방사능 오염수 속 우라늄을 걸러낸다

원자력연구원, 우라늄 흡착 신소재 개발
흡착제 1g당 우라늄 136mg 달라붙게 해
우라늄 회수, 방사능 오염수 관리에 활용

원자력연구원 노혜란 박사(왼쪽)가 김종윤 박사와 함께 우라늄 흡착 성능이 우수한 하이브리드 나노 신소재를 만들고 있다. 원자력연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국원자력연구원 방사화학기술개발부 김종윤 박사팀이 방사능 오염수에 있는 우라늄을 걸러내는 신소재를 개발했다.

24일 원자력연구원에 따르면 이 신소재로 만든 흡착제는 1g당 우라늄 136㎎을 처리할 수 있다. 이는 현재 수입해 사용하는 제품의 최고 성능과 동일한 수분이다.

우라늄은 자연 상태에서 다양한 물질에 녹아 있고, 방사성폐기물에도 다량 있어 효과적으로 추출해 회수하는 것이 매우 중요하다. 우라늄 추출은 일반적으로 흡착제를 사용해 이뤄지는데, 상용화된 흡착제는 현재 해외 수입에 의존하고 있다.

원자력연구원 임상호 방사화학기술개발부장은 "이 기술은 우라늄 자원 회수, 방사성 물질로 오염된 폐수 관리뿐 아니라 촉매제, 약물전달물질 등 다양한 분야에서 활용할 수 있는 원천기술이 될 것"이라며, "앞으로 대규모 생산 및 상용화를 위한 연구를 지속하겠다"고 말했다.

연구진이 만든 흡착제는 흡착제에 사용되는 실리카(이산화규소) 물질에 유기인산계 화합물(HDEHP)을 결합했다. 이때 특정 구조를 가진 주형 물질을 섞어 원하는 형태와 크기의 물질을 합성하는 주형합성법을 활용했다.

연구진은 "간단히 합성할 수 있어 경제적이며, 후처리 공정이 없어 폐기물을 획기적으로 줄여 환경친화적이라는 강점도 가진다"고 설명했다.

또한, 주형 물질을 500도 이상의 고온에서 연소하거나 유독성 용매로 제거해야 하는 기존 방식과 달리, 주형 물질 HDEHP를 제거하지 않고, 용액에 넣어 가열하는 수열반응으로 간단하게 하이브리드 소재를 합성한다.

이를 통해 기존 방식으로는 만들어내기 어려웠던 10~100마이크로미터(μm)의 균일한 입자를 가지면서, 기공 크기까지 원하는대로 만들었다.
특히, 이 소재는 표면적이 넓고, 흡착할 물질이 기공 내로 잘 들어가서 강하게 붙잡아 둘 수 있는 2~50나노미터(nm) 크기의 메조기공을 효율적으로 만들 수 있다. HDEHP 농도와 반응 온도를 높일수록 메조기공의 크기가 커지는데, 그 수준을 쉽게 제어할 수 있다.

한편, 연구진은 이번에 개발한 우라늄 흡착 소재를 국제학술지인 '분리정제기술(Separation and Purification Technology)'에 발표했다.

[e-mail] 김만기 기자