방사성 세슘·스트론튬 골라 제거하는 흡착제 개발

원자력연·KAIST '황-제올라이트 복합체'로 99% 이상 제거

한국원자력연구원 제공.

국내 연구진이 우라늄 핵분열 과정에서 생성되는 방사성 세슘과 스트론튬을 골라 제거하는 기술을 개발했다.

한국원자력연구원 양희만 박사와 한국과학기술원(KAIST) 최민기 교수 공동 연구팀은 '황-제올라이트 복합' 흡착제를 개발했다고 27일 밝혔다.

제올라이트는 무수히 많은 초미세한 구멍 구조를 가진 일종의 광물이다.

다공성 구조 덕분에 반응성이 뛰어나 산업 분야 흡착제나 촉매제 등으로 쓰인다.

하지만 세슘과 스트론튬에 대해서는 흡착력이 떨어진다는 단점이 있다.

연구팀은 상용 흡착제인 제올라이트 기공 내부에 세슘·스트론튬과의 화학적 친화력이 높은 황을 도입해 적은 비용으로도 간단하게 합성할 수 있는 복합체를 합성했다.

실험 결과, 제올라이트의 종류에 상관없이 황을 많이 넣을수록 세슘의 흡착 선택성이 크게 높아지는 것을 확인했다.

제올라이트의 한 종류인 차바자이트의 경우 황의 질량 백분율이 5%와 10%일 때 세슘 흡착 선택성이 기존 차바자이트 대비 각각 3.2배, 7.1배 증가한 것으로 나타났다.

[한국원자력연구원 제공. 재판매 및 DB 금지]

반면 스트론튬에 대한 흡착 선택성은 특정한 황의 함량에서 최대를 보인 뒤 감소하는 모습을 보였다.

제올라이트A 내 황의 질량 백분율이 3%일 때 기존 제올라이트A 보다 1.5배 증가했으나, 10%에서는 1.33배 느는 데 그쳤다.

최적의 비율로 합성한 황-제올라이트 복합체를 오염 지하수에 투여한 결과 방사성 세슘과 스트론튬을 각각 99.4% 이상 제거한 것으로 나타났다.

방사성 세슘과 스트론튬 동시 정화 실험에서도 두 핵종 모두 97.5% 이상 제거하는 데 성공했다.

최민기 교수는 "합성 방법을 최적화해 흡착 성능을 높이고 황-제올라이트 기반 분리막, 미세 수중 로봇 등 추가 연구도 진행할 계획"이라고 말했다.

<연합>