원자력연 "방사성 오염물질 제거 '3시간이면' 충분"

방사성 오염물질을 단시간에 제거하는 제염 코팅 기술이 국내에서 개발됐다. 이 기술은 방사성 물질을 다루는 과정에서 건물, 장비 등 표면에 흡착된 방사성 핵종을 제거하는 데 유용하게 쓰일 것으로 기대된다.

한국원자력연구원(원자력연)은 원자력시설청정기술개발부 양희만 박사 연구팀과 울산과학기술원(UNIST) 이동욱 교수팀이 공동으로 카테콜(catechol) 물질을 합성한 폴리우레탄(polyurethane) 기반의 '박리형 제염 코팅 기술'을 개발했다고 26일 밝혔다.

공동연구팀이 개발한 스프레이 형태의 '박리형 제염 코팅제'로 벽면에 흡착된 방사성 오염물질을 제거하는 실험이 진행되고 있다. 한국원자력연구원

카테콜은 홍합의 접착 단백질에서 유래한 화학 물질이다. 벤젠(C6H6) 고리에 알코올기(OH)가 두 개 붙어있는 페놀 종류로 다양한 표면에 강하게 부착할 수 있다.

공동연구팀이 개발한 제염 코팅제는 카테콜 물질을 폴리우레탄 고분자 사슬 말단에 합성해 강력한 접착력을 가진다. 코팅제를 방사성 오염 표면에 도포한 후 건조해 코팅층을 만들고, 이를 테이프처럼 벗겨내는 방식으로 방사성 물질을 신속하게 제거할 수 있다.

특히 이 코팅제는 기존의 상용 코팅제보다 방사성 오염물질 제거 효율이 높고, 소요 시간을 획기적으로 단축하는 등 성능이 월등하다.

실제 제염 코팅제의 방사성 동위원소 실험에서 스테인리스강 표면의 방사성 세슘 이온 제거 효율은 94.9%로, 상용 제품(93.8%)보다 높았다.

한국원자력연구원

무엇보다 상용 제품을 사용할 경우 작업에 24시간가량이 필요하지만, 공동연구팀이 개발한 제염 코팅제는 3시간이면 작업을 마무리할 수 있어 효율적이라는 평가다.

또 작은 구멍이 많은 시멘트 표면에서 코팅제 도포, 1시간 건조 및 박리 과정을 2회 반복했을 때 짧은 시간에도 불구하고, 제거 효율(13.1%)은 상용 코팅제(8.4%)보다 1.5배 높은 것으로 확인된다.

이러한 성능 향상은 카테콜 물질이 가진 강한 접착력과 코팅 내부 결합력 덕분에 오염된 입자와 표면을 효과적으로 포집할 수 있어 가능했다.

공동연구팀은 사용한 코팅 폐기물을 아세톤 용매로 다시 용해할 수 있다는 것도 확인됐다. 이는 방사성 오염물을 분리하고, 흡착제를 이용해 방사성 핵종을 제거함으로써 폐기물 저감과 소재 재활용 가능성을 높인다.

양 박사는 "이번 기술은 기존 제염 코팅보다 빠른 속도와 높은 제거 효율, 코팅 폐기물의 처리 및 재활용 가능성을 모두 제시했다는 점에서 의미가 크다"며 "원전 해체와 방사능 사고 대응 등 원자력 안전 분야에서 이 기술이 다양하게 활용될 수 있길 기대한다"고 말했다.

한편 이번 연구는 국방과학연구소 민군협력진흥원 민군겸용기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 이달 재료과학 분야 국제 학술지 '머터리얼즈 호라이즌스(Materials Horizons)' 온라인판에 게재됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr