방사성 물질을 다루는 원자력 시설에서는 건물·장비 등 표면에 흡착된 방사성 핵종을 신속하게 제거하는 기술이 필요하다. 오염된 표면에 코팅제 도포로 제염하는 방식이 주목받는 가운데, 국내 연구진이 기존보다 월등한 성능의 제염 코팅 기술을 개발했다.
한국원자력연구원(이하 연구원)은 양희만 원자력시설청정기술개발부 박사팀과 이동욱 울산과학기술원(UNIST) 교수팀이 이같은 성과를 거뒀다고 26일 밝혔다.
연구팀은 홍합 접착 단백질에서 유래한 화학 물질로 다양한 표면에 강하게 부착할 수 있는 '카테콜' 물질을 폴리우레탄 고분자 사슬 말단에 합성해 강력한 접착력의 제염 코팅제를 개발했다.
코팅제를 방사성 오염 표면에 도포 후 건조해 코팅층을 만들고, 이를 테이프처럼 벗겨내는 방식이다.
실험 결과, 스테인리스강 표면의 방사성 세슘 이온 제거 효율은 약 94.9%로 상용 제품(93.8%)보다 높았다. 특히, 상용 제품은 작업에 약 24시간이 필요하지만, 연구팀 코팅제는 3시간이면 충분해 작업 효율을 획기적으로 높일 수 있다.
또 작은 구멍이 많은 시멘트 표면에 대한 실험에서는 코팅제 도포, 1시간 건조 및 박리 과정을 2회 반복한 결과, 짧은 시간에도 불구하고 제거 효율이 13.1%로 상용 코팅제(8.4%)보다 1.5배 높았다.
카테콜 물질이 가진 강한 접착력과 코팅 내부 결합력 덕분에 오염된 입자와 표면을 효과적으로 포집할 수 있어 가능한 일이다.
이에 더해 연구팀은 사용 후 코팅 폐기물을 아세톤 용매에 다시 용해할 수 있음을 확인했다. 이를 통해 방사성 오염물을 분리하고, 흡착제를 이용해 방사성 핵종을 제거함으로써 폐기물 저감 및 소재 재활용 가능성도 제시했다. 연구 결과는 머터리얼즈 호라이즌스에 이달 온라인 게재됐다.
양희만 박사는 “이번 기술은 기존 제염 코팅 대비 빠른 제염 속도와 높은 제거 효율, 코팅 폐기물의 처리 및 재활용 가능성까지 제시했다는 점에서 의미가 크다”며, “향후 원전 해체 및 방사능 사고 대응 등 원자력 안전 분야에서 다양하게 활용될 것”이라고 밝혔다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
