷신천지 태양광이 없어도 작동해 우주와 심해, 국방 감시시설, 원전 등 극한 환경에서 장기간 전력을 공급할 수 있는 기술로 주목받고 있다. 연구팀은 기존 실리콘보다 방사선과 고온에 강한 탄화규소(SiC)를 적용하고 전력 변환 효율을 높인 p-i-n 다이오드 구조를 자체 개발했다. 이후 실제 방사성 동위원소인 니켈-63(Ni-63)을 확보해 국내 최초로 전용 측정 설비를 구축한 뒤 반도체와 결합해 전력이 생성되는 것을 확인했다. 생산된 전력으로 저전력 LED를 .등하는 시제품 제작에도 성공했다. 연구팀은 이번 기술이 동전형 리튬전지 수준의 저전력을 사용하는 장비라면 전지 교체 없이 50년 이상 사용할 수 있는 가능성을 입증했다고 설명했다. 출력 성능은 기존 국내 실험 결과보다 약 6만배 향상됐으며, 국내 최고 수준이라고 했다 바다이야기 디시 . 또 방사성 물질을 반도체 표면에 균일하게 도포하는 이상적인 구조를 적용하면 출력전력 밀도는 0.85mW/㎠, 단위 셀 출력은 20㎼ 이상까지 가능할 것으로 분석했다. 이는 기존 국내 목표치보다 4200배 이상 높은 수준이다. 니켈-63의 반감기를 고려하면 이론적으로 최대 100년까지 사용할 수 있을 것으로 연구진은 전망했다. 연구팀은 AI 기반 예측 모델(XGBoost)도 구축해 실제 전지의 출력과 전압을 98~99% 정확도로 예측하는 데 성공했다. 또한 15MeV급 고에너지 양성자 조사 실험을 국내 최초로 수행해 우주 환경에서도 사용할 수 있는 신뢰성 데이터를 확보했다. 한편, KERI는 이번 연구 성과를 바탕으로 관련 특허를 출원했으며, 향후 우주항공과 방위산업, 원전 안전감시, 원격센서 분야 기업들과 기술이전 및 공동 제품 개발을 추진할 계획이다. 1 style="t