세계 최초 방사성 오염수서 요오드 흡착제 개발
후쿠시마 오염수에 적용 가능 99.8% 이상 제거
국내 연구진이 후쿠시마 오염수의 방사성 요오드를 잡아낼 수 있는 기술을 개발해 주목을 받고 있다.
원자력발전소의 우라늄 핵분열 과정에서 생성되는 요오드는 인체에 유해함하지만 원전 오염수에서 완전하게 제거하는 기술이 없어 원자력계의 골칫거리로 여거왔다.
하지만 국내 원자력계의 연구진이 원전 오염수가 포함된 바닷물이나 지하수에서 방사성 요오드를 선택적으로 제거할 수 있는 기술을 개발해 화제다.
한국원자력연구원(원장 박원석) 방사화학연구실 배상은 박사 연구팀은 연세대 화학공학과 한병찬 교수 연구팀, 서울대-IBS 현택환 교수 연구팀과 함께 ‘바닷물이나 지하수에 녹아있는 방사성 요오드 핵종만을 선택적으로 99.8% 이상 제거하는 재사용 가능 흡착제’를 개발했다고 26일 밝혔다.
바닷물에는 염소, 불소, 브롬과 같은 할로겐 음이온이 다량 녹아있기 때문에 같은 할로겐 음이온인 요오드만을 선택적으로 제거하는 것이 어려운 것이 사실이다.
기존에는 방사성 요오드만 선택적으로 제거할 수 없어 은(Ag)을 흡착제로 이용해 할로겐 음이온을 침전시켜 방사성 요오드를 제거했기 때문에 비용이 많이 들고, 폐기물도 많이 발생하는 단점이 있다.
하지만 원자력연구원 배상은 박사 연구팀은 자성을 띤 철 나노입자 표면에 백금을 코팅해 요오드만 선택적으로 제거할 수 있는 흡착제를 세계 최초로 개발했다.
흡착제 표면에 코팅된 백금이 요오드와 공유결합해 요오드만 선택적으로 제거한다. 그리고 흡착제와 요오드가 반응할 수 있는 면적을 최대화하기 위해 흡착제를 나노 크기로 만들었다.
공유결합은 2개의 원자가 서로 전자를 방출하여 전자쌍을 형성하고 공유하며 만드는 화학결합을 말한다.
또한, 나노입자 중심부에 철을 넣어서 자석을 이용해 물속에 퍼져있는 흡착제를 쉽게 다시 회수할 수 있다.
흡착제 표면의 백금에 결합한 방사성 요오드는 전기화학적 방법으로 분리하여 방사성 폐기물로 처리한다. 연구팀은 실험을 통해 오염수에서 방사성 요오드를 99.8% 이상 제거하는 것을 확인했다.
특히 이 흡착제는 방사성 요오드만 제거하고, 흡착제를 재사용할 수 있어 발생하는 방사성 폐기물의 양이 적고, 흡착제 추가 구매 비용도 줄일 수 있어 경제적이다.
이번에 개발한 흡착제를 사용하면 후쿠시마 원자력발전소 사고 현장에 쌓여있는 수백만 톤의 원전 폐수 내에서도 방사성 요오드만을 선택적으로 제거할 수 있을 것으로 기대된다.
또한 바닷물에 녹아있는 자연 요오드만을 선택적으로 추출하여 의약품, 화학제품 등 우리 생활에 필요한 요오드를 생산하는 기술로 활용할 수 있다.
과학기술정보통신부 원자력기술개발사업으로 개발한 이 기술은 국내 특허 2건과 국제 특허 8건을 출원해 최근 일본 특허가 등록됐다.
연구 결과는 수자원 분야에서 최고 권위 학술지 ‘워터 리서치(Water Research, IF 13.4)’에 7월 14일 자로 온라인 게재됐다.
논문명은 Selective removal of radioactive iodine from water using reusable Fe@Pt adsorbents (재활용이 가능한 백금-철 흡착제를 이용한 수용액 내 방사성 요오드 선택적 제거)이다.
박원석 한국원자력연구원 원장은 “이번에 개발한 방사성 요오드 흡착 기술과 시스템을 이용해 방사성 요오드뿐만 아니라 더 많은 방사성 동위원소 처리 기술 개발에 박차를 가하겠다.”고 밝혔다.