우리나라가 미국, 러시아에 이어 세계에서 세 번째로 우주 원자력전지 개발에 성공했다. 한국원자력 연구원은 2022년 11월부터 올해 5월까지 약 1년 반 동안, 원자력전지가 전기출력을 장기간 유지할 수 있는지 검증했다.

이를 위해 원자력 전지의 출력전압과 내부 온도를 위성 본체가 전달받아 데이터를 일정기간 저장한 뒤 지상국과 교신시 데이터를 전송해왔으며, 이 데이터를 분석해 정상 작동 여부를 평가했다.

이를 통해 지난 누리호 성능검증위성에 탑재해 지구 저궤도에서 신뢰성을 평가한 결과, 장기간의 안정적인 전력 생산 능력을 증명했다고 9일 밝혔다. 뿐만 아니라 단기성능 시험에서도 목표 전기출력 (120±50mW)을 장기간 유지할 수 있음을 입증했다.

우주 탐사에 있어 원자력전지는 태양전지 패널이 작동하지 않는 환경에서도 필요한 전력을 제공해주기 때문에 우주 탐사에서 아주 중요한 역할을 한다. 24년 2월 일본이 세계 5번째로 달 착륙에 성공했다. 하지만 탐사선이 계속해서 연락이 두절됐다가 연결됐다가 하는 반복적인 문제를 일으켰고, 이때 기기는 영구적인 타격을 입게 되었다. 이에 일본 연구진은 계획된 방향으로 태양전지 패널이 방향을 잡지 않았을 가능성을 제기하며, 전력공급원인 태양전지를 문제의 원인으로 꼽았다.

이처럼 태양전지에만 의존하여 달 탐사를 하는 것은 불가능하며, 안정적인 우주탐사를 위해서는 원자력전지가 꼭 필요하다는 것이다.

이번 성과는 한국원자력 연구원이과학기술정보통신부의 지원으로 2016년부터 우주 탐사용 원자력전지 개발 연구를 수행해 9년 만에 맺은 결실이다.

2032년 달, 2045년 화성 착륙 등 우리나라가 추진하고 있는 우주 탐사 목표를 달성하기 위해서는 우주의 극한 환경에서 버틸 수 있는 에너지원을 확보하는 것이 중요하며, 그 핵심이 바로 원자력전지다.

우주 탐사 관련 국제 협의체인 국제우주탐사조정그룹(ISECG)은 우주 탐사에 있어 원자력 동력원 확보가 필수라고 했으며, 유럽우주국(ESA)도 2030년대 달 착륙선 탑재를 목표로 아메리슘 동위원소(Am-241) 기반 원자력전지를 개발하고 있다.

연구팀도 향후 달 착륙선에 원자력전지를 탑재해 달 표면에서 전력 생산을 실증할 계획이다. 나아가 달 표면 자원 추출 등에도 원자력전지가 활용되도록 출력 및 안전성 등의 성능 고도화를 목표로 하고 있다.

정영욱 하나로양자과학연구소장은 “달과 화성 탐사 등 우주의 극한 환경에서 무사히 임무를 완수할 수 있는 고성능 원자력전지 개발을 위해 앞으로 더욱 노력하겠다.”고 밝혔다.