원자력연구원, 원전 '폐수지' 처리 상용 규모 공정 실증 세계 첫 성공

한국원자력연구원은 선진핵주기기술개발부 박환서 박사 연구팀이 세계 최초, 최대 용량의 중수로 폐수지 처리 상용규모 실증에 성공했다고 15일 밝혔다.

폐수지는 중수 등의 액체를 처리하는 과정에서 방사성 핵종을 제거할 때 사용한 이온교환수지인데, 방사성동위원소인 탄소-14(14C)를 포함하고 있다. 국내 월성원전과 같은 중수로에서는 중준위 방사성폐기물인 폐수지가 발생한다.

하지만 폐수지는 방사능 농도가 높고 양이 많아 경주 방사성폐기물 처분장에 처분하는 것이 불가능하다.

연구팀은 2018년 개발한 '마이크로파 조사를 통한 폐수지 처리 원천기술'을 바탕으로 상용규모 공정(100kg/batch)을 만들어 월성발전소에 보관 중인 폐수지를 처리, 고가의 방사성동위원소 탄소-14를 99% 분리·저감해 회수했다.

이번 실증은 세계 최초로 안전성을 확인받고 인허가를 거쳐 실제 사용한 폐수지를 상용규모로 처리에 성공한 것이라고 연구원은 설명했다.

중수로를 운영하는 캐나다, 중국, 인도 등에서는 실험실 규모에서 실증하는 단계인데, 우리 연구팀은 폐수지 내 탄소-14를 효과적으로 회수하기 위해 마이크로파에 주목했다.

마치 전자레인지의 마이크로파가 음식물을 조사해 운동에너지를 발생시켜 음식물을 데우듯, 폐수지를 2시간 정도 마이크로파로 조사하면 화학 반응이 일어나 탄소-14가 약 99% 분리되는 것을 확인했다.

연구팀은 냉장고 크기 정도의 마이크로파 조사 반응기를 발전소 내부에 설치해 이를 실증했다.

조사가 진행되는 동안 폐수지의 탄소-14가 장치 내부에서 가스 형태로 발생하고, 이를 흡착장치로 흘려보내 탄소-14를 회수했다. 남은 폐수지는 저준위 폐기물로 분류해 경주처분장에 보낸다.

박환서 박사는 "국내 중수로 원전에 보관된 폐수지에 포함된 많은 양의 탄소-14 는 1조원 이상의 가치를 지닌다"며 "전량 수입에 의존하던 고가의 동위원소를 직접 회수해 국내 산업에 활용하거나 외국에 수출하는 길이 열렸다"고 말했다.

폐수지에서 회수한 탄소-14는 농축 과정 한 번만 거치면 의약품 개발 등에 사용되는 표지화합물의 원료물질로도 활용할 수 있다.

이번 공정 개발에는 선광티엔에스, 울산과학기술원이 함께 했다.

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대전CBS 지영한 기자 younghan@cbs.co.kr

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