원자력전지 편집하기

[[파일:우주탐사기 Cassini-Huygens에 탑재된 원자력전지.png|썸네일|300픽셀|오른쪽|우주탐사기 Cassini-Huygens에 탑재된 원자력전지]]
[[파일:원자력전지 내부구조도.png|썸네일|300픽셀|오른쪽|원자력전지 내부구조도]]

'''원자력전지'''<!--원자력 전지-->(原子力電池, atomic battery)는 [[원자력]]을 이용하여 [[전력]]을 내는 [[전지]]를 말한다. 정확한 명칭은 '''동위원소전지'''<!--동위원소 전지-->(radioisotope battery) 또는 '''핵전지'''<!--핵 전지-->(nuclear battery)이다. '''원자력 배터리'''<!--원자력배터리-->라고도 한다. 한국에서는 '''베타전지'''<!--베타 전지-->라고도 부른다. [[동위원소]]의 자연붕괴 현상에서 발생하는 열을 이용한 RTG 전지, 베타선을 전기로 바꾸는 베타볼테익(Betavoltaic) 전지, 반도체에 압력을 가하면 전기가 생기는 압전(Piezoelectric) 전지 등 세 종류로 나뉜다. RTG는 수 와트(W)에서 100W급 전력을 생산하는 중형 전원으로 우주·심해 현장에서 쓰인다. 반면 베타볼테익·압전 방식은 수 마이크로와트(㎼)에서 수십㎼ 급 미세전력이 필요한 초소형 센서나 의료용 마이크로 전지로 활용된다.<ref>노성열 기자, 〈[http://www.munhwa.com/news/view.html?no=2019100701031503009001 핵분열 없이도 熱내는 ‘우주 배터리’… 2030년 우리도 장착]〉, 《문화일보》, 2019-10-07</ref> 

한국은 열전기술과 베타볼테익 기술을 이용한 원자력전지를 한국원자력연구원에서 개발 중이며, 정부의 달 탐사 개발사업과 산업융합원천기술개발사업, 원자력융복합기술개발사업 등을 통해 핵심 원천기술을 확보해가고 있다.<ref>황순관, 〈[https://www.kaeri.re.kr/board/view?linkId=7497&menuId=MENU00326 우주탐사의 핵심 기술, 원자력전지 개발에 韓-英 손잡는다]〉, 《한국원자력연구원》, 2019-09-02</ref>

== 개요 ==
[[방사성동위원소]]는 안정한 원소로 변해가는 과정에서 방사선에너지를 방출한다. 이때 방출되는 광자 또는 하전입자의 에너지를 전기에너지로 변환해 전력원으로 이용할 수 있도록 구성된 장치·기기를 원자력전지(Nuclear Battery) 또는 방사성동위원소전지(Radioisotope Battery)라고 한다. 태양, 바람 등 외부동력원이 없이도 자체적으로 전력을 생산할 수 있는 발전기이며, 극저온, 고온 등의 환경에서도 안정적으로 전력을 생산할 수 있다. 

이는 원자력으로 전력을 생산한다는 점에서 원자력발전과 비슷하다. 그러나 핵분열 연쇄반응을 이용하지 않고 방사성물질이 가진 고유한 에너지를 이용한다는 면에서 큰 차이가 있다.

원자력전지는 적용하는 전력변환 기술에 따라 몇 가지로 분류된다. 먼저, 동위원소열전발전기 또는 RTG(Radioisotope Thermo electric Generator)가 있다. 방사성동위원소가 방출하는 방사선을 차폐하면 방사선에너지가 열에너지로 변환되는데, 여기서 발생한 열을 열전재료에 전달하면 재료 내부의 온도차로 생긴 기전력을 이용한다.

두 번째는 베타볼테익(Betavoltaic)전지 또는 베타전지다. 방사성동위원소에서 방출하는 베타선, 즉 전자가 반도체 내에서 전자-정공 쌍(EHPs, electron-hole pair)을 생성하고, 생성된 전자-정공쌍으로 인해 전기장이 형성돼 전류가 흐르는 원리로 작동한다.

