"방사성요오드 99% 누출 차단" 천연물질, 국내 연구진이 발견

원자력硏 연구진, '공작석→마샤이트' 생성·변화 과정 발견

공작석이 방사성요오드를 흡수하며 단단한 마샤이트로 변신하는 개념도./사진제공=원자력연구원

지하 방사성 폐기물 처분장에서 방사성요오드가 누출됐을 때 이를 효과적으로 차단할 수 있는 물질이 국내 연구진에 의해 발견됐다.

6일 한국원자력연구원에 따르면, 이승엽·권장순 박사 연구팀은 지하 처분장 환경에서 천연광물 '공작석(malachite)'이 자연적으로 생성될 수 있다는 사실과 공작석이 방사성요오드를 흡수해 더 단단한 광물 '마샤이트(marshite)'로 변한다는 사실을 최초로 확인했다.

사용 후 핵연료의 지하 처분 과정에서는 아주 미미한 확률로 방사성요오드가 누출될 수 있다. 방사성 요오드는 우라늄, 세슘 등 다른 핵종들과 달리 음이온의 성질을 지녀 사용 후 핵 연료를 감싸는 점토질 완충재와 주변 암석.광물 표면에 거의 흡착되지 않고 빠르게 이동하는 특성을 지닌다. 이 때문에 연구자들은 방사성요오드 누출을 예방하기 위한 기술을 연구하고 있다.

우리나라는 사용 후 핵연료를 구리로 만든 용기로 감싸 지하 깊숙이 보관하는 방식을 고려 중이다. 연구진은 부식된 용기의 구리이온이 지하수의 탄산이온과 결합해 천연 탄산구리광물인 공작석이 만들어진다는 사실을 밝혀냈다.

이와 함께 공작석이 산화환원 반응으로 지하수의 다양한 음이온 중 방사성요오드만 선택적으로 흡수해 마샤이트 광물로 변하는 현상도 발견했다. 연구진은 "변화가 워낙 극적이라 마치 트랜스포머 로봇과 같이 '변신'한다"고 표현했다.

생성된 마샤이트는 지하 환경에서 안정적인 상태를 유지하며, 방사성요오드를 꾸준히 흡수하면 지속적으로 결정이 성장할 수 있다. 이에 따라 공작석을 이용하면 처분장 밖으로 흘러나갈 수 있는 방사성요오드를 99% 이상 영구히 붙잡아 둘 수 있다. 처분장 환경에서 추가적인 물리·화학적 조치 없이 친환경적으로 방사성요오드를 차단하는 방안을 찾아낸 셈이다.

연구를 진행한 권장순 책임연구원(왼쪽), 이승엽 책임연구원이 공작석 샘플을 들고 있다./사진제공=원자력연구원

이승엽 박사는 "미래 건설될 지하처분장에서 이번 연구성과를 적용할 수 있도록 실제와 유사한 환경에서 실증 연구를 할 것"이라며 "현재 운영 중인 원전에서도 활용 가능한 새로운 방사성요오드 정화시스템을 개발할 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다.

이번 연구결과는 환경분야 국제학술지 '케모스피어'(Chemosphere) 제287호에 발표됐다.

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변휘 기자 hynews@mt.co.kr

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