화학연, 방사성 물질 제거 성능 280배↑ 흡착제 개발..SMR 확산에 기여

기술 개발 연구진. 사진 왼쪽부터 홍도영 책임연구원. 차가영 박사후연구원, 황영규 책임연구원.

국내 연구진이 원자력발전소 배기가스나 산업체, 병원 등에서 유출될 수 있는 방사성 요오드를 고습 환경에서 효과적으로 제거할 수 있는 화학소재 표면처리 기술을 개발했다. 차세대 에너지원으로 주목받는 소형모듈원전(SMR) 기술 개발 및 확산에도 도움이 될 전망이다. 방사성 폐기물 부피를 줄여, 처분 비용을 최대한 낮추는 것에도 기여한다.

한국화학연구원은 황영규·홍도영 연구원팀이 상용 탄소계 흡착제 대비 280배 높은 방사성 요오드 제거 성능을 확보해, 방사성 요오드 호흡기 침투를 막아주는 표면처리 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.

기체 방사성 폐기물 중 방사성 요오드는 극미량 배출되지만, 갑상선암 등을 유발할 수 있다. 최근 흡착제는 표면 구멍이 많아 표면적이 넓은 MOF(Metal-Organic Frameworks)를 독성가스 제거용 소재로 활용하고 있다. 하지만 MOF는 수분 노출시 성능이 급격히 감소한다는 한계점이 있다.

연구팀은 MOF 화학소재 표면을 화합물 처리해, 주요 누출 핵종인 메틸요오드 화합물을 고습 환경에서도 포획할 수 있는 화학소재를 개발했다. MOF 흡착제에 소수성을 부여 수분 접근을 차단했다. 그리고 활성 물질인 아민류를 이용해 메틸요오드 화합물 99.999% 이상 제거 성능을 약 11일 동안 유지했다. 이는 기존 상용 활성탄 흡착제 대비 280배 높은 제거 성능이다. 포름알데히드에 대해서도 기존 탄소계 흡착제 대비 5배 우수한 성능을 기록했다.

이미혜 원장은 “개발 기술은 독성가스로부터 취약한 산업인력 안전을 도모하고, 방사성물질 유출에 대한 잠재적 위험으로부터 국민 안전을 지킬 수 있어 큰 의미가 있다”며 “향후 탄소 중립 핵심 대안인 SMR 등 차세대 원전 기술 보급망에 안전핀 역할을 할 수 있을 것으로 전망한다”고 말했다.

이번 연구 성과는 환경과학 분야 JCR 상위 3.6% 저널인 유해물질 저널(Journal of Hazardous Materials), 화학공학 분야 상위 2.7% 저널인 화학공학 저널(Chemical Engineering Journal)에 논문을 발표하고 5건 특허를 등록하는 성과를 달성했다.

김영준기자 kyj85@etnews.com