이외에도 압전 세라믹을 이용하는 방법 등 다양한 방식이 존재하고, 지금도 혁신적인 아이디어를 활용한 연구가 진행되고 있다. 현재 가장 널리 사용되며 관련 연구가 활발한 분야는 동위원소열전발전기와 베타볼테익 전지다.<ref name="연구원">손광재 한국원자력연구원 책임연구원, 〈[https://www.energy-news.co.kr/news/articleView.html?idxno=72860 원자력전지, 극한환경에서의 전력시스템템]〉, 《에너지신문》, 2020-09-23</ref>

우주탐사선의 전력원으로 사용되는 방사성 동위원소 열전기 발전기(RTG: Radioisotope Thermoelectric Generator)가 대표적인 원자력 전지이다. 구조는 간단하게 방사성 동위원소 물질 덩어리와 여기에 부착된 열전쌍(thermocouple)으로 이루어져 있다. 방사성 동위원소가 붕괴하면서 발생하는 열이 열전쌍에 전달되면, 열전쌍을 이루는 금속들 안의 전자들이 열운동을 하면서 온도차에 의한 제백 효과에 의해 전류가 생겨 전력이 생산된다. 온도차가 클수록 많은 전력이 생산되므로 방열판 등 폐열을 배출할 수단이 필요하다.

차세대 방식으로 발전 효율과 출력을 높이기 위해 열전대 대신 스털링 엔진을 이용하여 기계적으로 발전기를 돌리는 방식도 쓰이며, 태양광 전지를 응용해 동위원소가 많이 뿜어내는 특정 대역의 파장을 바로 전기로 바꾸는 것도 고려되어 연구 중이다. 차폐막이 거의 없어도 되는 알파, 베타 대역이라면 방사능 피폭 위험도 낮다.

== 발전 ==
[[파일:대구테크노파크 나노융합실용화센터와 국전자통신연구원(ETRI), 한국원자력연구원, 맨텍 등이 참가한 컨소시엄이 개발한 2017 Ni-63기반 베타전지 시제품.png|썸네일|300픽셀|오른쪽|대구테크노파크 나노융합실용화센터와 국전자통신연구원(ETRI), 한국원자력연구원, 맨텍 등이 참가한 컨소시엄이 개발한 2017 Ni-63기반 베타전지 시제품]]
[[파일:맥박 조정기에 장착된 원자력 전지.png|썸네일|300픽셀|오른쪽|맥박 조정기에 장착된 원자력 전지]]

미국은 이미 1950년대 중반 [[방사성 동위원소]]를 이용한 초기형 RTG의 개념 정립과 시작품을 제작했다. 1956년에는 Po-210을 사용한 최초의 RTG를 제작, 1959년부터 위성에 장착했다. RTG는 미국의 심우주 탐사에 핵심적인 요소로, 탐사선에 전력과 열을 공급한다. 최근까지 45개 이상의 RTG를 26개 우주 탐사선에 이용했다.

러시아는 1965년 Po-210을 연료로 하는 RTG(오리온-1, 오리온-2)를 장착한 지구 저궤도 위성 코스모스-84와 코스모스-90을 발사했다. 1970년대 중반에는 Pu-238을 사용해 화성 탐사선에 보낼 우주선에 탑재할 장수명 RTG 개발을 시작했다.

미국과 러시아는 또한 Sr-90을 원료물질로 심해용 RTG를 개발, 잠수함의 이동을 감시하는 해저시스템에 사용했으며 알래스카 등 북극 주변의 지진 탐지장치의 전력공급원으로 지상용 RTG를 활용했다. 또 바다 위의 위치를 알려주는 부표, 북극해 연안의 등대 등의 무인시스템 운용에 RTG를 기본 전력원으로 사용했다. 유럽우주기구(ESA; European Space Agency)에서는 영국과 프랑스의 공동연구로 우주용 RTG를 개발하고 있으며, 열전소자와 열보호재료 관련 기술은 아직 최적화 단계에 진입하지 못한 것으로 보인다.

