방사성 탄소 연대 측정에 사용되는 탄소의 방사성 동위원소인 탄소14를 다이아몬드에 내장한 탄소14 다이아몬드 배터리를 영국 브리스톨 대학교와 영국 원자력공사(UKAEA)의 과학자가 개발했다. 이 배터리는 탄소14 방사선을 이용해 전력을 생성하는 방식으로 수천 년 동안 전력 공급이 가능하다고 한다.
탄소14 다이아몬드 배터리에 사용되는 탄소14는 방사성 붕괴 과정에서 미세한 방사선을 방출한다. 이 방사선이 주변 다이아몬드 내 전자를 에너지 상태로 활성화시키며 이렇게 빠르게 이동하는 전자를 포착해 전력을 생성한다. 이는 빛을 전기로 변환하는 태양 전지판 원리와 비슷하다.
가장 큰 특징은 기존 배터리와 비교해 압도적으로 긴 수명. 탄소14 반감기는 5,730년이며 이는 실제로 훨씬 더 긴 기간 동안 방사선을 방출함을 의미한다. 따라서 탄소14 다이아몬드 배터리 수명은 수천 년 이상이다.
1g 탄소14가 포함된 탄소14 다이아몬드 배터리는 하루에 15줄(J) 전력을 생성한다. 반면 무게 20g인 표준 알카라인 AA 배터리는 1g당 700줄 에너지를 공급하지만 단기적 효율성과는 달리 수명 면에서 현격한 차이가 존재한다.
탄소14가 방출하는 방사선은 고체 물질에 의해 곧바로 흡수되기 때문에 다이아몬드로 보호된 이 배터리는 인체에 무해하다. 움직이는 부품이 없기 때문에 유지 보수가 필요 없으며 여러 분야에서의 활용이 예상된다. 먼저 의료기기에선 눈에 삽입하는 임플란트, 보청기, 심박조율기 등 배터리 교체로 인한 환자의 불편함과 고통을 줄일 수 있다. 다음으로 지구 극한 환경에선 접근 및 교체가 어려운 장소 내 장치 동력원으로 사용할 수 있으며 우주 기술에선 인공위성 및 심우주 탐사선 무선 주파수 태그(RFID) 배터리로 활용할 수 있다.
연구팀은 이번 마이크로파워 기술은 우주 기술, 보안 장비, 의료 임플란트 등 다양한 중요한 응용 분야를 지원할 수 있다며 향후 몇 년 동안 산업계와 연구기관 파트너와 협력해 이 기술에 대한 모든 가능성을 탐구할 수 있게 되어 기대된다고 밝혔다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.