한국원자력연구원(원장 김종경)은 양희만 원전제염해체기술개발부 박사팀이 자성을 띠는 나노입자 응집체 표면에 세슘을 흡착할 수 있는 염료인 프러시안 블루(PB)를 입혀 `세슘 제거용 자성나노흡착제`를 개발하는데 성공했다고 3일 밝혔다.
방사성 세슘은 핵실험이나 원전 운영 중 우라늄 핵분열 과정에서 인공적으로 얻어지는 방사성 물질이다. 반감기가 30.2년에 이르며 칼륨이온과 유사한 체내 거동 성질을 가져 인체에 흡수되면 장기와 근육에 쉽게 축적돼 전신마비나 골수암 등 다양한 질병을 일으킨다.
수중에 퍼진 세슘을 제거하기 위한 흡착제가 연구되고 있지만 사용 후 회수가 어려워 흡착제 확산 및 축적에 따른 2차 환경오염 문제점이 있었다.
최근 외부 자기장이 있을 때만 강한 자성을 가져 대형 필터 등 별도 회수 시스템 없이도 회수가 가능한 자성입자를 활용한 세슘 흡착제 연구가 활발히 진행되고 있으나, 여전히 낮은 회수율과 제거율 개선이 과제다.
양 박사팀이 이번에 개발한 기술은 자성 나노입자가 결집된 나노입자 응집체에 프로시안 블루를 성장시키는 것이 핵심이다. 약한 자성을 가지는 단일 자성 나노입자를 결집시켜 강한 자성을 가지는 나노입자 덩어리를 제조하고, 그 표면에 세슘을 선택적으로 흡착할 수 있는 프로시안 블루의 형성과 성장을 조절할 수 있는 합성법을 개발했다.
개발한 흡착제는 기존 흡착제 2배 이상의 자성값을 가져 기존 대비 향상된 회수 능력을 보였으며, 입자 당 프러시안 블루의 합량이 증가해 흡착 능력 또한 향상됐다. 실험 결과 흡착제 10mg으로 오염수 100ml에서 99.76% 제거능력을 나타냈다.
이 기술은 국내 특허 출원 중이다. 기술이전을 통해 대량 생산 방법을 개발, 방사성 세슘을 제거해야 하는 실제 현장에 투입하는 것이 목표다. 원전 운영 중 발생하는 방사성 액체 폐기물 처리 뿐 아니라 원전사고 시 대량의 오염수(강, 지하수, 해수), 일반 오염수에 대한 정화 소재로 직접 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
양희만 박사는 “이번에 개발한 흡착제 제조기술을 활용해 향후 국내 원전 해체시 발생하는 방사성 오염 건축물 표면의 오염원을 제거하기 위한 하이드로겔 기반 코팅제를 개발하고 있다”며 “방사성 고체 폐기물의 발생량을 현저히 줄이는 것이 가능할 것”이라고 기대했다.
대전=김순기기자 soonkkim@etnews.com