국내에서는 오는 2030년 달 탐사에 활용을 목표로, 한국원자력연구원이 탐사선에 전력을 공급하는 RTG를 개발하고 있다. RTG의 핵심 기술 중 장수명 열원의 국산화를 위한 연구개발은 과학기술정보통신부의 지원으로 2019년부터 시작돼 우주탐사뿐 아니라 극지, 심해에 응용이 가능할 것으로 전망된다.

한국원자력연구원과 한국전자통신연구원은 순 베타선원인 Ni-63을 이용해 베타전지 개발에 필요한 핵심 원천기술을 확보했으며, 국내 최초로 방사성동위원소를 이용한 전력회수 실증에 성공, 시제품을 개발했다. 현재는 베타전지의 상용화를 위한 연구개발이 진행 중이며, 향후 5년 이내에 외부환경 독립형 안전감시 센서시스템의 전력원으로 상용공급이 가능할 것으로 예상된다.<ref name="연구원"></ref>

국내 대구테크노파크 나노융합실용화센터는 2017년 한국전자통신연구원(ETRI), 한국원자력연구원, 맨텍 등과 컨소시엄을 구성해 Ni-63 기반 베타전지 시제품을 개발했다. 이 전지는 세계 최고 수준의 출력값을 갖는 것으로 평가됐다. 국내에서도 베타전지 원천기술을 확보한 셈이다. 이 기술은 아바코라는 기업이 이전받아 2018년 9월부터 상용화를 추진하고 있다. 오는 2022년까지 87억원을 투입해 심해, 지하, 극지 등 극한 환경이나 인체에 반영구적으로 전력을 공급하는 독립전원시스템을 개발해 상용화 할 계획이다. 첫 과제로 원전시설물 방사능을 감시할 수 있는 독립전원 응용시제품을 개발하고 있다.<ref>정재훈 기자, 〈[https://www.etnews.com/20190411000203?m=1 이슈분석 차세대 배터리 전쟁...베타전지 vs 수소연료전지 경합]〉, 《전자신문》, 2019-04-11</ref> 

2016년 11월 25일, 잉글랜드 브리스톨 대학(University of Bristol) 연구팀은 다이아몬드를 이용한 원자력전지를 개발했다. 이 연구팀은 방사성 물질을 내부에 장착한 인공 다이아몬드를 이용하여 소량의 전류를 생산했다. 연구팀은 다이아몬드 전지의 프로토타입 시연용 방사선원으로 니켈-63을 사용했다. 하지만 탄소의 방사성 동위원소인 탄소-14를 이용할 경우 보다 높은 효율을 달성할 수 있는데, 탄소-14는 원자력발전소에서 감속재로 사용되는 흑연에서 쉽게 찾을 수 있다. 영국은 이와 같은 흑연 감속재를 거의 95,000톤 가량 보유하고 있기 때문에 탄소-14를 추출하여 원자력 전지를 만들면 방사성 물질도 제거하고 폐기물을 안전하게 저장하는 비용과 문제도 해결할 수 있다. 탄소-14는 투과력이 낮은 방사선을 방출하고 가까운 고체에 재빨리 흡수되기 때문에 원자력 전지의 좋은 에너지원이 될 수 있다.<ref>	Tom Scott, 〈[https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchTrend.do?cn=GTB2016000891 다이아몬드를 이용한 원자력 전지]〉, 《사이언스온》,  2016-11-29</ref>

2019년 1월 22일에는 러시아 국영 연료회사인 [[TVEL]]가 50년간 사용 가능한 소형 운자력전지 개발에 성공했다. TVEL은 가스원심분리기로 원자력 전지의 에너지원인 ‘니켈63(Ni-63)’을 69% 이상 농축시키는데 성공했다. 작게 제작된 원자력 전지는 의료용으로 개발됐으며, 향후 이용처를 무선통신장비 등으로 확대될 전망이다.<ref>김형원 기자, 〈[http://it.chosun.com/site/data/html_dir/2019/01/22/2019012201618.html 소형 원자력 전지 상용화 성큼…러시아, 50년 쓰는 전지 개발]〉, 《IT조선》, 2019-01-22</ref>

