다이아몬드는 영원하다: 방사성 '다이아몬드 배터리', 수천 년 동안 우주선에 전력을 공급할 수 있다.

이 배터리는 방사성 동위 원소인 탄소-14로 만들어졌으며, 합성 다이아몬드의 얇은 층으로 둘러싸여 있다. 탄소-14가 붕괴되면서 전자를 방출한다. 다이아몬드는 반도체처럼 작용하여 이 전자를 전기로 변환한다. 탄소-14의 반감기가 5,700년이므로 과학자들은 이 배터리가 수천 년 동안 지속될 것으로 예상한다.

영국 원자력청(UKAEA)과 브리스톨 대학교가 개발을 주도했는데, 그 이유는 부분적으로 전자가 핵융합 에너지에 대한 연구를 수행했기 때문이다. 그러나 잠재적인 응용 분야는 광범위하다.

다이아몬드 배터리는 심장 박동 조절기, 보청기, 시계, 컴퓨터 칩 등 빈번한 배터리 교체가 불가능한 환경에서 모든 저전력 장치에 전력을 공급할 수 있다.

엔지니어는 또한 배터리를 사용하여 우주에서 가장 먼 인공물인 보이저 1호와 같은 우주선의 통신 장비에 전원을 공급할 수 있다. NASA는 1977년에 이 위성을 발사했고 여전히 지구로 데이터를 보내고 있다. 그러나 이 전원은 2036년까지만 지속될 것으로 예상됩니다. 보이저 1호에 탑재된 컴퓨터도 핵으로 구동되지만 배터리는 반감기가 87.7년에 불과한 동위 원소 플루토늄-238을 사용한다. 탄소-14 다이아몬드 배터리가 장착된 경우 이 탐사선은 수천 년 동안 연구 결과를 지구로 전달할 수 있었다.

보이저 1호는 현재 지구에서 150억 마일 떨어진 우주에 떠 있다. 출처: NASA/JPL-Caltech

UKAEA의 사라 클라크는 "다이아몬드 배터리는 지속적인 마이크로와트 수준의 전력을 공급하는 안전하고 지속 가능한 방법을 제공한다."라고 말했다.

연구원들은 붕괴하는 탄소-14에서 나오는 단파 복사는 위험하지 않다고 말했다. 연구원들은 그것이 다이아몬드 케이싱에 완전히 흡수된다고 말했다. 배터리는 수명이 다하면 재활용할 수도 있다. 그때까지 누군가가 남아 있다면 말이다.

배터리의 다이아몬드 부분은 옥스포드 근처 UKAEA의 컬럼 캠퍼스에서 특수 제작 플라스마 증착 장비를 사용하여 재배되었다. 탄소-14는 핵분열로에서 쉽게 구할 수 있는 부산물인 흑연 블록에서 추출되었다.

아직 초기 단계이지만 브리스톨 대학교의 재료 교수인 톰 스콧은 미래에 잠재적인 상용화를 위해 산업 파트너십을 모색하고 있다고 말했다.

스콧은 2016년에 최초의 다이아몬드 배터리 실험을 시작한 팀을 이끌었다. 그는 이 연구를 바탕으로 Arkenlight라는 회사를 분사하기도 했다.

"앞으로의 10년은 전력 성능을 개선하고 생산을 확대하는 것에 관한 것이다."라고 스콧은 말했다.