원자력 연구원, 고효율 베타전지 성능 향상 구조개발
원자력 연구원, 고효율 베타전지 성능 향상 구조개발
  • 온라인뉴스팀
  • 승인 2021.02.15 15:40
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원자력 계 세계 권위지에 표지로 실려
질화갈륨 기반 베타전지 소자 시제품 예시

[한국에너지] 원자력연구원 김동석, 윤영준 박사 연구팀의 질화갈륨 기반의 고효율 베타전지 연구 논문이 원자력 분야 권위지인 인터내셔널 저널 오브 에너지 리서치 451호 표지 논문으로 게제 되었다.

이 잡지는 원자력과학기술 분야 인용지수가 가장 높은 잡지다.

베타전지는 방사성 동위원소에서 방출되는 베타선 전자가 반도체에 충돌하며 발생하는 전자­정공 쌍을 이용해 전력을 생산하는 구조로 전자­정공 쌍은 반도체의 PN 접합부에서 생성된다,

연구팀은 전력 변환효율을 높일 수 있도록 접합부를 블록처럼 서로 맞물리는 형태의 교차형 접합 구조로 설계했다. 그리고 기판 아래로 빠져 나가는 전하 흐름을 차단하기 위해 장벽층을 구성해 누설 전력 손실을 감소시켜 전체 출력 전력을 높였다.

전자­정공 쌍이란 외부 에너지를 받아 반도체 내 쌍으로 생성되는 전자 및 정공을 말한다.

베타전지에서는 생성된 전자­정공 쌍이 전류로 전환되어 전력을 생산하는 구조다.

교차형 접합 구조는 에너지원인 방사성도위원소 가까이 다수의 PN접합 구조 구현이 가능해 기존의 적층형 접합 구조보다 더욱 넓은 전자­정공 쌍 생성 영역을 확보할 수 있다.

이번 연구는 이온빔 기술을 활용해 설계한 것으로 기존 베타전지 보다 전력 변환 효율과 출력이 크게 향상 된 것이라고 연구원은 밝혔다.

베타전지는 방사성동위원소에서 방출되는 베타선 전자를 전력으로 변환하는 배터리로 외부 동력 없이 자체적으로 전력 생산이 가능한 전지다.

재충전이나 교체가 어려운 장기간 사용이 필요한 극지 심해저 등에서 사용하는 전자기기. 인체에 삽입하는 의료기기. 교량 터널 댐용 센서 등에 널리 활용되고 있다.

 

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