== 원리 ==
원자력전지는 크게 핵붕괴 과정에서 나오는 열을 이용하는 방법이나 광 입자를 활용하는 방법으로 나뉜다. 우선 열을 이용하는 방식은 기존 RTG(Radioisotope Thermo electric Generator) 방식으로 핵붕괴 과정에서 나오는 열을 모터나 기타 부품 등을 이용해 사용한다. 반면 광 입자를 활용하는 방식에는 핵붕괴 과정에서 나오는 알파 혹은 베타 입자를 기존 태양전지의 반도체 접합에서 생기는 전압차가 생기는 원리를 이용하여 전기를 발전시킨다.

최근 원자력 발전소에서 발생하는 탄소를 다이아몬드화 시켜 사용하려는 전지기술도 연구중에 있다.

배타선을 방출하는 대표 방사성동위원소가 [[니켈]](Ni)-63, [[스트론튬]](Sr)-90, [[트리튬]](H)-3이다. 이들 방사성동위원소는 방사선을 내보내면서 원래 있던 방사능의 양이 절반으로 줄일 때까지 걸리는 반감기가 각각 100.1년, 28.8년, 12.3년이다. 방사성동위원소가 내뿜는 베타선인 전자를 반도체에 충돌시켜서 전력을 생산한다.

== 특성 ==
[[파일:GPHS-RTG.png|썸네일|300픽셀|오른쪽|GPHS-RTG]]
[[파일:보이저 1호와 보이저 2호에 탑재된 방사성 동위원소 열전기 발전기(RTG). 사진 맨 왼쪽의 기다란 검은색 통이다..png|썸네일|300픽셀|오른쪽|보이저 1호와 보이저 2호에 탑재된 방사성 동위원소 열전기 발전기(RTG). 사진 맨 왼쪽의 기다란 검은색 통이다.]]
[[파일:플루토늄-238.png|썸네일|300픽셀|오른쪽|플루토늄-238]]
RTG는 주로 태양계 외부의 우주 탐사선의 동력원으로 사용되며, 태양전지는 약하고 태양전지는 사용할 수 없다. 우주 사용을 위해 가장 먼 곳은 아폴로 12호의 달 관측 장치의 전원공급에 사용되었으며, 깊은 우주 탐사선은 주로  파이어니어 10호와 11호에서 사용되었다. 이후 화성보다 더 먼 행성을 탐사하는 다양한 우주탐사선에 보이저 1호와 2호, 카시니호 등이 동원됐다. 또 아폴로 프로그램은 달 표면에 관측 장비의 전원을 이용해 화성 탐사선 바이킹 1,2호를 사용하고 있으며, 2012년 8월 6일 화성에 착륙한 큐리오시티 역시 원전 배터리를 전력으로 사용하고 있다. 특히 화성 탐사선 큐리오시티에서 핵전지를 사용하는 이유는 소형 태양전지가 탐사선의 전력 소모를 감당할 수 없고, 탐사선 자체를 유지하기 위해 핵전 지의 폐열을 이용하는 장점이 있기 때문이다. 큐리오시티 화성탐사선 MMRTE는 무게가 45kg이지만, 그 안에 있는 연료인 플루토늄 옥사이드의 무게는 4.8kg으로 110W의 전기와 약 2,000W의 열 출력을 제공한다. 총 큐리오시티 탐사선의 무게는 약 1,050kg이다. 화성은 햇빛이 충분히 들기 때문에 스피릿, 오퍼튜니티 등 기존 화성 탐사선은 태양전지를 이용했지만, 태양전지판의 먼지와 출력 둔화, 모래 폭풍 등 화성의 기상과 계절적 변화에 따른 가동 중단 등 문제가 적지않다. 장기적으로 열을 안정시키기 위해 적당한 길이의 반감기가 필요하다. 반감기가 너무 짧으면 수명이 짧고 너무 짧으면 단위 시간당 에너지가 적다. 방사선 차폐는 경량화를 위해 가능한 얇은 차폐로 가능하며, 이러한 기준에 따라 플루토늄-238 (사진의 빨간색 물질)이 가장 일반적이다. 플루토늄-238은 RTE의 최고 연료로 알파선과 차폐만 몇 밀리미터만 방출하지만, 반감기 88년 동안 수십 년 이상 상당한 양의 에너지를 생성할 수 있는 편리한 연료이다. 플루토늄-238은 핵무기의 소재로 사용되는 플루토늄-239와는 다른 물질로 핵무기 제조에 사용할 수 없지만, 생산 과정에서도 두 개의 우라늄 원자로의 재처리로 유사한 추출이 가능하다.

