원자력연, 방사성 세슘·스트론튬 흡착제 개발

한국원자력연구원이 방사성 세슘과 스트론튬만을 잡아내는 흡착제 개발에 성공했다.

원자력연은 27일 해체기술연구부 양희만 박사 연구팀이 한국과학기술원(KAIST) 최민기 교수 연구팀과 ‘황-제올라이트 복합체’ 개발에 성공했다고 밝혔다.

제올라이트는 방사성 핵종 흡착에 널리 사용되는 물질이지만 세슘과 스트롬튬에 대해선 흡착성이 떨어지는 단점이 있다.

이에 연구팀은 황을 이용해 단점을 보완했다. 제올라이트 기공 내부에 세슘, 스트론튬과의 화학적 친화력이 높은 황을 승화시켜 봉입해 황-제올라이트 복합체를 세계 최초로 합성했다.

이와 함께 제올라이트의 종류에 상관없이 황을 많이 봉입할수록 세슘의 흡착 선택성이 크게 향상됨을 확인했다.

제올라이트의 한 종류로 세슘 흡착에 흔히 쓰이는 차바자이트(Chabazite) 내 황의 질량 백분율이 5%와 10%일 때 세슘 흡착 선택성은 기존 차바자이트 대비 각각 3.2배, 7.1배 증가했다.

반면 스트론튬에 대한 흡착 선택성은 제올라이트의 종류에 따라 황의 특정 함량에서 최대치를 보였다.

스트론튬 흡착에 흔히 활용하는 제올라이트A(NaA Zeolite) 내 황의 질량 백분율이 3%일 때 기존 제올라이트A 대비 최대 1.5배 증가했으나 10%에서는 1.33배 증가에 그쳤다.

황-제올라이트 복합체를 이용한 오염지하수 정화 실험 결과 방사성 세슘과 스트론튬을 각각 99.4% 이상 제거했다. 특히, 방사성 세슘과 스트론튬이 동시에 존재하는 조건에서도 두 핵종 모두 97.5% 이상 제거하는데 성공했다.

이는 향후 원자력시설 해체 시 발생할 다량의 방사성 오염수를 처리하는 데 바로 활용 가능한 수준이다.

연구팀은 황-제올라이트 복합체의 흡착 성능을 확인한 만큼, 사용이 끝난 제올라이트를 안정화하는 기존 공정을 황-제올라이트 복합체에도 그대로 적용할 수 있는지에 대한 연구를 추가 진행하고, 기술이전도 추진할 계획이다.

양희만 박사는 “제조비용이 싸고 과정도 간단해 대량생산에 적합하다”며 “현재 오염수 처리 공정에 사용되고 있는 일반 제올라이트를 바로 대체할 수 있어 상용화에 매우 유리하다”고 설명했다.