후쿠시마 오염수 속 삼중수소, 이제 그래핀 한 장으로 차단 가능

엄우용 포스텍 첨단원자력공학부 교수팀
후쿠시마 방류 때 못 거른 삼중수소
이제 그래핀 한 장으로 걸러내

오염수 방류 직전인 2023년에 촬영된 후쿠시마 제1원자력발전소 내 보관 중인 오염수 보관 탱크 모습. 당시 오염수의 삼중수소는 걸러지지 않고 희석된 상태에서 방류됐다. [사진=연합뉴스]

일본이 후쿠시마 원전의 오염수를 방류한 지 2년이 됐다. 당시만 해도 후쿠시마 오염수가 정말 안전한지 사회적인 논쟁이 심했으며, 국내 일각에서는 반일 여론이 떠오르기도 했다.

당시 쟁점 중 하나는 삼중수소 방류가 안전하냐는 문제였다. 오염수에 들어있는 다핵종 방사성 물질은 일본 측이 마련한 다핵종제거설비(ALPS)로 처리할 수 있지만, 삼중수소까지 처리하는 기술은 없었다.

당시 방류 찬성 측은 “기준치 이하로 충분히 희석하면 괜찮다”고 주장했으나, 삼중수소가 걸러지지 않고 방류된 건 사실이다.

앞으로는 이런 걱정을 하지 않아도 괜찮게 됐다. 원전 폐수 속 삼중수소를 분리할 수 있는 기술이 나왔기 때문이다.

엄우용 포스텍 첨단원자력공학부‧환경공학부 교수팀은 방사성 폐수 속 삼중수소를 액체 상태에서 분리할 수 있는 그래핀 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

이번 연구는 후쿠시마 원전 오염수 등 전 세계 방사성 폐수 문제의 새로운 해결책으로 떠올랐다. 지금까지 삼중수소를 액체 상에서 제거하는 기술은 없었기 때문이다. 삼중수소는 매우 작은 입자이지만 인체에 유입되면 내부에서 방사선을 방출할 수 있어 위험하다.

연구진은 그래핀으로 삼중수소를 거르는 필터를 만들었다. 원자 한 겹 두께의 그래핀은 수소(양성자)만 통과시키고, 그보다 입자가 큰 삼중수소는 차단하는 분리 능력을 갖고 있다.

실험 결과, 가벼운 수소 이온은 막을 빠르게 통과하지만, 그보다 무거운 중수소와 삼중수소는 막을 통과하지 못하고 그 앞에 농축됐다.

이 기술은 원전 폐수처럼 상온 액체 상태에서도 삼중수소를 분리해낼 수 있다. 기존 기술들은 극저온의 기체 상태에서 약간의 삼중수소만을 분리해, 상용화 가능성이 떨어졌다.

엄 교수는 “이번 기술이 원자력과 핵융합 산업의 방사성 폐수 문제를 해결하고, 삼중수소를 활용하는 데 큰 도움이 될 것”이라고 전했다.

엄우용 포스텍 첨단원자력공학부‧환경공학부 교수. [사진=포스텍]