방사성 폐기물, 오랫동안 안전하게 처리한다
방사성 폐기물, 오랫동안 안전하게 처리한다
  • 강지희
  • 승인 2019.11.20 18:00
  • 조회수 1671
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폐기물 처분은 언제나 힘이 든다. 출처: pixabay
폐기물 처분은 언제나 힘이 든다. 출처: pixabay

KAIST 원자력 및 양자공학과 류호진 교수 연구팀이 무려 반감기가 1천 500만 년인 방사성 요오드를 안정적으로 저장하고 처분할 수 있는 신소재 기술을 개발했습니다. 연구팀의 기술은 세라믹 소재의 저온소결 신기술을 이용한 건데요. 이 기술은 방사성 요오드 129(I-129)처럼 반감기가 매우 긴 휘발성 방사성 동위원소를 안전하게 고정할 수 있습니다. 덕분에 방사성 폐기물의 장기 처분 안전성을 높일 수 있을 것으로 기대됩니다. 해당 연구 논문은 <Journal of Hazardous Materials>에 게재됐습니다.

 

처리하기 까다로운 요오드 129

 

동위원소 생산시설이나 사용 후 핵연료 처리시설에서 발생하는 방사성 핵종 중 반감기가 매우 긴 원소들은 안전하게 포집한 후 처분해야 합니다. 처분하기 위해서는 방사성 원소들과 화학적 결합력이 우수하면서 내구성과 안정성이 높은 매질을 사용해야 하죠. 현재 고준위 폐기물의 처분을 위해 유리 등의 매질을 사용하고 있습니다. 하지만 끓는 점이 낮은 요오드는 고온의 용융 공정에서 휘발되면서 대기로 유출될 가능성이 내구성과 안정성이 높은 매질을 사용해야 하죠. 현재 고준위 폐기물의 처분을 위해 유리 등의 매질을 사용하고 있습니다. 하지만 끓는 점이 낮은 요오드는 고온의 용융 공정에서 휘발되면서 대기로 유출될 가능성이 존재합니다.

 

특히 요오드 129(I-129)는 반감기가 1천 500만 년 이상입니다. 이렇게 수명이 긴 방사성 동위원소를 처리하기 위해서는 장기간 처분할 수 있는 방사성 폐기물 고화체의 제조공정 및 신소재 개발이 필수적입니다.

저온 소결에 의한 세라믹 소결 기술 개요
저온 소결에 의한 세라믹 소결 기술 개요. 출처: KAIST

'고온'말고 '저온'에서

 

방사성폐기물 고화체용 신소재 개발을 선도하는 미국, 유럽 등에서는 매질을 개발할 때 고온에서의 소결 공정을 이용합니다. 반면 이용류 교수 연구팀은 300도 미만에서 치밀화될 수 있는 저온 소결 공정을 이용해 세라믹 매질을 개발했습니다. 연구팀의 매질은 요오드가 함유된 소달라이트 세라믹 매질인데요. 연구팀의 매질은 화학적 안정성을 높이는 데 성공했습니다.

 

연구팀의 기술은 최근 미국을 중심으로 발표되고 있는 용매 기반 저온 소결 공정과 달리 용매를 사용하지 않는 친환경적인 저온 소결 공정입니다. 연구팀은 관련 기술의 특허 출원 및 등록에 성공했습니다. 연구팀은 방사성 요오드 처분용 세라믹 재료 외에도 방사성 이온 제염 및 환경 복원을 위한 세라믹 신소재의 저온 소결 기술을 고도화하는 연구를 계속 진행할 예정입니다. 

류호진 교수, 무흐무드 하산 박사
류호진 교수, 무흐무드 하산 박사. 출처: KAIST

류호진 교수는 "전통적으로 1천 도 이상 고온에서 소결되던 세라믹 재료를 300도 미만의 매우 낮은 온도에서도 치밀화 할 수 있음을 증명했다"며 "원자력 분야 외에도 바이오 임플란트 소재, 연료전지 전해질 등 다양한 첨단 분야에서 저온 소결 기술을 적용할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했습니다.

 

##참고자료##

 


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