NASA의 우주탐사선용 원자력 전지도 대부분 플루토늄 238을 연료로 사용해 왔는데 이게 생산시설의 유지비가 비싸서 미국은 1988년 이후로 생산을 중단해 재고가 거의 없다. 지금은 원자력 전지 2대 만들기에도 좀 부족한 양 밖에 남아있지 않다. 당분간 생산 재개도 쉽지 않고 러시아도 생산을 중단해 수입도 어렵다. 그래서 2011년 발사된 주노(탐사선)는 목성 탐사선으로는 최초로 원자력 전지 대신 커다란 태양전지를 사용하고 있다. 지구보다 5배 더 태양으로부터 먼 목성궤도에서의 태양전지 출력은 지구궤도에서의 출력의 4% 밖에 안된다. 그나마 목성이 만만해서 망정이지 똑같은 문제로 토성보다 멀리 천왕성, 해왕성 너머로 떠나겠다는 탐사선들은 전지 문제 때문에 죄다 예산도 못받고 보류되는 형편이다. 그렇지만, 이런 것 때문에 2015년 오크리지에서 년간 1.5kg을 생산하겠다 라고 주장한 바 있다. 재고 부족으로 인해 스타샷 등 일부 탐사선 계획에서는 아메리슘 241을 대체 연료로써 고려하고 있다.

플루토늄 238 외에 원자력 전지의 연료로 사용되는 방사성 원소로는 반감기가 29.1년인 스트론튬 90과 반감기가 100년 정도인 니켈 63 정도가 널리 쓰인다. 모두 원자로에서 만들어내는 인공방사성동위원소들이다. 플루토늄은 알파붕괴 스트론튬과 니켈은 베타붕괴한다.

출력비(출력 대 무게 비, W/kg)가 리튬 이온 전지의 100분의 1 수준이니까 그리 효율적인 전력원이라고 할 수는 없다. 그러나 화학전지와는 달리 어떠한 조건에서도 반감기가 될때까지 수십 년 동안 안정된 전력을 공급해줄 수 있다는 점이 가장 큰 장점이다. 초당 전력은 적어도 무지막지하게 긴 사용시간을 곱하면 총에너지발생량은 당연히 리튬전지따위 비교가 안 되고 극저온인 우주에서도 동작한다. 시간이 갈수록 붕괴된 동위원소의 양이 증가하면서 발생하는 열이 감소하며, 열전대도 망가지기 때문에 서서히 출력이 떨어지는 점은 어쩔 수 없다.

이들 원자력 전지는 비교적 반감기가 긴 방사성동위원소를 사용하므로 이게 유출되면 심각한 방사능오염 문제가 발생하니 적용이나 관리를 신중하게 해야한다. 당연히 부식되지 않고 부서지거나 유출되지 않도록 안전하게 설계되어야 하고 적용도 장기간에 걸쳐 확실하게 관리하고 수명이 다하거나 필요없어지면 안전하게 회수 폐기할 수 있는 용도에만 써야한다. 반감기가 지나 출력이 떨어져 전지로서 수명을 다해도 여전히 방사선을 내뿜는다.

