[파이낸셜뉴스] 한국원자력연구원 방사성폐기물총괄관리실 은희철 박사팀이 세계 최고 수준인 90% 고순도 우라늄 추출 신기술 개발에 성공해 국내 특허를 출원했다. 원자력연 은희철 박사 연구팀은 우라늄에 선택적으로 반응하는 특정 질소화합물을 이용, 우라늄 용액을 효율적으로 침전시키는 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.. 용액 속 이온 상으로 존재하는 우라늄을 침전, 여과하는 과정을 거쳐 최대 95%의 고순도 우라늄을 추출할 수 있다. 기존 다단계 복합공정으로 추출한 우라늄 순도(75∼85%)보다 월등히 높은 수준이다. 원자력연구원 측은 "이 기술은 방사성폐기물 속에 있는 우라늄을 회수해 재활용하고, 나머지 물질은 일반폐기물로 처리할 수 있어 환경적·경제적 효과가 상당할 것"이라고 설명했다. 특히, 우라늄 오염 토양 및 물질의 제염공정에서 발생하는 폐액 처리에도 적용해 2차 폐기물의 50% 이상을 줄일 수 있어 폐기물 처리 비용 절감도 기대할 수 있다. 연구진은 향후 해외 시장 진출 및 기술 선점을 위해 세계 우라늄 주요 생산국 등에 해외 특허도 출원할 계획이다. 원자력발전의 원료인 우라늄은 광석에서 추출하는 단계부터 활용 후 폐기물에 이르기까지 다양한 물질에 녹아 존재한다. 따라서 이 우라늄을 효과적으로 추출하고 회수하는 것은 자원을 효율적으로 활용하고, 폐기물을 줄이는 친환경적 기술이다. 연구진은 다양한 금속이 녹아 있는 용액에서 90% 이상의 고순도 우라늄만 추출할 수 있는 기술을 개발했다. 먼저 특정 질소화합물을 이용해 우라늄에 선택적으로 반응하는 조건을 찾아냈다. 이 원리를 이용해 우라늄 용액에 과산화수소(H2O2)와 함께 해당 질소화합물을 첨가하면 우라늄 뭉쳐지면서 아래로 가라 앉는다. 용액 속에 이온상으로 존재하는 우라늄을 침전, 여과하는 과정을 거치면 고순도의 산화물 형태로 회수할 수 있으며, 우라늄 추출 후 사용했던 첨가제는 물과 질소로 분해해 처리할 수 있다. 이 우라늄 추출 기술은 최대 95%의 고순도 우라늄을 추출해 기존의 다단계 복합공정으로 추출한 우라늄 순도(75~85%)보다 월등히 높은 세계 최고 수준이다. 또, 첨가제 주입과 혼합을 통한 균일화로 공정을 단순화했고, pH 모니터링을 통한 제어가 가능해 산업현장에서의 활용성을 높였다. 김택진 방사성폐기물관리센터장은 "세계 최고의 우라늄 추출 기술로서 우라늄 정련 분야에 혁신적 바람을 일으킬 것"이라며, "세계 우라늄 시장에 진입해 국내 우라늄 수급 안정화에 기여하겠다"고 말했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 한국원자력연구원 해체기술개발부 임승주 박사팀이 각종 산업 시설이나 원전에서 제염 후 발생하는 난분해성 제염 폐액을 3시간 만에 처리할 수 있는 기술을 아크론에코에 이전했다. 민간 기업에 이전한 이 기술은 기존 처리시간 5시간에서 3시간으로 단축할 수 있으며, 폐기물량도 65% 이상 대폭 줄일 수 있다. 2일 원자력연구원에 따르면, 방사성 핵종 산화물을 나노촉매로 이용해 난분해성 제염 폐액을 처리하는 기술을 아크론에코에 정액기술료 2억5000만원과 매출액 3%를 경상기술료로 받는 조건으로 이전했다. 연구진은 기초 기술개발부터 시작해 폐액처리 장치 시제품 제작, 공인시험 인증까지 마쳤다. 현재 4건의 국내 특허 출원을 마쳤고, 미국, 유럽, UAE, 중국 등 국외 특허 출원을 앞두고 있다. 제염 폐액은 원자력 시설의 제염 과정 중 발생하는 폐액으로, 방사성 핵종을 흡착하기 위해 사용한 난분해성 유기착화제가 포함돼 있다. 미국 등 선진국에서도 이 난분해성 제염 폐액을 마땅히 처리할 기술이 없어 폐액을 가열해 증발 농축 처리하거나 필터, 분리막, 이온교환수지를 이용하는 등 복잡한 과정을 거친다. 