DGIST, 세계 최초 `염료감응 베타전지` 개발해 배터리 충전 필요 없앤다

↑ DGIST 연구팀이 개발한 염료감응 베타전지. [사진제공 = DGIST]

별도의 충전 없이 반영구적으로 사용할 수 있는 새로운 배터리가 개발됐다.
15일 대구경북과학기술원(DGIST)은 저렴한 염료를 사용해 대량생산이 용이하고 충전할 필요가 없는 '염료감응 베타전지(Dye-Sensitized Betavoltaic Cell)'를 최초 개발했다고 밝혔다. 염료감응 베타전지는 우주, 심해와 같은 극한 환경이나 의료분야 등에 필수적인 차세대 전원으로 활용될 것으로 기대된다.
연구팀은 방사성 동위원소를 사용하는 기존 베타전지에서 방사선흡수체로 사용된 값비싼 반도체 물질을 염료로 대체했다. 베타전지는 방사성 동위원소에서 방출된 베타전자를 방사선흡수체인 반도체에 충돌시키며 전기를 생산한다. 그동안 베타전지는 외부 동력원 없이 자체 전력 생산이 가능해 충전이 필요 없고 수명도 매우 길며 인체에도 유해하지 않아 전세계적으로 활발히 연구돼 왔다. 하지만 소재가 비싸고 제작 공정이 복잡해 대량생산이 어려웠는데, 이번에 DGIST 연구팀은 이같은 문제를 해결해냈다. 소재 가격을 낮춘 점 외에도 기존 베타전지가 가진 복잡한 구조를 단순화 시키는데도 성공했다.
연구팀은 염료감응 베타전지의 성능실험을 통해 베타선원인 '탄소-14'에서 방출된 전자 대비 3만2000배의 전자를 생성하며 10시간 동안 안정적인 전력을 생산함을 관찰했다. 특히 베타전지에 사용된 '탄소-14'는 약 5730년의 반감기를 가지고 있어, 상용화에 성공할 경우 반영구적인 수명을 가질 것으로 예상된다.
이번 연구를 주도한 인수일 DGIST 교수는 "이번 연구는 기존 방식과는 달리 값싼 염료를 적용하여 새로운 베타전지 개발에 성공했다는데 큰 의의가 있다"고 밝혔다.