- 원자력硏 박찬우 박사팀, 유영ㆍ원격 이동제어 가능, 방사성 폐수 정화속도 60배 빨라

[헤럴드경제=구본혁 기자] 후쿠시마원전 사고 이후 방사성 폐수의 안전한 처리 방법에 대한 관심이 커지고 있는 가운데, 국내 연구진이 방사성 폐수 속에서 세슘만 제거할 수 있는 미세 수중로봇을 개발했다.

한국원자력연구원은 해체기술연구부 박찬우 박사팀이 원격 제어로 방사성 폐수 속을 유영하면서 세슘을 감지ㆍ제거하는 화학적 미세 수중로봇을 개발했다고 19일 밝혔다.

방사성 폐수는 원자력시설의 운영ㆍ사고 등 다양한 상황에서 발생할 수 있으며, 폐수 속에는 세슘, 코발트 등 다양한 핵종이 포함돼 있다.

이중에서도 방사성 세슘은 물에 잘 녹아 외부 유출 가능성이 높은 반면 제거가 까다롭고, 반감기도 30여년에 이른다. 또한 감마선을 방출하고 체내 흡수 시 근육 등에 축적될 수 있으며, 환경에 유출될 경우에는 장기간 생태계에 영향을 줄 수 있어 방사성 폐수 정화 과정에서 중요한 핵종 중의 하나다.

이번에 개발에 성공한 화학적 미세 수중로봇은 머리카락 두께의 1/10인 약 7㎛(마이크로미터) 크기로 육안으로는 파우더처럼 보인다.

방사성 폐수에 미세 로봇과 과산화수소를 함께 넣으면, 백금 촉매와 과산화수소가 화학적으로 반응하며 산소 방울이 생기는데, 이를 추진력으로 삼아 움직인다. 또 자성을 가진 니켈의 특성을 이용해 외부에서 자기장으로 로봇의 이동을 제어할 수도 있다.

미세 수중로봇은 물 속에서 이동하며 방사성 세슘을 빠른 속도로 제거할 수 있어, 움직이지 않는 기존의 수동형 흡착제에 비해 세슘 제거 속도가 60배 빠른 것으로 나타났다. 폐수 속에 세슘과 비슷한 특성을 가진 나트륨과 같은 경쟁 이온이 존재하는 경우에도 98% 이상의 세슘을 성공적으로 제거해 폐수 정화에 소요되는 시간을 크게 단축할 것으로 기대된다.

특히 이 로봇은 외부에서 자기장을 조절해 원격으로 제어할 수 있기 때문에 방사선 노출을 최소화할 수 있으며, 세슘 포획 후 미세 로봇만 회수해 방사성폐기물로 분리·처분할 수 있다.

박찬우 박사는 “미세 수중로봇은 방사성 폐수 처리에 획기적인 발전을 가져올 수 있을 뿐 아니라 수계 환경 정화, 산업 폐수 정화 등에도 활용할 수 있다”며 “보다 더 친환경적인 추진체를 개발하고 원격제어기술을 보완하는 등 2023년 상용화를 목표로 연구를 보완해나갈 계획”이라고 밝혔다.

이번 연구성과는 환경 분야 국제학술지 ‘유해물질 저널’ 5월호에 게재됐으며 관련 특허 등록도 마친 상태다.

nbgkoo@heraldcorp.com