한국연구재단은 한국해양대 윤지호 교수와 강원대 차민준 교수 연구팀이 한국기초과학지원연구원, 한국해양과학기술원과 공동으로 방사성 폐수에서 방사성 화학물질을 제거하고 깨끗한 물을 회수할 수 있는 '가스하이드레이트 기반 담수화기술'을 개발했다고 12일 밝혔다.
방사성 폐수에서 방사성이온 제거와 담수회수를 위한 가스하이드레이트 기반 담수화 기술공정. 한국연구재단 일본이 후쿠시마 원전사고 오염수를 정화하는 다핵종제거설비(ALPS)는 62종 방사성핵종 제거를 위해 16기에 이르는 거대시설을 가동하고도 많은 양의 2차 폐기물을 방출한다.
때문에 환경적으로 지속가능하면서도 경제적 방법으로 방사성 폐수 문제에 대응할 수 있는 처리공정이 필요하다.
공동연구팀은 방사성 폐수에 가스하이드레이트를 형성시켜 폐수를 제거하는 동시에 담수를 회수하는 공정을 개발했다.
가스하이드레이트는 물과 가스가 결합된 화합물로, 수소 결합으로 연결된 물 분자 동공에 작은 객체 분자가 포접된 고체물질이다.
연구팀은 천연가스가 가스하이드레이트 결정체로 어는 과정에서 오염물이 배제되는 원리에 주목했다.
이에 연구팀은 방사성 폐수 속에 가스하이드레이트가 존재할 수 있는 온도와 압력의 영역을 조사한 결과 방사성 이온은 가스하이드레이트 결정구조에 영향을 주지 않음을 확인했다.
또 이같이 방사성이온이 가스하이드레이트 동공에 포접되지 않는 이온배척 현상을 고체 자기공명 분광법으로 규명했다.
방사성 폐수로부터 형성된 가스하이드레이트 SEM-EDS 이미지. 한국연구재단 이렇게 개발한 가스하이드레이트 기반 담수화 공정은 최대 99% 제거율로 세슘과 스트론튬 등 방사성 이온을 분리할 수 있었다.
윤 교수는 “이번에 개발한 기술은 물과 저분자가스 같은 자연에서 얻을 수 있는 재료로 간단한 공정단계에서 작동이 가능하다”며 “차후 원전 해체뿐 아니라 다양한 산업에서 발생하는 방사성 폐수처리에 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다.
한편 이번 연구결과는 국제학술지 ‘인바이런멘탈 사이언스·테크놀로지(ES&T)’ 4월 9일자 표지논문으로 선정됐다.
ES&T 4월 9일자 표지. 한국연구재단 대덕특구=이재형 기자 jh@kukinews.com