예전에 소련에서 무인등대를 돌리기 위해서 RTG를 마구마구 만들어냈는데, 그동안 기록누락등으로 인해 기록에서 지워지고 여기저기 버려진 RTG들이 생겨났다. 원자력 전지를 관리도 안 될 정도로 뿌리면 이런 문제가 발생하게 되는 거다. 이런 버려진 RTG로 인해 2001년 조지아에서 3명이 피폭되고, 1명이 사망하는 사고가 있었다.  피해자들은 나무꾼들로, 나무를 베러 다니다가 보호장치가 제거된 RTG를 발견하였다. 이를 난방장치로 쓰다가 3시간 이상 접촉하였다. 3명 모두 등 조직의 많은 양이 괴사되고 이를 치료하는 과정을 거쳤고, 한 명은 회복되지 못하고 결국 사망하였다.
[[파일:구 소련에서 만들어져 버려진 방사성 동위원소 열전기 발전기.png|썸네일|300픽셀|오른쪽|구 소련에서 만들어져 버려진 방사성 동위원소 열전기 발전기]]
오른쪽 사진에 버려진 것처럼 보이는 원자력 전지에는 스트론튬 90이 들어가 있다. 스트론튬 90은 베타선을 방출하여 X선을 부산물로 내놓기 때문에 방호벽이 좀 두껍다. 출력은 용도에 따라 다르지만 수십 와트 정도이다.

예전엔 페이스메이커용으로도 사용된 적이 있다. 당시 배터리 기술력 한계상 자주 갈아끼우는 게 못할 짓이었기 때문이라는데, 덕분에 그런 환자들을 납치해서 방사능 테러에 사용한다거나, 환자가 사망한 후 페이스메이커를 제거하지 않고 화장하면 방사능이 누출되는 시나리오가 제기되기도 했다. 2003년 이 페이스메이커를 차고 다니는 사람이 50~100여명이 남아있으나, 현재 페이스메이커의 전력원은 리튬 전지.

탄소-14로 만들어진 다이아몬드나 삼중수소를 이용하여 베타 원자력 전지를 만드는 것도 구상되고 있다. 탄소-14 동위원소의 경우 5730년의 반감기를 가지므로 매우 긴 수명을 가지는 원자력 전지를 만들 수 있다.

== 방사 동위 원소 ==
어떤 원소의 동위원소들 중에서 방사능을 지니고 있는 것을 가리킨다. 이 방사성동위원소들은 종류에 따라 다른 붕괴방식을 가지고 있으며, 특유의 에너지를 가진 방사선을 방출하고 안정된 동위원소로 붕괴한다. 그것은 안정한 것에서 방사선과 붕괴를 방출하는 동위 원소를 가리킨다. 핵의 양성자와 중성자는 강한 핵력에 의해 결합하는 동시에 양성자가 서로의 전기적 반발에 작용한다. 대부분의 핵자는 전기 반발보다 더 큰 핵력에 의해 안정된 상태를 유지한다. 그러나 원자핵이 그렇게 많을 때, 양성자 사이의 전기적 반발이 크고 핵자 수가 많아서 서로 멀리 떨어져 있는 핵력이 상대적으로 작아서 불안정하다. 질량을 가진 많은 원자핵이 불안정하여서 입자와 전자파를 방출하여보다 안정한 핵이 되려고 시도하므로 원자핵은 방사성 원소로서 불안정한 요소를 만든다. 과도한 에너지를 가진 불안정한 원자핵으로 구성되어 있으며, 이는 방사선 형태로 에너지를 방출하고 안정된 형태로 변한다. 이러한 방사성 붕괴에서 방출되는 방사선은 감마선과 같은 전자기파 및 알파선과 같은 입자의 흐름이다.

원자력전지에 사용되는 방사성동위원소는 10~100년 정도의 반감기를 갖는다. 반감기가 길면 길수록 배터리의 수명은 길어진다. 또한 방사성동위원소의 붕괴현상은 온도, 압력 등 외부환경에 영향을 받지 않아 충전과 교체도 필요 없다. 수명이 수십 년으로 매우 길고, 극한환경에서도 동작할 수 있어 우주, 심해, 미세전자기계시스템(MMES, Micro Electro Mechanical System) 등에 활용할 수 있다.