제염 폐액에는 난분해성 유기착화제뿐 아니라, 구리, 니켈 등의 방사성 핵종이 섞여있다. 연구진은 기존에 2차 폐기물로만 생각했던 구리, 니켈 등의 방사성 핵종이 화학 반응성이 높은 것을 보고, 촉매로 재활용할 수 있겠다고 판단했다. 이에 제염 폐액의 수소이온농도(pH)를 알칼리로 조절해 방사성 핵종을 핵종 산화물로 만들었다. 이 후 촉매 반응을 일으키는 과황산을 넣고, 방사성 핵종 산화물을 촉매로 이용하면 촉매가 난분해성 유기착화제를 이산화탄소와 물로 빠르게 분해한다. 결국 깨끗한 물과 가라앉은 방사성 핵종만 남는다. 기존에도 난분해성 유기착화제를 제거하기 위해 금, 백금 등 금속산화물을 이용한 다양한 촉매가 개발된 바 있으나, 제조 단가가 매우 비싸고 제조 공정이 복잡해 산업현장에 적용하기 어려웠다. 반면, 방사성 핵종 산화물은 제염 과정에서 나오는 부산물로 바로 만들 수 있어 제조 공정도 매우 단순하고 경제적이다. 현재 세계적으로 사용하고 있는 기술은 프랑스에서 개발한 HP-CORD UV라는 기술이다. 제염 공정에서 사용한 유기착화제를 자외선과 과산화수소로 분해한 후 이온교환수지를 이용해 처리한다. 그러나 이 기술은 유기착화제 90%를 처리하는데 5시간의 긴 처리시간이 필요한데다, 다량의 2차 폐기물이 발생한다. 연구진이 개발한 '방사성 핵종 활용 나노촉매 폐액처리 기술'은 3시간 내에 폐액 98% 이상을 처리하는 성능을 보였다. 폐액을 처리하는 이온교환수지도 사용하지 않아 2차 폐기물 발생량도 기존 기술 대비 최대 65% 이상 대폭 줄였다. 임승주 박사는 "국민 건강과 깨끗한 환경을 보전하기 위한 기술을 지속적으로 개발해 방사능 오염에 대한 우려를 불식시키는데 기여하겠다"고 말했다. 한편, 아크론에코는 원전 시설 배관, 기기 등에 고착된 방사성 오염물질을 제거하는 제염 전문 기업이다. 이번 기술을 활용해 난분해성 산업폐수 처리 사업에도 진출할 예정이다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

【파이낸셜뉴스 도쿄=박소연 기자】 일본 후쿠시마 제1원자력발전소에서 폐로 작업을 하던 협력업체 직원이 얼굴에 방사성 물질이 오염돼 피폭됐을 가능성이 있다고 도쿄전력이 밝혔다.  12일 니혼게이자이신문 등에 따르면 이 20대 남성은 전날 오전 11시5분께부터 마스크와 방호복 등을 착용하고 2호기 원자로 건물 서쪽에 설치된 방 안에서 해체된 펜스 등의 제염 작업을 했다. 2호기 원자로 건물 최상층 수조엔 아직도 사용 후 핵연료봉 615개가 남아 있다.  이후 오후 2시27분쯤 남성이 관리 구역에서 철수하는 과정에서 방사성 물질 오염이 확인됐다. 얼굴에 방사성 물질이 노출됐다.  도쿄전력은 마스크에 묻었던 것이 어떤 원인에 의해 얼굴에 붙었을 가능성이 있다고 보고 있다.  이 남성은 그러나 병원으로 가지 않고 원전 구내에서 제염을 마쳤다고 일본 언론들은 전했다.  지난 10월엔 후쿠시마 제1 원전에서 오염수를 정화하는 다핵종제거설비(ALPS) 배관 청소 작업을 하던 협력업체 직원 2명이 고농도 방사성 물질이 포함된 폐액을 뒤집어쓰는 사고가 발생했다. psy@fnnews.com 박소연 기자

