원자력硏, 콘크리트 표면 방사성 오염 제거 신기술 개발


하이드로겔 기반 표면제염코팅제로 물처럼 뿌리고 씻어내

(왼쪽) 상용분사 장비를 이용하여 시멘트 표면에 프러시안블루 흡착제를 포함한 하이드로겔 제염코팅제를 분사하고 있는 사진, (오른쪽) 세척수로 하이드로겔 제염 코팅제를 제거하고 있는 사진 [과기정통부]

[아이뉴스24 최상국 기자] 방사성 실험실이나 원자력시설의 경우 건물 내 콘크리트와 같은 다공성 구조물은 에폭시 방호도장재로 코팅되어 있어 누출된 방사능 물질을 쉽게 제거할 수 있다. 하지만, 원전사고로 인해 원자력 시설 외부로 누출된 방사성 핵종은 일반 도시건축물의 다공성 표면에 침투해 기존 제염기술로는 제거가 쉽지 않다.

이 때문에 다공성 건축물 표면 내 방사성 오염원을 효과적으로 제거하고 대면적의 오염지역을 신속하게 제염하면서도 방사성 폐기물의 발생량이 적은 새로운 표면제염기술이 필요하다.

최근 도시 지역 내 핵테러 대응을 위한 미국 EPA 기술보고서에 따르면, 기존 표면제염기술을 이용한 콘크리트 등의 다공성 오염 표면에 대한 방사성 세슘 제염 효율 평가 결과, 제염용액과 표면제염코팅제 모두 각각 대량의 2차 방사성 폐액 혹은 방사성 폐기물을 발생시켰으며 특히 제염코팅제의 경우 제염 후 코팅제 잔존물이 남아 있는 문제점이 있다고 지적했다.

점착형 하이드로겔 기반 코팅제의 표면오염 제염 과정 [과기정통부]

16일 한국원자력연구원은 기존 방식에 비해 제염효과가 두 배 뛰어나면서, 방사성 폐기물 발생량도 절반으로 줄일 수 있는 새로운 제염기술을 개발했다고 발표했다.

한국원자력연구원 해체기술연구부 양희만 박사는 방사성으로 오염된 표면에 액체 분사 방법으로 세슘을 쉽고 빠르게 제거할 수 있는 ‘하이드로겔 기반의 표면제염 코팅제’를 개발하는데 성공했다.

현재의 제염 기술은 건물 표면에 제염 코팅제를 도포한 이후 직접 벗겨내거나 표면 자체를 깎아야하기 때문에 대단위 면적에 신속한 작업이 어렵고 대량의 방사성폐기물이 발생하는 문제가 있었다.

이번 연구는 표면제염 코팅제를 액체 형태로 뿌려서 신속하게 도포할 수 있으며, 세슘을 흡수하고 굳은 코팅제를 물로 쉽게 제거할 수 있어 방사성폐기물 발생을 크게 줄일 수 있다.

'하이드로겔 기반 표면제염코팅제’는 독성이 없는 친환경 고분자 화합물에 가교제를 첨가한 특수용액과 기존 세슘 흡착제를 혼합한 것이다. 연구팀은 다공성 오염표면 구멍 속으로 침투한 방사성 세슘을 신속하고 효과적으로 제거하기 위해 붕소 에스테르 결합을 가진 하이드로겔 내부에 방사성 핵종 이온 교환 용액 및 방사성 세슘 흡착제를 포함하는 표면제염코팅제를 개발했다. 오염표면에 특수용액과 세슘 흡착제를 분사하면 하이드로겔 형태의 코팅제가 만들어지며, 세슘은 특수용액 속의 암모늄, 나트륨과 이온 교환되어 표면에서 제거되고 세슘 흡착제에 달라붙는다.

특수 장비 없이 일반적인 액체 분사장치로 분사·도포할 수 있어 광역 오염 지역에서도 쉽고 빠르게(분당 1.25㎡ 속도) 사용할 수 있다. 또한 시멘트와 같은 다공성 표면에서도 57% 이상의 세슘을 제거, 현재 가장 널리 사용되고 있는 박리형 표면제염코팅제보다 2배 이상 우수한 제염 성능을 보였다.

특히, 물 세척만으로 표면제염 코팅제의 특수 용액과 세슘 흡착제를 분리시키는데 세계 최초로 성공했다. 세슘 흡착제는 여과나 자석으로 선별 분리해 방사성 폐기물로 처분하고, 나머지 용액은 일반 폐수로 처리 가능하기 때문에 방사성폐기물의 발생량을 획기적으로 줄일 수 있다.

또한 세슘 흡착제 대신 다른 핵종별 흡착제를 사용하면 세슘 외 다양한 방사성 핵종을 제거할 수도 있다.

원자력연구원은 이 기술의 특허를 국내와 일본에 등록했으며, 미국에서도 특허 등록을 심사 중에 있다고 밝혔다.

연구를 이끈 양희만 박사는 “이번 연구결과는 방사능 물질이 누출되는 사고 시에도 오염된 건물의 제염을 신속하고 광범위하게 할 수 있는 원천 기술을 개발한 것”이라며, "액체나 물로 쉽게 다루고, 방사성폐기물 발생량을 줄여서 현장 활용성을 높인 만큼 실제 오염 현장에 투입하는 것을 목표로 기술 이전을 추진 중”이라고 밝혔다.

원자력연 양희만 박사(앞 오른쪽) 연구팀 [과기정통부]

이 연구결과는 화학공학 분야의 세계적인 학술지인 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’에 게재됐다.

최상국기자 skchoi@inews24.com





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