베타볼트(BetaVolt), 휴대폰 배터리 충전없이 50년 쓴다고?? 사실확인!!!

 최근에 핫이슈가 된 중국 베타볼트(Betavolt) 사의 동전사이즈 배터리가 휴대폰 충전 없이 50년 사용할 수 있다는 뉴스를 듣고 사실인지 파헤쳐보겠습니다.

 

* 오디오 리뷰

 

 

1. 사건 개요

- 지난 주 중국 배터리 기업인 베타볼트(Betavolt) 사가 충전 없이 50년간 사용할 수 있는 상업용 원자력 배터리(BV100)을 개발했다는 소식과 함께 앞으로 동전만 한 배터리로 휴대폰을 50년 동안 충전 없이 쓸 수 있다는 충격적인 기사가 나옴.

 

2. 베타볼트 기업 소개

- 베이징 베타볼트 신에너지 기술(Beijing Betavolt New Energy Technology) : 2021년 4월 설립된 중국 스타트업

- 2024년 1월, 상업용 원자력 배터리 BV100 발표. 이 배터리는 충전이나 유지보수 없이 50년간 작동 가능하다 주장

- 중국 국영 원자력 공사 주최 혁신 경연대회에서 3위 수상

- 원자력 배터리, 4세대 다이아몬드 반도체, 초장탄소나노튜프를 포함하는 연구 개발, 생산, 서비스, 판매를 목표

 

3. 베타볼트 배터리란?

- 원자력 배터리, 방사성 동위원소 배터리로 알려짐. 핵 동위원소의 붕괴로 방출되는 에너지를 반도체 변환기를 통해 전기 에너지로 변환. 기존 화학 배터리와 다른 물리적 배터리

- 1950년대부터 미국과 소련 위주로 연구되던 기술이고, 1970년대 시티랩스(City Labs)의 래리 올슨이 147Pm과 실리콘 p-n 접합을 사용한 최초의 상업용 베타볼트 배터리인 베타셀(Betacel)을 발명. 

- 베타셀은 임상시험 중 심장 박동기로 환자에 이식해 사용되었으나 147pm의 146pm 오염물질에서 방출되는 감마선에 의한 우려, 핵 기술에 대한 부정적 인식, 저렴한 리튬배터리 등장으로 사라짐

- 현재 시티랩스의 나노 트리튬 배터리 및 와이드 트로닉스의 firefli 는 삼중수소(3H) 기반 베타볼트 배터리를 제공. 삼중수소는 반감기가 12.32년으로 주로 마이크로 전자기기에 20년 이상 연속 전력을 공급 가능

- 베타볼트 배터리와 방사성 동위원소 열전 발전기(RTG)의 차이는 RTG가 화성 탐사선과 같이 우주 항공 분야에서 흔히 사용되고, 방사성 붕괴로 발생하는 열을 전기로 변환. 크고 무거우며, 높은 내부 온도를 발생시키고 비싼 게 단점

- 베타볼트의 BV100은 열을 발생시키지 않고 방출된 전자의 운동에너지를 직접 전류로 변환

 

4. 핵심 구성 요소인 니켈-63 동위원소 및 다이아몬드 반도체

- 방사성 물질인 니켈-63에서 방추로디는 전자를 이용하여 전기 생성

- Ni-63의 주요 특징은 100년의 긴 반감기를 가짐. 

- 베타볼트의 핵심은 첨단 반도체 기술에 있음 평균 머리카락 굵기의 1/5에 불과한 10마이크론 두께의 독특한 단결정 다이아몬드 반도체를 개발. 2마이크론 두께의 Ni-63 시트가 이 두 개의 다이아몬드 반도체 변환기 사이에 정밀하게 배치되어 붕괴 에너지를 전기전류로 변환

- Ni-63은 자연 발생하지 않고 핵 반응기에서 Ni-62를 통해 얻어야 하므로 복잡하고 통제된 생산이 필요. 이 기술의 독점적 지위나 높은 기술 수준을 보유하게 된다면 초장수명 전원 공급망 시장에서 상당한 전략적 이점을 가지게 함.

 

5.  베타볼트 BV100 배터리 : 기술 사양

- 기존 전기 화학 배터리의 충방전 주기가 리튬이온 배터리의 경우 2000회에서 성능 저하가 오는 것과 달리 BV100은 지속적으로 전기를 생성하게 되므로 사용에 따른 용량이나 수명저하가 없음. 

- BV100의 크기는 15 X 15 X 5 입방 밀리미터이며 부피는 약 1.125cc(Cubic Centimeters : 세제곱센티미터)로 동전보다 작음

- 전력 생성이 -60도~120도에 이르는 넓은 온도 범위에서 정상 가동하도록 설계되었고, 자가 방전이 없음

- 기존 원자력 배터리와 차이는 소형화에 있음.

