□ 우라늄, 세슘, 코발트 등 토양과 콘크리트에 포함된 방사성 물질을 1개월 안에 최대 98%까지 제거할 수 있는 장치가 국내 연구진에 의해 개발돼, 일본 후쿠시마 원전 사고 등으로 인한 대규모 방사능 오염 지역 정화에 새로운 전기가 마련될 전망이다.

□ 한국원자력연구원(원장 정연호) 제염해체기술개발부 김계남 박사 팀은 교육과학기술부 원자력연구개발사업의 일환으로 방사능에 오염된 토양 또는 콘크리트에서 방사성 물질을 효율적으로 제거하면서도 폐액을 전혀 발생시키지 않아 2차 오염의 우려가 없는 ‘복합 동전기 제염(오염 제거) 장치’를 개발하는데 성공했다.

 ○ 김 박사 팀이 개발한 장치는 1개월 내에 세슘은 96%, 코발트와 우라늄은 98%까지 제거, 미국 등이 운용하고 있는 기존 장치의 ‘6개월 소요-80% 제거’보다 처리 기간은 대폭 줄이고 제염 효율은 획기적으로 향상시킨 게 특징이다. 또한 제염 과정에서 발생하는 폐액을 모두 재순환해서 사용함으로써 폐액이 전혀 발생하지 않는 것도 장점이다.

 ○ 이 장치로 처리한 토양 또는 콘크리트는 세슘과 코발트의 함유량이 0.1 Bq/g 이하, 우라늄 함유량은 0.4 Bq/g 이하로 낮아져 일반 폐기물로 처리가 가능할 만큼 깨끗해진다. 이번에 개발된 장치는 1.5×1.8×1.6 m(가로×세로×높이)의 장치 1개로 연간 200 리터 용량의 드럼 50개를 처리할 수 있는 실제 규모 장치로, 장치 20개를 라인으로 설치할 경우 연간 약 20만 리터(1,000 드럼)의 방사성 오염 토양 또는 콘크리트를 정화할 수 있다.

□ 김계남 박사 팀은 방사성 물질에 오염된 토양 및 콘크리트에 다량의 질산을 넣어 오염을 제거하는 ‘세척법’에 토양의 양쪽에 전극을 넣고 전압을 가해 전기 이동과 전기 삼투원리에 의해 (+)극을 띠는 방사성 물질을 음극으로 이동시켜 분리해내는 ‘동전기(electrokinetic) 제염법’을 복합해서 장치를 개발해냈다.

 ○ 김 박사 팀은 전극의 재질, 전압의 크기, 질산의 농도 등 각종 조건을 최적화함으로써 세계 최고 수준의 오염 제거 효율을 달성하는 데 성공했다. 완성된 장치는 오염된 토양(또는 콘크리트 분쇄물)을 1.0 몰(mole) 농도의 질산으로 세척하는 전처리 과정을 거친 뒤, 백금을 티타늄으로 코팅한 전극을 넣어 단위 면적당 20 ㎃, 14 V의 직류 전압을 가한 채로 1개월이 경과하면 세슘은 96%, 우라늄과 코발트는 98% 제거해낸다.

 ○ 기존 제염 장치(세슘은 약 50%, 우라늄-코발트는 80% 제거)보다 효율이 월등히 뛰어날 뿐 아니라, 기존에 6개월이 걸렸던 오염 제거 기간을 1개월로 단축 시켰으며 오염 물질을 슬러지화해서 걸러낸 뒤 질산 액을 100% 재활용함으로써 폐액이 전혀 발생하지 않도록 했다.

 ○ 기타 다른 방사능 오염 제거 방법들과 비교해도, 탁월한 장점을 갖는다.

□ 개발된 기술은 일본 후쿠시마 지역 같은 대규모 방사능 오염 지역의 토양 및 콘크리트 제염에 활용 가능할 뿐 아니라, 원자력 발전소 등 원자력 관련 시설의 방사능 오염 제거, 중화학 산업단지 등의 중금속 오염 제거에도 활용이 가능하다. 이와 관련, 김계남 한국원자력연구원 제염해체기술개발부 책임연구원은 “일본 홋카이도대 연구진과 공동 연구 방안을 협의하고 있다”고 밝혔다.