=== 종류 ===
방사성 동위원소 수는 반감기가 매우 짧고 빠르게 사라지고, 아직 분류되지 않은 것이 많다. 그리고 긴 반감기조차도 정확한 숫자로 알려지지 않았다. 많은 비방사성 동위 원소 (안정 핵종)는 실제로 방사성 동위 원소로 예측되기 때문에 매우 긴 반감기 때문에 실험적으로 관찰되지 않았다. 알려진 곳에는 이론적으로 안정한 것으로 밝혀진 90개의 핵종과 실험을 통해 안정할 것으로 기대되는 164개의 핵종이 있어 안정된 동위원소는 254개입니다. 방사성 동위 원소가 상당히 많으며 인공적으로 생산된 모든 종이 결합 될 때 약 3,000종의 종들이 있다. 이 중 약 650종은 반감기가 60분 이상 지속하는 비교적 안정된 종이며 그 중 339종은 자연에서 생산된다. 원자 번호가 82보다 적은 원소는 테크네튬 및 프로메튬과 같은 예외를 제외하고 적어도 하나 이상의 안정한 방사성 동위 원소를 가지며, 82보다 큰 원소는 안정한 방사성 동위 원소를 가지고 있지 않다. 비스무트 83의 원소는 방사성 물질로 가장 될 수 있다. 원자 번호 82는 납이다. 용광로 납은 모든 방사성 붕괴의 끝점이다. 원자 번호가 낮은 테크네튬과 프로메튬은 양성자와 중성자를 안정적으로 서열화할 수 있는 적절한 방법이 없어서 자연에서 매우 희귀한 원소가 되었다.<ref>에디의 점심시간, 〈[https://icandothisallday.net/107 우주선에 사용되는 원자력 전지와 방사선 동위원소]〉, ''icandothisallday'', 2020-06-13</ref>

== 응용 및 전망==
미국 러시아 등이 베타전지 개발을 주도하고 있는 가운데, 세계 시장 규모는 2022년 26억 2천만달러 정도가 될 것으로 전망되면서, 인류에 커다란 변화를 가져다 줄 차세대 배터리로 평가받는다. 

베타전지는 긴 시간동안 환경 변화에 영향을 받지 않고 독립적으로 안정적인 전력 공급원 역할을 할 수 있는 장점을 가지고 있다. 따라서 베타전지는 우주, 심해, 극지방, 군사무기 체계 등 사람의 손길이 닿기 어려운 극한 환경이나 한번 설치가 완료되면 배터리 교체가 불가능한 교량, 댐, 터널, 원자로 내부 등에 사용되는 안전 모니터링용 센서의 충전 기술 문제를 해결할 수 있는 기술로 활용될 수 있다. 이와 같이 저전력 인프라 모니터링을 위한 통신규정이 IEEE 802.15.4K 에서 제정하고자 표준화가 진행되고 있으며, 인프라 모니터링용 센서의 전원으로 동위원소전지의 활용이 가능하다. 또한 베타전지 기술은 배터리 사용시간 제약 및 비용 문제로 인해 아직 활성화되지 못하고 있는 USN 관련 산업의 활성화 및 조기 상용화에 기여할 수 있다. 지난 수년간 도시관제, 교량관리, 기상관측, 자산관리 등 다양한 분야에서 수행된 USN 실증시험 및 현장시험 결과에 의하면, 현재 USN 기술이 가진 가장 결정적인 문제점은 센서 노드에 구동 전략을 공급하고 이를 유지하는 문제와 배터리에 의한 소형화의 한계 및 높은 비용 등이다. 학계에선 이러한 문제점 해결책으로 베타전지의 장점인 장시간 동작 가능하고 초소형화 가능한 전원기술을 제시하고 있다. 

