원자력硏, 사용후핵연료 처분 '벤토나이트' 대량생산 기술 확보

방폐물 처분 분야서 약 6천억 원 비용 절감 기대

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 수입에 의존하던 다목적 산업재 '벤토나이트'를 국산 기술로 고품질 대량 생산할 수 있는 공정이 개발됐다.

한국원자력연구원은 저장처분성능검증부 김봉주 박사가 국내산 저품질 벤토나이트를 외국산과 동등한 품질까지 높일 수 있는 생산공정 개발에 성공했다고 14일 밝혔다.

벤토나이트는 주변에서 볼 수 있는 점토의 일종으로, 물을 흡수하면 부피가 크게 팽창하는 특성을 지녀 토목 분야에서 방수재로 많이 사용된다.

불순물을 흡착해 제거하는 능력도 탁월해 정제 및 탈색, 건조제, 화장품과 의약품의 원료로도 사용되는 다목적 산업재다. 고준위폐기물인 사용후핵연료 처분 분야에서도 벤토나이트가 핵심 소재로 활용된다.

우리나라는 사용후핵연료를 지하 수백m 아래에 격리하는 심지층처분 방식을 고려 중이며 이 과정서 벤토나이트는 사용후핵연료를 담은 처분용기 주변에 완충재로 사용, 지하수 유입을 차단하고 방사성물질의 이동을 저지하는 역할을 담당할 수 있다.

벤토나이트의 방수 및 흡착 능력은 주성분 광물인 몬모릴로나이트 함량이 높을수록 우수해진다. 몬모릴로나이트는 천연 점토 자원으로 매우 얇은 층들이 쌓인 층상 구조를 지녀 다른 점토에 비해 층 사이로 물을 더 많이 흡수하고 팽창할 수 있다.

하지만 국내산 벤토나이트는 몬모릴로나이트 함량이 외국산에 비해 매우 낮아 산업적 활용에 한계가 있어 몬모릴로나이트 함량이 높은 고품질의 벤토나이트는 중국, 미국, 인도, 호주, 몽골 등 해외 수입에 의존했다.

이번에 연구팀은 습식 공정과 물리적 선별 공정으로 몬모릴로나이트 함량을 높이는 데 집중, 먼저 벤토나이트를 물과 섞어 슬러지를 만들고 초음파로 광물질 입자를 분산시켰다.

이후 슬러지에 미세기포를 투입해 가벼운 입자를 띄우는 부유선별 방식으로 비교적 가벼운 몬모릴로나이트 입자를 분리해 냈다.

이런 특수 공정으로 벤토나이트 내 몬모릴로나이트의 함량을 60%에서 94%까지 향상시키는 데 성공했다.

또 해당 공정을 연속해 고품질 벤토나이트를 대량 생산할 수 있는 부유 선별 장치를 개발해 실증 준비도 마쳤고 국내 및 일본, 프랑스, 캐나다, 중국 등에서 발명 특허로 등록했다.

향후 고준위폐기물 처분장 운영 시 완충재로 대량의 벤토나이트가 필요할 것으로 예상되며 이 경우 미국산 벤토나이트를 수입하지 않고 국산화 공정을 통해 자체 공급한다면 약 6000억 원의 비용 절감이 예상된다.

원자력연구원 주한규 원장은 "이번 공정 개발은 국내 원자력산업의 기술 선도력을 한층 강화하고 국제적 기술 경쟁력을 입증한 좋은 사례"라고 말했다.

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