일반적으로 원자력은 전력생산에 큰 이점을 갖는 대표적 에너지원으로 알려져 있습니다.
하지만 원자력에너지의 효용성은 이뿐만이 아닙니다. 의료용 방사성 동위원소 생산을 비롯해 반도체 비파괴 검사, 고기능성 식물자원 육종 등 다양한 분야에서 인류의 삶의 질 향상에 크게 기여하고 있습니다. 특히 최근에는 달, 화성 등 우주탐사의 핵심 에너지원으로서의 역할에도 큰 기대가 쏠립니다.
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| 미 항공우주국(NASA)의 화성탐사로버 ‘큐리오시티’ |
원자력에너지가 우주탐사에 처음 사용된 것은 미국의 항법위성 ‘트랜짓 4A’입니다. 1961년 발사된 이 위성에는 이른바 ‘방사성 동위원소 열전지 발전기(RTG)’라고 불리는 원자력전지가 탑재됐습니다.
이후 미 항공우주국(NASA)에서는 목성 탐사선 ‘갈릴레오’, 토성 탐사선 ‘카시니’, 명왕성 탐사선 ‘뉴호라이즌’에 이르기까지 30여개의 탐사선에 RTG가 탑재된 것으로 알려졌습니다.
원자력전지의 활용은 탐사선 뿐만 아니라 로버에까지 확장되고 있습니다. 2012년 화성에 안착한 NASA의 ‘큐리오시티’ 로버에 다용도 RTG가 채용된 바 있습니다.
다용도 RTG는 영하 수백도를 넘나드는 우주공간에서 탐사선이나 로버의 기계장치가 얼지 않도록 작동온도를 유지할 수 있게 전력과 열에너지를 동시에 제공합니다.
원자력 전문가들은 많은 에너지원 가운데 이처럼 원자력이 낙점된 것에는 분명한 이유가 있다고 입을 모으고 있습니다. 기존 사용되는 배터리는 중량대비 에너지밀도가 낮고, 수명도 짧다는 점에서 최대 수십년에 이르는 우주탐사에서 사용이 불가능하기 때문입니다.
태양전지는 수명은 무한한 반면 전력 생산량이 적어 대형 탐사선과 로버, 장기 우주탐사의 주에너지원으로는 적합하지 않습니다. 햇빛이 비치지 않는 지역과 시간대가 있고, 패널에 먼지가 쌓이면 전력생산효율이 떨어진다는 문제점이 운용의 어려운 요인으로 작용합니다.
또 우주비행사들의 우주방사능 피폭을 최소화시키기 위해서는 탐사선이 신속하게 목적지에 도달해야하는데, 기존 화학 연료나 태양전지 추진시스템으로는 원자력만큼 빠른 속도를 구현할 수 없습니다.
실제 NASA가 개발한 다목적RTG 1기를 이용하면 최소 14년 이상 약 110W의 전력과 2KW의 열에너지를 공급할 수 있는 것으로 알려져 있습니다.
이 같은 점에서 현재로서는 최소 10년 이상의 수명과 충분한 발전량, 안정적인 전력공급을 충족시킬 수 있는 에너지원은 원자력이 유일하다고 판단됩니다.
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| 미 NASA의 화성탐사 상상도 |
우리나라에서도 한국형 달탐사프로그램이 본격 가동되면서 오는 2021년 발사될 달 궤도선과 착륙선, 로버에 활용될 원자력전지 개발이 추진되고 있습니다.
국내 연구진은 열출력 120W, 전기출력 5W급의 원자력전지를 한국형발사체 발사에 맞춰 기술고도화 및 안정성을 제고해나간다는 계획입니다.
항공우주 전문가들은 향후 원자력이 달 기지나 화성 식민지 등 미래 외계행성 거주구의 동력원으로서도 중요한 역할을 해 나갈 것으로 보고 있습니다. 심우주 탐사선이나 로버와 마찬가지로 외계행성 거주구에 필요한 동력과 열원을 안정적으로 공급할 최적의 에너지원 또한 원자력이기 때문입니다.
지난 60여년간 안정적인 전력생산을 통해 인류의 산업발전에 기여해온 원자력에너지가 새로운 성공신화를 써 내려갈지 주목해볼 이유가 충분해 보입니다.
nbgkoo@heraldcorp.com
