KAIST, 방사성 요오드 처분 신소재 기술 개발

세라믹 소재 저온 소결 기술, 초장수명 요오드-129 처분 안정성↑

KAIST는 원자력및양자공학과 류호진 교수 연구팀이 매우 긴 수명의 방사성 요오드를 안정적으로 저장하고 처분할 수 있는 신소재 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

세라믹 소재의 저온 소결 신기술을 이용한 연구팀의 이번 기술은 방사성 요오드-129처럼 반감기가 매우 긴 휘발성 방사성 동위원소를 안전하게 고정할 수 있어 방사성폐기물의 장기처분 안전성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

연구결과는 환경공학 분야 국제 학술지 ‘유해물질저널(Journal of Hazardous Materials)’ 온라인판에 지난 11일자로 게재됐다.(논문명:Non-volatile immobilization of iodine by the cold-sintering of iodosodalite)

연구진에 따르면 동위원소 생산시설이나 사용 후 핵연료 처리시설에서 발생하는 방사성 핵종 중 반감기가 매우 긴 원소들을 안전하게 포집한 후 처분키 위해서는 방사성 원소들과 화학적 결합력이 우수하면서 내구성과 안정성이 높은 매질을 사용해야 한다.

현재 고준위 폐기물의 처분을 위해 유리 등의 매질을 사용하고 있으나 끓는점이 낮은 요오드는 고온의 용융공정에서 휘발되면서 대기로 유출될 가능성이 있다.

특히 요오드-129는 반감기가 1500만 년 이상으로 이런 초장수명 방사성 동위원소를 장기처분할 수 있는 방사성폐기물 고화체의 제조공정 및 신소재 개발이 필요하다.

류 교수팀은 방사성폐기물 고화체용 신소재 분야 선진국인 미국, 유럽이 시도 중인 고온에서의 소결 공정과는 달리 300℃ 미만에서 치밀화될 수 있는 저온 소결 공정을 이용해 세라믹 매질을 개발했다.

전통적으로 세라막 재료는 1000℃ 이상 고온에서 소결된다. 이 매질은 요오드가 함유된 소달라이트 세라믹 매질로 화학적 안정성도 높다.

또 연구팀의 기술은 기존 용매 기반 저온 소결 공정과 달리 용매를 사용하지 않는 친환경적인 고유의 저온 소결 공정으로 관련 기술의 특허등록에 성공했다.

향후 연구팀은 이번 기술개발을 기반으로 방사성 요오드 처분용 세라믹 재료 외에도 방사성 세슘 흡착용 세라믹 필터 등 방사성 이온 제염 및 환경 복원을 위한 세라믹 신소재의 저온 소결 기술을 고도화하기 위한 연구를 진행할 예정이다.

류 교수는 “전통적으로 1000℃ 이상 고온에서 소결되던 세라믹 재료를 300℃ 미만의 매우 낮은 온도에서도 치밀화 할 수 있음을 증명했다”며 “원자력 분야 외에도 바이오 임플란트 소재, 연료전지 전해질 등 다양한 첨단 분야에서 저온 소결 기술을 적용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

[대전=뉴시스]