- 기존의 유지보수가 필요없어 설치 후 끝나버리는 배포방식으로 전환될 것

- 전력 출력이 초기 제품은100마이크로와트, 3V의 전압을 제공했으나, 2025년 1W의 배터리를 출시할 계획.

 

6. 기존 리튬 이온 배터리와 비교

- 베타볼트는 자사의 원자력 배터리가 기존 삼원계 리튬 배터리보다 10배 이상 높은 에너지 밀도 가진다 주장. 1g 배터리가 3300메가 와트시의 에너지를 저장할 수 있다고 발표. 일반적인 리튬 이온 NMC(니켈, 망간, 코발트) 배터리는 평균 300 mWh/g

- 높은 에너지 밀도가 높은 전력 밀도와 동일하지 않음. BV100은 방사성 동위원소의 느린 붕괴 속도 때문에 전력 밀도가 낮음

 

7. 안전 및 환경 문제

- 베타볼트는 BV100 배터리가 절대 안전하며 외부로 방사선을 방출하지 않는다고 주장하나 적절한 차폐 및 격납으로 방사선 방출을 방지하는 것이지 근본적으로 방사선을 방출하지 않는 것은 아님.

- 심장 박동기나 인공 달팽이관과 같은 인공장기나 인체 내에 이식 삽입되는 의료기기에 적합하다고 제안

- 침이나 총격에 노출되어도 화재나 폭발이 발생하지 않는다 주장. 이는 리튬 이온과 같은 화학 배터리에 비해 상당한 장점

- Ni-63 동위원소의 붕괴 기간이 지나면 안정적이고 비방사성인 구리(Cu-63) 동위원소로 변환되므로 비방사성이 되어 환경오염을 일으키지 않기에 재활용 과정이 필요 없다고 주장

- 베타볼트의 안전에 관한 주장은 과학적으로 타당한 것으로 알려짐

 

8. 50년 휴대폰 배터리 주장은 타당한 것인가?

- 베타볼트의 출력은 상당히 낮아 현재 기술로 사용불가

- 베타볼트는 작은 배터리들을 수백 개의 독립단위 모듈로 구성하여 출력을 높이는 것을 연구 중이지만 물리적 공간의 문제에 부딪힘

- 결론은 실제 타당한 주장이 아니라 마케팅을 위한 과장으로 해석됨. 결국 홍보 목적으로 크게 부풀려진 듯

-  표 1: 베타볼트 BV100 전력 출력 대 일반 스마트폰 전력 요구 사항

특성	베타볼트 BV100 (현재)	베타볼트 BV100 (2025년 예상)	일반 스마트폰 (활성 사용)
전력 출력	100 마이크로와트 (0.0001 W)	1 와트	5 - 10 와트
5W 휴대폰에 필요한 BV100 개수	50,000개	5개	1개 (기존 리튬 이온)
5W 휴대폰에 필요한 대략적인 무게 (배터리당 10g 기준)	500 kg (1100 lbs)	50 g	~50-100 g

- 심장박동기나 저전력 장수명 장치에서는 충분히 활용 가능

- 가혹한 환경이나 접근이 어려운 심해, 지하, 우주, 산업모니터링의  IoT기가나 첨단센서에 사용 가능

- 위성 및 심우주 탐사선에서 RTG를 대신할 가능성 높음

- 인체 내의 마이크로 로봇이나 몇 년 동안 날아다니며 감시 및 탐사 역할을 하는 소형 드론에 적용 가능

- AI 장비, 미세전자기계 시스템, 기존 리튬배터리의 보조 충전, 반수동이나 능동 RFID, 실리콘 시계, SRAM 메모리 백업 등에 사용 가능

 

9. 결론

- 산업 다양한 부분에서 꼭 필요한 기술이 될 가능성은 있으나 순간 전력이 낮아 스마트폰에 사용할 수 없다!

 

 오늘은 과학계의 핫이슈 50년간 충전 없이 사용하는 배터리 개발 뉴스가 사실인지 살펴보았습니다. 유용한 기술임에는 분명 하나 아직 스마트폰에 쓸 만큼의 출력이 나오지 않아서 과대광고 정도로 이해하면 될 것 같습니다. 

 단, 가까운 미래에 베타볼트 사나 관련 연구를 진행하는 기업이 출력을 고도화시키는 기술을 얻게 되었다는 뉴스가 나온다면 확인 후 사실일 경우 꼭 매수해야 할 기업이 될 것 같습니다.

 

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