[과학을 읽다]"세슘, 꼼짝마!"…흡착하는 나노자석

방사성 오염 제거에 이용 가능

▲자성나노입자응집체 표면에 육면체 구조의 프러시안 블루(PB)가 코팅된 모습.[사진제공=한국원자력연구원]

[아시아경제 정종오 기자] 방사성 세슘을 흡착하는 나노자석이 개발됐습니다. 후쿠시마 원전사고 이후 방사성 세슘 오염에 대한 관심이 높아진 가운데 국내 연구팀이 자기장을 이용해 자연환경에 방출된 세슘만을 선택적으로 제거할 수 있는 흡착제를 내놓았습니다.

방사성 세슘(137Cs)은 핵실험이나 원전 운영 중 우라늄 핵분열 과정에서 인공적으로 얻어지는 방사성 물질입니다. 반감기가 약 30년에 이릅니다. 칼륨이온과 유사한 체내 거동 성질을 가져 인체 내 흡수 될 경우 장기와 근육에 쉽게 축적돼 전신마비, 골수암 등 다양한 질병을 일으킵니다. 수중에 퍼진 세슘을 제거하기 위한 다양한 흡착제가 연구되고 있습니다. 사용 후 회수가 어려워 흡착제의 확산과 축적에 따른 2차 환경오염의 문제점이 제기돼 왔습니다. 최근 외부 자기장이 있을 때에만 강한 자성을 가져 대형 필터 등 별도의 회수 시스템 없이도 회수가 가능한 자성입자를 활용한 세슘 흡착제 연구가 활발히 진행되고 있는데 여전히 낮은 회수율과 제거율 개선이 과제입니다.

국내 연구팀이 개발한 기술의 핵심은 자성 나노입자들이 결집된 나노입자 응집체에 프로시안 블루를 성장시키는 것입니다. 약한 자성을 가지는 단일 자성 나노입자들을 결집시켜 강한 자성을 가지는 나노입자 덩어리를 제조했습니다. 이후 표면에 세슘에 대한 선택적 흡착이 가능한 프로시안 블루의 형성과 성장을 조절할 수 있는 합성법을 개발했습니다.

개발된 흡착제는 기존 흡착제에 2배 이상의 자성 값을 가져 기존 대비 향상된 회수 능력을 보였습니다. 입자 당 프러시안 블루의 합량이 증가해 흡착 능력 또한 높아졌습니다. 실험 결과 흡착제 10㎎으로 오염수 100㎖에서 99.76% 제거능력을 나타냈습니다. 이번 연구는 한국원자력연구원(원장 김종경) 원전제염해체기술개발부 양희만 박사팀이 수행했습니다. 국내 특허 출원 중이며 기술이전을 통해 앞으로 이 물질의 대량 생산 방법을 개발, 방사성 세슘을 제거해야 하는 실제 현장에 투입하는 것을 목표로 하고 있습니다. 원전 운영 중 발생하는 방사성 액체 폐기물 처리 뿐 아니라 원전사고 때 대량의 오염수(강, 지하수, 해수), 일반 오염수에 대한 정화 소재로 직접 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

양희만 박사는 "개발된 흡착제 제조기술을 활용해 국내 원전을 해체할 때 발생하는 방사성 오염 건축물 표면의 오염원을 제거하기 위한 하이드로겔 기반 코팅제를 개발 중으로 방사성 고체 폐기물의 발생량을 현저히 줄이는 것이 가능할 것으로 기대된다"고 말했습니다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr