특히 ‘전기를 제대로 알고(知it), 지혜롭게 활용하자(智it)’라는 뜻의 ‘찌릿찌릿(知it智it)’ 슬로건을 기반으로 최신 연구성과 소개, 전기 상식 코너, 연구원 문턱 낮추기 등의 콘텐츠를 제공하고 있다.
연구성과는 일반인에게 다소 어려울 수 있는 전문 기술을 쉽게 소개하기 위해 3D 영상, 웹툰, 연구자 토크쇼 등 다양한 방식을 활용하고 있다. 올해는 유명 크리에이터와의 협업을 통해 최근 주목을 받은 초전도 현상을 재미있게 설명하는 등 시의성과 파급성까지 모두 잡았다.
전기 상식 분야에서는 ‘전기적 가정 시점’이라는 새로운 유튜브 코너를 만들어 △전기뱀장어로 전기를 생산할 수 있을까 △미국·일본과 달리 한국이 220V를 쓰는 이유 △전기 감전사고 막는 법 △잠수함은 어떻게 바닷속에서 다닐 수 있을까 등 평소 모두가 궁금했던 질문에 대한 답변을 쉽게 알려줬다.
국민과의 접점을 강화하기 위해 △복날 기념 인공 번개로 생닭 굽기 △-196도 액체질소에 머리카락 넣기 △전력반도체에 사람 얼굴 새기기 등 연구원에서만 할 수 있는 흥미 있는 실험 콘텐츠를 제공했고, 그 외 KERI 직원 브이로그 및 어린이날 특집 인터뷰 등도 많은 주목을 받으며 기관의 인지도와 호감도를 크게 높였다.
이러한 노력으로 KERI SNS 채널들은 총 3만여 명의 고정 팬(팔로워)과 함께 매년 양적·질적인 성장을 보이고 있고, 올해 ‘대한민국 SNS 대상’ 최우수기관 선정을 통해 다시 한번 큰 존재감을 확인하게 됐다.
KERI 김남균 원장은 “연구원의 주요 역할은 기술 개발이지만, 이러한 성과를 효과적으로 잘 전달해 국민의 공감과 지지를 받는 것도 대단히 중요하다”며 “전기 관련 상식과 정보가 필요하면 가장 먼저 KERI SNS를 떠올리고 찾아올 수 있도록 최선을 다하겠다”고 전했다.
한편 올해로 13회째를 맞이한 ‘대한민국 SNS 대상’은 (사)한국소셜콘텐츠진흥협회가 주최하고, 과학기술정보통신부와 (사)한국인플루언서산업협회가 후원하는 시상식이다. 전국의 공공기관 및 지자체, 기업체 등을 대상으로 양질의 콘텐츠를 통해 국민과의 소통을 훌륭하게 펼친 기업 및 기관에게 상을 수여한다.
#원자력전지 성능 높이는 ‘신 열전효율 공식 및 고효율 적층형 열전발전소자’ 개발
원자력전지는 방사선 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기로, 우주 탐사선, 탐사로버 등 전력원으로 사용되는 ‘방사성동위원소 열전발전기(RTG)’가 대표적이다. 방사성동위원소(플루토늄-238, 아메리슘-241 등)는 밀폐용기 내에서 스스로 붕괴되며 섭씨 400-700도가 넘는 높은 열을 발생한다.
원자력전지는 이 높은 열과 우주의 낮은 온도 차이를 이용해 전기를 만들어 내는 원리(열전발전)를 이용한다. 원자력전지에는 방사성 동위원소를 이용한 ‘발열체’와 이 열을 이용해 전기를 생산하는 ‘열전발전소자’가 핵심 기술이다. 현재 발열체는 국제적 제약으로 인해 본격적인 개발이 이루어지고 있지 않지만, 국내 열전발전 소자 기술은 KERI를 중심으로 우리나라가 국제적인 경쟁력을 가진 것으로 평가되고 있다.
원자력전지에는 저온부터 고온까지 각 온도대에서 최고 성능을 나타내는 열전반도체들이 적층 형태로 배열된 특징적 구성을 통해 구현된다. 그 이유는 열전반도체 물질의 성능이 온도에 따라 다르기 때문에 온도 분포에 맞게 최고 성능의 반도체를 배치하는 것이 매우 중요하기 때문이다. KERI의 성과는 이러한 온도 분포를 세계최고 수준으로 명확하게 분석하고, 이를 기반으로 최적의 ‘적층형 열전발전소자’를 설계·합성한 것이다.
먼저, 연구팀은 학계에서 열전발전 효율성을 입증하는 기존 지표였던 ‘열전성능지수(ZT)’의 오류·한계를 공식적으로 밝혀내고, 정확한 데이터를 산출할 수 있는 ‘신 열전효율 공식’을 개발하는데 성공했다. 이 공식과 KERI가 자체 보유한 열전 적층 설계 프로그램을 이용하면 고효율화를 위한 수백만 개 이상의 열전반도체 적층 조합 예측이 가능하다.
설계·탐색 시간도 수백 배 이상 빠르다. ZT를 기반으로 1개 단위 열전반도체의 성능에 의존하거나, 과거 경험만을 바탕으로 진행했던 기존 방식과 비교하면 엄청난 혁신이다.
수 밀리미터(mm) 높이에서 2~4층의 적층을 가능하게 하는 소자의 설계 및 합성 기술까지 확보함으로써 고효율화는 물론, 소형화·경량화까지 이뤘다. 이는 민수 분야에서도 주목하는 소형 위성, 탐색 로버 등의 보조전원 시장에서도 적용 가능한 국제적으로 경쟁력 있는 성과다.
KERI 박수동 박사는 “우리 연구원은 국내에서 처음으로 열전발전 연구를 수행한 기관으로 오랜 역사와 풍부한 원천 기술 및 실용화 데이터를 보유하고 있다”며 “이번 성과는 재료과학에 수학과 물리학까지 도입된 융합연구의 결정체”고 전했다.
KERI의 기술은 산업부 지원으로 이루어진 국제 공동연구를 통해 독일항공우주연구원의 성능 검증까지 마쳤다. 박수동 박사는 지난 9월 말, 독일 드레스덴에서 열린 ‘한-독 열전발전 워크숍’에서 현지 기업들을 대상으로 관련 기술을 소개하고, 호평을 받기도 했다.
KERI와 독일항공우주연구원은 ‘소자’ 단위로 범위를 넓힌 이번 성과를 활용해 다른 물질계를 활용한 ‘하이브리드형 적층 복합 열전발전소자’를 함께 개발하겠다는 목표를 공유하는 등 협력 관계를 강화하고 있다.
독일항공우주연구원 쾰른 재료연구소의 열전기능물질 연구부 Pawel Ziolkowski 부부장은 “KERI 열전발전 기술이 국제적으로도 우수한 수준을 자랑한다”며 “신개념 열전방정식이 적용된 소자가 원자력전지의 성능을 크게 높이고, 인류의 우주 탐사 영역을 넓히는 데 기여할 것”이라고 전했다.
연구팀은 이번 성과가 원자력전지를 활용하는 우주항공 및 국방 분야는 물론, 통신 장비 및 광학 장치의 냉각, 전기차 배터리의 온도 제어 등 다양한 산업에도 활용될 수 있을 것으로 보고, 유관기관·기업과의 협력을 강화한다는 계획이다.
이혜림 부산/경남 기자 ilyo33@ilyo.co.kr