흡착제 첨가 전(왼쪽)과 흡착제 첨가 후(오른쪽)/원자력연구원 제공
한국원자력연구원 방사화학연구실 배상은 박사팀이 연세대 화학공학과 한병찬 교수팀·서울대-IBS 현택환 교수팀과 함께 원전 오염수가 포함된 바닷물이나 지하수에서 방사성 요오드를 선택적으로 제거할 수 있는 기술을 개발했다.
이번 개발품은 바닷물이나 지하수에 녹아있는 방사성 요오드 핵종만을 선택적으로 99.8% 이상 제거하는 재사용 가능 흡착제다.
앞으로 원자력발전소의 우라늄 핵분열 과정과 일본 후쿠시마 원전 오염수에도 다량 존재하는 방사성 요오드를 거의 완벽하게 제거할 수 있을 것으로 보인다.
바닷물에는 염소·불소·브롬과 같은 할로겐 음이온이 다량 녹아있기 때문에 같은 할로겐 음이온인 요오드만을 선택적으로 제거하는 것이 어렵다.
기존 방식은 방사성 요오드만 선택적으로 제거할 수 없어 은을 흡착제로 이용해 할로겐 음이온을 침전시켜 방사성 요오드를 제거했다.
하지만 고비용인데다 폐기물도 많이 발생하는 단점을 지니고 있다.
배상은 박사팀은 자성을 띤 철 나노입자 표면에 백금을 코팅해 요오드만 선택적으로 제거할 수 있는 흡착제를 개발했다.
흡착제 표면에 코팅된 백금이 요오드와 공유 결합해 요오드만 선택적으로 제거한다.
흡착제와 요오드가 반응할 수 있는 면적을 최대화하기 위해 흡착제를 나노 크기로 만들었다. 나노 입자 중심부에는 철을 넣어서 자석을 이용해 흡착제를 쉽게 다시 회수할 수 있게 했다.
흡착제 표면의 백금에 결합한 방사성 요오드는 전기화학적 방법으로 분리해 방사성 폐기물로 처리했다.
결과는 오염수에서 방사성 요오드를 99.8% 이상 제거할 수 있었다.
또 방사성 요오드만 제거하면서 재사용할 수 있어 방사성 폐기물을 줄이고 추가 구매 비용도 줄일 수 있는 경제성을 지니고 있다.
연구팀은 향후 일본 후쿠시마 원자력발전소 사고 현장에 쌓여있는 수백만t의 원전 폐수 내에서도 방사성 요오드만을 선택적으로 제거할 수 있을 것으로 보고 있다.
바닷물에 녹아있는 자연 요오드만을 선택적으로 추출해 의약품·화학제품 등 우리 생활에 필요한 요오드 생산 기술로도 활용할 수 있다고 기대하고 있다.
이번 연구는 수자원 분야에서 최고 권위 학술지 ‘워터 리서치(Water Research, IF 13.4)’에 7월 14일 자로 온라인 게재됐다.
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