- 원자력硏, 방사성 핵종 활용한 난분해성 폐액 처리기술 ㈜아크론에코에 이전 -

- 기존 처리시간 5시간서 3시간으로 단축, 폐기물량도 65% 이상 대폭 줄여 -

□ 각종 산업 시설이나 원전에서 제염 후 발생하는 난분해성 제염 폐액을 3시간 만에 처리할 수 있는 기술이 개발됐다.

사진 1. 한국원자력연구원이 개발한 핵종 나노촉매 이용 폐액처리 장치 시제품

□ 한국원자력연구원 해체기술개발부 임승주 박사 연구팀은 방사성 핵종 산화물을 나노촉매로 이용해 난분해성 제염 폐액을 처리하는 기술을 개발해 (주)아크론에코(대표이사 배덕관)에 이전했다고 2일 밝혔다. 정액기술료 2억 5천만 원과 매출액 3%를 경상기술료로 받는 조건이다.

 ㅇ (주)아크론에코는 원전 시설 배관, 기기 등에 고착된 방사성 오염물질을 제거하는 제염 전문 기업이다. 이번 기술을 활용해 난분해성 산업폐수 처리 사업에도 진출할 예정이다.

□ 제염 폐액은 원자력 시설의 제염 과정 중 발생하는 폐액으로, 방사성 핵종을 흡착하기 위해 사용한 난분해성 유기착화제가 포함돼있다.

 ㅇ 미국 등 선진국에서도 이 난분해성 제염 폐액을 마땅히 처리할 기술이 없어 폐액을 가열해 증발 농축 처리하거나 필터, 분리막, 이온교환수지를 이용하는 등 복잡한 과정을 거친다.

 ㅇ 현재 세계적으로 사용하고 있는 기술은 프랑스에서 개발한 HP-CORD UV라는 기술이다. 제염 공정에서 사용한 유기착화제를 자외선과 과산화수소로 분해한 후 이온교환수지를 이용해 처리한다. 그러나 이 기술은 유기착화제 90%를 처리하는데 5시간의 긴 처리시간이 필요한데다, 다량의 2차 폐기물이 발생한다.

< 사진 2. 나노촉매를 이용한 방사성 오염수 단계별 처리 사진.

(왼쪽부터) 미처리된 방사성 오염수, 촉매 반응 중인 방사성 오염수, 깨끗한 물과 방사성 핵종이 분리된 처리수, 최종 처리수 >

□ 반면, 연구팀이 개발한 ‘방사성 핵종 활용 나노촉매 폐액처리 기술’은 3시간 내에 폐액 98% 이상을 처리하는 성능을 보였다. 폐액을 처리하는 이온교환수지도 사용하지 않아 2차 폐기물 발생량도 기존 기술 대비 최대 65% 이상 대폭 줄였다.

 ㅇ 제염 폐액에는 난분해성 유기착화제뿐 아니라, 구리, 니켈 등의 방사성 핵종이 섞여있다. 연구팀은 기존에 2차 폐기물로만 생각했던 구리, 니켈 등의 방사성 핵종이 화학 반응성이 높은 것을 보고, 촉매로 재활용할 수 있겠다고 판단했다.

 ㅇ 이에 제염 폐액의 수소이온농도(pH)를 알칼리로 조절해 방사성 핵종을 핵종 산화물로 만들었다. 이 후 촉매 반응을 일으키는 과황산을 넣고, 방사성 핵종 산화물을 촉매로 이용하면 촉매가 난분해성 유기착화제를 이산화탄소와 물로 빠르게 분해한다. 결국 깨끗한 물과 가라앉은 방사성 핵종만 남는다.

 ㅇ 기존에도 난분해성 유기착화제를 제거하기 위해 금, 백금 등 금속산화물을 이용한 다양한 촉매가 개발된 바 있으나, 제조 단가가 매우 비싸고 제조 공정이 복잡해 산업현장에 적용하기 어려웠다.

 ㅇ 반면, 방사성 핵종 산화물은 제염 과정에서 나오는 부산물로 바로 만들 수 있어 제조 공정도 매우 단순하고 경제적이다.

사진 3. 핵종 나노촉매 이용 폐액처리 장치 공정도

□ 이번 성과는 과학기술정보통신부 원자력기술개발사업의 지원을 받아 진행됐다. 기초 기술개발부터 시작해 폐액처리 장치 시제품 제작, 공인시험 인증까지 마쳤다.

 ㅇ 현재 4건의 국내 특허 출원을 마쳤고, 미국, 유럽, UAE, 중국 등 국외 특허 출원을 앞두고 있다.

□ 연구원 임승주 책임연구원은 “국민 건강과 깨끗한 환경을 보전하기 위한 기술을 지속적으로 개발해 방사능 오염에 대한 우려를 불식시키는데 기여하겠다”라고 밝혔다.