물과 가스 얼려 방사성 오염수를 담수화한다

"가스하이드레이트를 활용한 방사성 폐수 처리기술 개발"

방사성 폐수로부터 방사성 이온 제거와 담수회수를 위한 가스하이드레이트 기반 담수화 기술 공정. 한국연구재단 제공

한국연구재단(이사장 이광복)은 한국해양대학교 윤지호 교수와 강원대학교 차민준 교수 연구팀이 한국기초과학지원연구원 및 한국해양과학기술원과 공동으로 방사성 폐수로부터 방사성 화학물질을 제거하는 동시에 깨끗한 물을 회수할 수 있는 가스하이드레이트 기반 담수화 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

가스하이드레이트(gas hydrate)는 물과 가스가 결합된 화합물을 말하는데 수소 결합으로 연결돼 있는 물 분자 동공에 작은 객체 분자가 포접돼 있는 고체 물질이다. 

수십 년 동안 원자력에너지는 인류에게 안정적으로 전기에너지를 공급해왔지만 방사성 폐수 처리는 여전히 큰 숙제로 남아있다.

이에 연구팀은 방사성 폐수 속에 가스하이드레이트를 형성시켜 방사성 폐수를 제거하는 동시에 담수를 회수하는 '하이드레이트 기반 담수화 공정'개발에 성공한 것이다.

연구팀은 먼저 방사성 폐수 속에 가스하이드레이트가 존재할 수 있는 온도와 압력의 영역을 조사한 결과, 방사성 이온은 가스하이드레이트의 결정 구조에 영향을 주지 않음을 확인했다.

이같이 방사성 이온이 가스하이드레이트 동공*에 포접되지 않는 이온배척 현상을 고체 자기공명 분광법을 이용해 규명해 냈다.

이렇게 개발한 가스하이드레이트 기반 담수화 기술공정에 의해 95~99%의 제거율로 세슘과 스트론튬 등 방사성 이온의 분리가 가능하다는 것을 이번 연구를 통해 처음으로 제시했다.

윤지호 교수는 "이번에 개발한 기술은 물과 저분자 가스와 같은 자연에서 얻을 수 있는 재료와 함께 간단한 공정 단계에 의해 작동이 가능하다"며, "차후 원전해체뿐만 아니라 다양한 산업에서 발생하는 방사성 폐수처리 등에 활용할 수 있다."고 설명했다.

이번 연구결과는 화공/환경분야 국제학술지인 '케미칼 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)', '저널 오브 헤저더스 머티리얼즈(Journal of Hazardous Materials)', '인바이런멘탈 사이언스·테크놀로지(Environmental Science & Technology, ES&T)'에 게재되었으며, 특히 ES&T에 게재된 결과는 그 중요성과 혁신성이 인정돼 표지논문으로 선정됐다.

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대전CBS 지영한 기자 younghan@cbs.co.kr

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