[파이낸셜뉴스] 오르비텍은 중소기업기술정보진흥원(TIPA)에서 전담하는 중소기업기술혁신개발사업 품목 중 ‘방사성 세탁폐액 촉매 산화분해 및 처리수 무방류 통합 시스템 개발’에 관한 국가연구과제의 주관기관으로 참여한다고 1일 밝혔다. 본 과제는 방사성 세탁폐액의 처리 문제를 해결하기 위한 연구에 관한 것으로 연구비 총 규모는 약 18억원이며 개발기간은 4년이다. 오르비텍은 주관기관으로서 과제를 총괄하며 정부출연연구소인 한국원자력연구원(KAERI)이 위탁연구기관으로 참여한다. 원전 운영 중 오염 작업복 세탁 및 인체 제염으로 인해 발생되는 방사성 세탁폐액은 고농도의 계면활성제, 섬유입자, 용존고형물이 혼합된 액체폐기물이다. 원전 1개 호기당 연간 약 4000t 이상이 발생한다. 이렇게 발생된 세탁폐액은 절차와 규정에 따라 여과하고 해수와 희석 처리해 배출되고 있다. 배출 기준치 이하이긴 하지만 미처리된 계면활성제와 함께 극저준위 방사성핵종을 함유하고 있어 최대한 안전하게 처리하여 배출하거나 배출하지 않고 재사용할 수 있는 기술이 필요하다. 이러한 문제에 대응하기 위해 오르비텍은 세탁폐액 내 계면활성제와 방사성핵종을 효과적으로 제거하고 처리된 폐액을 재활용하여 원전 내에서 다시 활용할 수 있는 기술을 개발할 예정이다. 본 기술은 나노촉매를 활용함에 따라 기존 설비보다 우수한 처리성능을 보이며 이온교환수지를 사용하지 않음에 따라 2차폐기물을 저감하고 해양 환경오염 문제와 물 사용량 증가 문제를 동시에 해결할 수 있는 신기술이다. 또 오르비텍은 해수 및 용수, 수산물, 토양 등에 대해 주요 방사성 핵종 코발트(Co), 세슘(Cs), 아이오딘(I) 등을 법적 규제 기준의 1만분의 1 수준까지 정밀 분석이 가능한 민간 최대 규모의 방사능 분석센터를 지난 6월 개소했다. 이를 활용해 본 과제를 통해 개발하는 세탁폐액 처리 수 성능 최적화를 검증할 계획이다. 본 과제의 연구책임자인 오르비텍 기업부설연구소의 박규태 수석연구원은 "본 연구를 통해 원전에서 발생하는 다양한 액체폐기물을 효과적으로 처리하고 폐액 처리비용 절감과 오염물질 배출의 억제를 통한 그린뉴딜에 기여할 것"이라며 "향후 우리나라가 국내외 원전 시장을 선도할 수 있는 기술 개발을 통해 경쟁력을 확보할 수 있도록 최선을 다할 것이다”라고 밝혔다. 한편, 오르비텍은 TIPA에서 전담하는 중소기업기술혁신개발사업 품목 중 ‘이동식 모듈형 촉매분석 설비를 이용한 원전 발생 방사성 유기폐액의 고속처리 시스템 개발’에 관한 국가연구과제에 대해 2022년 11월 선정 이후 연구수행 중에 있다. 시스템 최종 보완 설계가 완료돼 현재 설비 제작 중으로 이번에 선정된 과제와 더불어 원전 운영 또는 해체 시 발생하는 다양한 방사성 액체폐기물의 처리를 위한 핵심 기술을 확보할 계획이다. dschoi@fnnews.com 최두선 기자

[파이낸셜뉴스] 원자력 발전시설을 해체할때 해당지역 방사능 흙을 정화하는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이 기술은 자석의 성질을 이용한 것으로, 이 기술만으로도 약 90%의 방사능 물질을 제거할 수 있다.  이 기술은 방사능에 오염된 흙 뿐만아니라 중금속, 유류 등 일반적인 환경오염 토양에도 적용이 가능하다. 한국원자력연구원 해체기술연구부 김일국 박사팀은 방사능 물질 중 가장 위험한 세슘에 오염된 흙을 자석 원리로 95% 이상 정화하는 기술을 개발했다고 4일 밝혔다. 연구진이 개발한 2건의 기술은 국내 특허등록을 지난 5월에 마쳤으며, 미국과 일본에서는 특허 등록 심사중에 있다. 아직까지 고농도의 대용량 방사능 오염 흙을 경제적으로 처리할 수 있는 상용기술은 없었다. 김일국 박사는 "이 방사능 정화법은 상용화에 매우 유리해 향후 원자력시설 해체때 오염된 흙을 처리하는데 활용할 수 있을 것"이라고 말했다. 세슘은 오염된 흙 중 지름이 0.002㎜ 이하인 점토에 강하게 달라 붙는다. 이 같은 물리·화학적 특성 때문에 흙 중 10~30%를 차지하는 점토를 먼저 분리해야 한다. 연구진은 점토 표면이 마이너스 전하를 띠는 특성을 이용했다. 