베타전지 기술은 이처럼 기존 전지가 가진 한계를 보완할 수 있고, 안정성에 문제없어 저전력으로 수년 이상 장시간 동작해야 하는 시스템에서 가장 필요로 하는 기술이다. 특히 사람의 접근이 어려운 지역의 감시나 군사보호구역에서 전원교체나 충전 없이 10년 이상 작동이 가능한 RFID 센서태그의 전원으로 활용이 가능할 것으로 판단된다. 광범위한 군사 분계선의 대치지역에 대한 효율적인 경계 및 모니터링을 위해서는 많은 병력의 배치와 24시간 노력이 필요하지만, 베타전지는 이를 해결할 수 있다.

외부 환경 조건에 영향을 받지 않고, 전력 공급을 위한 사람의 개입이 필요 없는 베타전지를 사용한 국방용 경계구역 감시 및 모니터링용 센터태그 장치를 이용하면, 적은 수의 병력으로 효율적인 감시와 모니터링이 가능하다. 또한 적이 사용한 생화학, 방사능 무기로부터 아군의 안전을 확보하기 위한 각종 센서가 내장되어 자동적으로 모니터링을 수행할 수 있다. 베타전지는 우리 일상생활에서도 많은 변화를 가져올 것으로 기대되고 있다.

충전 자체가 필요없는 휴대전화나 노트북 같은 가전제품 출시가 가능해질 전망이며, 인체삽입형 의료기기인 패이스메이커나 인공장기 등에도 큰 역할을 할 수 있을 것으로 전망되고 있다.<ref>김혜진 기자, 〈[http://www.nvp.co.kr/news/articleView.html?idxno=123299 차세대 배터리-베타전지③ 우주, 심해, 극지방, 군사무기 등 다양한 분야에 적용]〉, 《뉴스비전e》, 2018-01-22</ref>

{{각주}}

== 참고자료 ==
* 〈[https://namu.wiki/w/%EC%9B%90%EC%9E%90%EB%A0%A5%20%EC%A0%84%EC%A7%80 원자력 전지]〉, 《나무위키》
* 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9B%90%EC%9E%90%EB%A0%A5_%EC%A0%84%EC%A7%80 원자력 전지]〉, 《위키백과》
* 노성열 기자, 〈[http://www.munhwa.com/news/view.html?no=2019100701031503009001 핵분열 없이도 熱내는 ‘우주 배터리’… 2030년 우리도 장착]〉, 《문화일보》, 2019-10-07
* 황순관, 〈[https://www.kaeri.re.kr/board/view?linkId=7497&menuId=MENU00326 우주탐사의 핵심 기술, 원자력전지 개발에 韓-英 손잡는다]〉, 《한국원자력연구원》, 2019-09-02
* 손광재 한국원자력연구원 책임연구원, 〈[https://www.energy-news.co.kr/news/articleView.html?idxno=72860 원자력전지, 극한환경에서의 전력시스템템]〉, 《에너지신문》, 2020-09-23
* 에디의 점심시간, 〈[https://icandothisallday.net/107 우주선에 사용되는 원자력 전지와 방사선 동위원소]〉, ''icandothisallday'', 2020-06-13
* Tom Scott, 〈[https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchTrend.do?cn=GTB2016000891 다이아몬드를 이용한 원자력 전지]〉, 《사이언스온》,  2016-11-29
* 김혜진 기자, 〈[http://www.nvp.co.kr/news/articleView.html?idxno=123299 차세대 배터리-베타전지③ 우주, 심해, 극지방, 군사무기 등 다양한 분야에 적용]〉, 《뉴스비전e》, 2018-01-22
* 정재훈 기자, 〈[https://www.etnews.com/20190411000203?m=1 이슈분석 차세대 배터리 전쟁...베타전지 vs 수소연료전지 경합]〉, 《전자신문》, 2019-04-11

== 같이 보기 ==
* [[원자력]]
* [[전지]]
* [[베타 배터리]]
* [[물리전지]]
* [[태양전지]]

{{배터리|검토 필요}}