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국내 연구진이 우주탐사용 원자력전지 성능을 높일 수 있는 국산 열전발전소자를 개발하는 데 성공했습니다. 이 소자는 열을 이용해 전기를 생산하는 기술로, 최근 독일항공우주센터(DLR)로부터 기술 검증을 마치고 협력연구에 나설 예정입니다.

한국전기연구원은 박수동 전기변환소재연구센터 책임연구원을 비롯한 연구팀이 신 열전효율 공식과 고효율 적층형 열전발전소자를 개발했다고 밝혔습니다. 이번 연구에는 류병기와 정재환 전기연 박사가 공동 참여했습니다.

세계 각국은 원자력전지를 활용해 우주탐사에 활발히 나섰습니다. 미국은 인공위성과 화성 탐사로봇에 원자력전지를 전력 공급원으로 사용하고 있습니다. 원자력전지는 방사선 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기로, 방사성동위원소 열전발전기(RTG)가 대표적인 형태입니다.

플루토늄-238, 아메리슘-241 등 방사성동위원소는 밀폐용기 내에서 스스로 붕괴되며 400~700℃의 높은 열을 발생시킵니다. 이러한 높은 열과 우주의 낮은 온도 차이를 이용해 원자력전지는 전기를 생산합니다. 원자력전지의 성능은 방사성동위원소를 이용한 발열체와 이 열을 이용해 전기를 생산하는 열전발전소자에 따라 좌우됩니다.

또한, 전기연 연구팀은 열전발전소자 개발에 집중했습니다. 특히, 학계에서 열전발전 효율성을 평가하는 기존의 열전성능지수의 오류와 한계를 공식적으로 밝혀냈습니다. 더불어 정확한 데이터를 산출할 수 있는 신 열전효율 공식을 개발하여 본격적인 기술 개발에 착수하게 되었습니다.

연구팀은 적층형 열전발전소자를 설계하였으며, 이 소자의 성능을 향상시키는 방법들을 연구 중에 있습니다. 국내 연구진의 이번 성과는 우주탐사 분야뿐만 아니라 다양한 분야에도 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다.

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