방사능에 오염된 흙에 플러스 전하를 띤 자성나노입자를 섞어 자석을 이용해 흙속 점토 입자를 분리했다. 이 과정은 추가적인 에너지 없이 자석의 힘만을 이용해 쉽게 분리가 가능하다. 또한 분리에 이용하는 용액은 계속 재사용이 가능해 별도 폐액처리가 필요치 않아 경제성이 우수하다. 자석으로 점토를 분리할때 간단한 메쉬필터를 사용해 흙은 걸러내고 세슘만 모을 수 있었다. 연구진은 여기까지의 과정만으로도 이미 약 90%의 제염효과가 있다고 설명했다. 하지만 점토 분리 후 남은 오염토양은 국내의 엄격한 기준을 만족하기 위해 추가 제염과정이 필요하다. 연구진은 이를 위해 남은 토양을 세슘을 제거하는데 사용하는 페로시아나이드가 들어간 흡착제를 투입해 세척했다. 세척 결과 세슘은 약 95% 이상 제거됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 방사능 폐수 속 세슘을 기존 흡착제보다 1만배 빠르고 99.1% 이상 제거할 수 있는 새로운 흡착제를 개발했다. 연구진은 세계 최고 수준의 속도와 효율로, 물 속 방사성 세슘을 신속하고 안전하게 정화할 수 있는 새로운 길이 열렸다고 전망했다. 한국원자력연구원은 양희만 박사팀이 속이 텅빈 '세슘 제거용 꽃모양 티타늄-페로시아나이드 나노흡착제' 개발에 성공했다고 28일 밝혔다. 이 흡착제는 원자력시설 사고시 발생하는 대량의 방사성 폐수나 원전 해체시 발생하는 강산성의 제염 공정 폐액을 처리할 때 활용 가능성이 높다. 양희만 박사는 "기존 흡착제에 비해 성능이 우수하고 적은 양으로도 대량의 방사성 폐수를 처리할 수 있어 폐액 처리 비용을 크게 줄일 수 있을 것"이라고 말했다. 양희만 박사팀이 개발한 나노흡착제는 기존 미립자 형태의 금속-페로시아나이드에 비해 세슘 흡착 속도가 1만배 빠르다. 일본 후쿠시마 사고 수습에 사용된 타이타노 실리케이트에 비해도 32배 빠른 속도를 보였다. 흡착 용량도 뛰어나다. 1g당 최대 454㎎의 세슘을 제거한다. 기존 금속-페로시아나이드 대비 3배, 타이타노 실리케이트 대비 1.7배 뛰어난 결과다. 이 나노흡착제는 실험실이 아닌 실제 환경에서 더욱 유용하다. 대표적 경쟁 이온인 칼륨이 5000ppm 이상 들어있는 폐수에서도 세슘을 선택하는 분배계수가 타이타노 실리케이트보다 261배 높았다. 해안에 자리잡는 원전의 특성상 바닷물에서 세슘을 제거하는 능력 또한 중요하다. 그런데 바닷물 속에서도 세슘을 99.1% 이상 제거하는데 성공했다. 이는 타이타노 실리케이트의 제거율 78.9% 보다 월등히 우수한 결과다. 현재 사용되는 세슘 흡착제 대부분은 pH1 이하의 강산성 폐수에서 흡착 성능이 떨어진다. 연구원 양희만 박사팀은 실제 현장 활용에 집중해 산성에 강한 티타늄을 사용했다. 티타늄과 특별한 형태 덕분에 강산성 폐수에서도 99.8% 이상의 세슘을 제거하는데 성공했다. 같은 티타늄을 사용한 타이타노 실리케이트의 81.3% 제거율보다도 월등히 우수한 결과이다. 원자력연구원이 개발한 티타늄-페로시아나이드 나노흡착제는 세슘 흡착 효율을 향상시키기 위해 특별한 구조로 만들어졌다. 세슘 흡착에 활용되지 않는 입자 내부는 빈 공간으로 만들어 무게를 줄이고, 입자 표면은 표면적이 큰 겹꽃 모양의 나노구조로 합성했다. 양 박사는 "제조가 쉽고 간편해 상용화의 필수조건인 대량생산도 가능하다"고 설명했다. 현재 국내 특허 출원 중이며, 미국, 일본, EU 등 해외 특허 출원을 준비하고 있다. 기술 이전을 통해 방사성 세슘을 제거해야 하는 실제 현장에 투입하는 것을 목표로 추진 중이다. 이번 연구결과는 지난 9일 화학공학 분야의 세계적 학술지인 '케미컬 엔지니어링 저널'에 게재됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자