원자력硏, 고효율 방사성 세슘 흡착 '나노자석' 개발

흡착제 10mg으로 오염수 100ml에서 99.76% 제거

후쿠시마 원전사고 이후 방사성 세슘 오염에 대한 관심이 높아진 가운데 국내 연구진이 자기장을 이용해 자연환경에 방출된 세슘만을 선택적으로 제거할 수 있는 흡착제를 개발했다.

한국원자력연구원 원전제염해체기술개발부 양희만 박사 연구팀은 자성을 띠는 나노입자 응집체 표면에 세슘을 흡착할 수 있는 염료인 프러시안 블루(PB)를 입혀 '세슘 제거용 자성나노흡착제'를 개발하는데 성공했다고 3일 밝혔다.

방사성 세슘(137Cs)은 핵실험이나 원전 운영 중 우라늄 핵분열 과정에서 인공적으로 얻어지는 방사성 물질이다.

사진 왼쪽은 자성나노입자응집체 표면에 육면체 구조의 프러시안 블루(PB)가 코팅된 모습의 투과전자현미경 사진. 사진오른쪽은 세슘으로 오염된 물에 분산된 자성흡착제와 세슘 흡착 후 정화된 물(자석쪽 병 안쪽 면에 흡착제가 모여 붙어있다)./사진제공=한국원자력연구원

반감기가 30.2년에 이르며 칼륨이온과 유사한 체내 거동 성질을 가져 인체 내 흡수 될 경우 장기와 근육에 쉽게 축적돼 전신마비, 골수암 등 다양한 질병을 일으킨다.

현재 수중에 퍼진 세슘을 제거하기 위한 다양한 흡착제 개발이 연구되고 있지만 사용 후 회수가 어려워 흡착제의 확산 및 축적에 따른 2차 환경오염 문제가 제기돼 오고 있다.

이런 가운데 양 박사팀은 약한 자성을 가지는 단일 자성 나노입자들을 결집시켜 강한 자성을 가지는 나노입자 덩어리를 제조하고 그 표면에 세슘에 대한 선택적 흡착이 가능한 PB의 형성과 성장을 조절할 수 있는 합성법을 개발했다.

개발된 흡착제는 기존 흡착제에 2배 이상의 자성값을 가져 기존 대비 향상된 회수 능력을 보였다.


실험 결과 흡착제 10mg으로 오염수 100ml에서 99.76% 제거능력을 보일 정도로 우수했다.

양희만 박사.

이 기술은 현재 국내 특허 출원 중으로 원전 운영 중 발생하는 방사성 액체 폐기물 처리는 물론 원전사고 시 대량의 오염수(강, 지하수, 해수) 및 일반 오염수에 대한 정화 소재로 직접 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

양희만 박사는 "개발된 흡착제 제조기술을 활용해 향후 국내 원전 해체시 발생하는 방사성 오염 건축물 표면의 오염원을 제거하기 위한 하이드로겔 기반 코팅제를 개발 중" 이라고 말했다.

한편 이번 연구논문은 글로벌 연구정보 사이트인 '어드밴시스 인 엔지니어링(Advances In engineering)'으로부터 7월 재료공학 분야의 '주목해야할 연구(Key Scientific Article)'에 선정돼 소개됐다.