[에너지 전환 트렌드①] 한국, ‘페로브스카이트 베타전지’ 세계 최초 상용화 기술 확보…우주·의료·국방 전력 자립 패러다임 전환 예고

[KtN 박준식기자] 대구경북과학기술원(DGIST)의 인수일 교수 연구팀이 세계 최초로 페로브스카이트를 적용한 베타전지 개발에 성공하며, 차세대 에너지 전력 공급 기술의 전환점을 찍었다. 방사성 동위원소를 기반으로 하는 이 베타전지는 수십 년간 별도의 충전 없이 작동 가능하며, 향후 우주 탐사, 이식형 의료기기, 군사 장비 및 휴머노이드 로봇 등 극한 환경에서의 장기 자립 전력 공급에 혁신적 전환을 가져올 것으로 평가된다.

DGIST 연구팀이 발표한 논문은 영국 왕립화학회지 Chemical Communications에 실렸으며, 논문은 페로브스카이트 기반 베타전지를 세계 최초로 시연한 결과라는 점에서 학계의 주목을 받고 있다. 특히, 논문에서는 메틸암모늄클로라이드(MACl)와 세슘클로라이드(CsCl)를 이중 첨가제로 활용해 페로브스카이트 결정의 α-상 안정성과 전기적 성능을 획기적으로 향상시킨 전략이 소개됐다.

이번 연구에서 개발된 페로브스카이트 베타전지는 C-14 동위원소를 전극으로 사용하며, 페로브스카이트 층이 베타 방사선(β-radiation)을 직접 흡수해 전기를 생성하는 구조를 갖는다. MACl과 CsCl의 복합 첨가 전략은 전자 이동도와 결정 안정성을 동반 향상시키며, 초기 베타전지에 비해 약 56만 배 높은 이동 전자 수를 기록하는 데 성공했다. 실험 결과, 최대 9시간 연속 작동 환경에서도 출력 안정성을 유지하며 평균 1.8%의 에너지 변환 효율(ECE)을 달성했다. 이는 현재까지 보고된 베타전지 중 가장 높은 방사선 단위당 출력 밀도를 기록한 수치다.

인수일 교수는 “이번 연구는 베타전지의 실용 가능성을 세계 최초로 입증한 사례로, 향후 소형화 및 기술이전까지 내다보고 있다”며, “우주, 의료, 방위산업의 자립 전력 기술 경쟁에서 한국이 선도국가로 부상할 가능성을 제시한 기점이 될 것”이라고 밝혔다.

한편, 민간 기업 유니테스트(086390)는 이미 군산 새만금 산업단지 내에 페로브스카이트 태양전지 상용화 공장을 설립하고 있다. 유니테스트는 한국화학연구원의 전남중 박사팀과 협력해 200㎠ 이상 대면적 태양전지 셀을 용액 공정 방식으로 구현했고, 2024년 말부터 세계 최고 효율인 20.6%를 달성한 양산 라인을 가동 중이다. 이러한 기술 기반이 향후 DGIST의 베타전지 기술과 접목된다면, 한국은 '페로브스카이트 베타전지' 분야에서 세계 최초 상용화 국가라는 이중 타이틀을 거머쥘 가능성이 높다.

한국이 구축 중인 기술 생태계는 단순한 연구 개발 성과를 넘어, 핵심 소재의 상용화, 공정 기술 확보, 그리고 고방사선 환경에서의 내구성 입증까지 이어지고 있다. 이번 DGIST의 성과는 단지 기술적인 돌파구를 넘어서, 한국이 원자력 기반 에너지 변환 기술의 패러다임 전환을 주도할 수 있는 산업 전략의 토대가 될 것으로 보인다.