나노 다이아몬드 배터리는 그 개념이 브리스톨 대학교 연구진에 의해 처음으로 상세히 소개되었으며, 2016년 11월 25일 윌스 메모리얼 빌딩에서 열린 캐벗 연구소(Cabot Institute) 연례 강연에서 발표된 바 있는데, 이제 실현에 점점 더 가까워지고 있습니다.

 

그로부터 4년이 지난 지금, 캘리포니아에 본사를 둔 한 기업이 실제로 작동하는 시제품을 개발하고 있습니다.

 

“캘리포니아 소재 기업 NDB는 자사의 나노 다이아몬드 배터리가 소형 원자력 발전기처럼 작동하며 에너지 방정식을 완전히 뒤바꿀 것이라고 밝히고 있습니다. 에너지 밀도 면에서 그 어떤 제품과 비교해도 압도적인 성능을 보이며, 한 번도 충전할 필요 없이 10년에서 28,000년까지 지속됩니다. 리튬 이온 배터리보다 더 높은 전력 밀도를 제공할 것입니다. 거의 파괴되지 않으며 전기차 충돌 사고에서도 완전히 안전할 것입니다. 그리고 전기차와 같은 일부 응용 분야에서는, 이러한 엄청난 장점에도 불구하고 현재의 리튬 이온 배터리 팩보다 훨씬 저렴할 것으로 예상됩니다,” 라고 New Atlas는 전했습니다.

 

이 배터리는 소량의 핵폐기물, 즉 흑연 원자로 부품을 사용하며, 탄소-14 방사성 동위원소가 풍부하게 포함되어 있습니다. 

 

“NDB는 이 흑연을 채취해 정제한 뒤, 이를 이용해 미세한 탄소-14 다이아몬드를 만듭니다. 이 다이아몬드 구조는 반도체 및 방열판 역할을 하여 전하를 모아 외부로 전달합니다. 방사성 탄소-14 다이아몬드는 저렴하고 비방사성이며 실험실에서 제조된 탄소-12 다이아몬드 층으로 완전히 둘러싸여 있는데, 이 층은 에너지 입자를 가두고 방사선 누출을 방지하며 매우 단단하고 변조 방지 기능을 갖춘 보호층 역할을 합니다,”라고 이 회사는 New Atlas에 밝혔습니다.

 

처음에는 전기차(EV) 및 항공우주 용도와 같은 여러 신기술 배터리 요구 사항에 대한 해답이 될 것으로 여겨졌지만, New Atlas는 이 배터리가 현재 탄소-14 다이아몬드 자체가 생성하는 전력이 아니라 슈퍼커패시터로부터 전력을 얻고 있다는 사실을 확인했습니다.

 

다이아몬드 구조가 반도체 및 방열판 역할을 할 수 있지만, NDB의 설계는 이를 다음과 같은 것으로 만들어 줄 것입니다. “결코 충전할 필요가 없는, 배터리 형태의 극소형 미니어처 발전기입니다. NDB에 따르면 이는 현재의 리튬 배터리와 비용 면에서 경쟁력이 있으며 때로는 훨씬 더 저렴할 것이라고 합니다. 이러한 계산이 가능한 이유 중 하나는 원래 핵폐기물의 일부 공급업체가 NDB에 비용을 지불하고 이를 처리하도록 맡길 것이기 때문입니다”.

이 회사에 따르면 NDB 배터리에서 발생하는 방사선 수준은 인체 자체가 발생시키는 방사선 수준보다 낮아, 다양한 응용 분야에서 완전히 안전하게 사용할 수 있다고 합니다.

이러한 배터리의 잠재력에 대한 기대감은 탄소 배출을 없앨 수 있는 능력과 긴 수명에 있으며, 이는 증가하는 전기차 수요에 큰 호응을 얻을 것으로 보입니다. 

“하루 종일 배터리를 전혀 충전할 필요가 없는 세상을 상상해 보세요. 이제 일주일, 한 달을 상상해 보세요… 수십 년이라면 어떨까요? 바로 이것이 우리가 이 기술로 할 수 있는 일입니다,”라고 NDB 대변인 닐 나이커(Neel Naicker)는 밝혔습니다.

유네스코 석좌교수이자 런던 유니버시티 칼리지(University College London) 교수인 존 쇼-테일러(John Shawe-Taylor)는 이 기술이 환경적 영향과 훨씬 낮은 에너지 비용 측면에서 지닌 잠재력을 높이 평가하고 있습니다.

NDB는 2년 내에 저출력 상용 시제품을 선보이길 희망하고 있으나, 현재 코로나19 팬데믹으로 인해 회사 시설은 폐쇄된 상태입니다.