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보도자료

10 처분 어려운 원전 폐이온교환수지, 안전하게 굳혀 처분길 연다
작성일
2026.09.23
조회수
99

- 원자력연, 폐이온교환수지 탄화처리 고형화 기술 ㈜그린방사선에 이전 -

- 탄화 폐수지 40% 넣어도 처분 인수기준 충족  -


□ 마땅한 처분 방법이 없어 원전 내에 임시 보관해 온 방사성 폐이온교환수지를 안전하게 굳혀 처분할 수 있는 기술이 개발됐다.


사진 1. 탄화처리된 폐이온교환수지의 사진(좌) 탄화처리 전 폐수지, (우) 탄화처리 후 폐수지


□ 한국원자력연구원 원자력시설청정기술개발부 임승주 박사 연구팀은 원전에서 발생하는 방사성 폐이온교환수지를 탄화한 뒤 시멘트나 지오폴리머*를 이용해 고체 형태로 만드는 기술을 개발해 ()그린방사선(대표이사 박승철)에 이전했다고 23일 밝혔다. 액기술료 1억 원과 매출액 2%를 경상기술료로 받는 조건이다.

   * 지오폴리머: 알루미늄과 규소 등을 포함한 무기물질을 반응시켜 만든 결합재로, 시멘트처럼 폐기물을 단단하게 굳히는 데 사용할 수 있다.

 ㅇ ()그린방사선은 원자력발전소의 방사성폐기물·방사선·방사화학 기술개발 및 기술서비스를 제공하는 연구원의 Family 기업이다. 이번 기술을 활용해 폐이온교환수지의 고형화 처리 사업에도 진출할 예정이다.



 사진 2. () 탄화폐수지가 포함된 시멘트 고화체 () 탄화폐수지가 포함된 지오폴리머 고화체


원전은 정상 운전이나 해체 과정에서 시설과 설비에 묻은 방사성물질을 제거하는 제염 작업을 한다. 이 과정에서 발생하는 폐액 속 방사성물질은 이온교환수지라는 필터 소재를 이용해 걸러낸다. 방사성물질을 흡착해 더 이상 사용할 수 없게 된 이온교환수지를 ‘방사성 폐이온교환수지(폐수지)’라고 한다. 이렇게 발생한 폐수지는 반드시 시멘트 등으로 고형화한 후 최종 처분되어야 한다.

 ㅇ 그러나 폐수지는 물을 쉽게 흡수하고 팽창하는 성질이 있어 그대로 시멘트 등과 섞어 굳히기 어렵다. 폐수지를 많이 넣으면 고체 내부에 균열이 생겨 경주 중·저준위 방사성폐기물 처분시설의 인수기준을 충족하기 어렵기 때문이다.

 ㅇ 반대로 균열을 막기 위해 폐수지를 적게 넣으면 만들어야 하는 고체 폐기물의 양이 늘어나 최종 처분 부피와 비용이 커진다. 이와 같은 문제로 현재 폐수지는 마땅한 처분 방법 없이 원전 내 임시 보관되고 있다.



사진 3. 원자력연구원 손성준 선임연구원이 탄화폐수지가 포함된 시멘트 고화체의 압축 강도를 측정하고 있다.


연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 폐수지를 산소가 없는 환경에서 가열해 열분해하는 탄화 기술을 적용했다. 적절한 온도와 처리 조건을 찾아 물을 흡수해 부푸는 현상을 억제했다.

 ㅇ 탄화한 폐수지를 고화체 전체 무게의 40%까지 넣어 시멘트와 지오폴리머로 각각 굳혔다. 그결과 경주 방폐장의 주요 폐기물 인수기준인 압축·열순환·침수·침출·유리수 시험 기준을 모두 충족하였다.

 ㅇ 특히 시멘트 등을 전체 무게의 60%까지 추가해 고화체를 만들었을 때도 최종 부피는 탄화 폐수지 자체의 부피보다 20% 이내로만 증가했다. , 고형화 과정에서 늘어나는 최종 처분 부피를 최소화한 것이다.

 ㅇ 고화체에서 방사성물질이 외부로 빠져나오는 정도를 평가한 시험에서도 기준을 충족했다 시멘트와 지오폴리머 고화체의 세슘 침출지수*는 각각 9.1810.41, 코발트 침출지수는 10.4313.77로 모두 처분 인수기준 6.0을 넘어 방사성핵종이 침출되어 확산될 위험이 없음을 확인하였다.

    *  침출지수: 방사성폐기물 고화체가 빗물이나 지하수에 노출되는 경우를 고려하여 방사성물질이 외부로 침출되어 유출되는지 여부를 시험하며, 시험결과 침출지수 6.0 이상일 때 인수기준을 만족한다.


사진 4. 한국원자력연구원이 원전에서 발생하는 방사성 폐이온교환수지를 탄화한 뒤 시멘트나 지오폴리머를 이용해 고체 형태로 만드는 기술을 개발해 ()그린방사선에 이전했다.

(사진 중앙 좌측) ()그린방사선 박승철 대표이사, (사진 중앙 우측) 한국원자력연구원 임인철 원장 직무대행


□ 이번 기술개발은 아직 전 세계적으로 뚜렷한 처리 방안이 없는 방사성 폐수지의 처리 및 처분 솔루션을 제시했다는데 의의가 있다. 또한, 폐수지 고화체의 부피와 처분비용을 줄이는 동시에 안전성도 높아 원전 해체 현장에도 적극 활용될 전망이다.


□ 이번 성과는 기후에너지환경부 에너지기술개발사업의 지원을 받아 진행되었다. 현재 국내 특허 출원을 마쳤으며 미국, 일본, 유럽, 중국, UAE 등 국외 특허 출원을 앞두고 있다.


□ 임승주 박사는 “이번 기술은 처리가 까다로운 방사성 폐수지를 탄화해 안정적으로 고체화하고, 최종 처분해야 할 폐기물의 부피와 비용을 줄일 수 있다는 데 의미가 있다”고 밝혔다. 연구를 함께한 손성준 박사는 “향후 다양한 방폐물을 대상으로 장기 처분 건전성과 현장 적용성을 검증하여 실용적인 처분기술로 발전시키겠다”며 포부를 밝혔다.

Tag
#폐이온교환수지 #탄화처리 #기술이전
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최종수정일2023.02.01

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