일본 킨키대학 공학부의 연구팀은 오염수에서 방사성 세슘 등의 방사성 물질을 효율적으로 제거하는 방법 및 장치를 개발, 특허 출원을 실시했다. 이 장치는 전기 분해 수조에 설치한 다공질 알루미늄으로 구성된 전극 내부에 오염수에 포함된 방사성 금속 이온을 전기 화학적으로 흡장하고 고착시켜 높은 회수율은 물론 장기적으로 안정적인 보존이 가능한 상태에서 방사성 물질을 제거할 수 있다.

연구팀은 극장의 흡음재 등에 이용되고 있는 범용적이고 저렴한 다공질 금속 패널(공극률 48%)에 착안해 다공질 알루미늄으로 이루어진 전극을 이용해, 세슘 수용액에서 세슘 이온의 회수에 대해 조사했다. 전극에 전압을 가하면 즉시 전기 흡장되며, 그 흡장 속도는 전극에 가해지는 전압과 그 전극 면적에 비례해 증가하고, 또한 다공질 알루미늄의 세슘 흡장 능력은 비가역성(어떤 변화가 일어난 후 어떤 조건을 더하여도 원상태로 돌아오지 않는다)임을 발견하고, 이들을 활용한 장치에 의해 높은 회수율은 물론, 장기 보존이 가능한 상태에서 방사성 물질을 제거하는 방법의 확립에 성공했다.

다공질 알루미늄 전극의 최대 세슘 흡장량을 알아보기 위해 30ppm의 세슘 수용액을 사용하여 주어진 조건 하에서 모두 4회에 걸쳐 흡장 실험을 거듭한 결과, 4차례 모두 96% 이상의 흡장치를 나타내 총량 5.87mg의 세슘의 흡장이 확인되었다. 이것은 계산량인 6mg에 대해 그 97.8%가 회수된 것이다. 전극 단위 면적당으로는 4.07GBq/cm2의 방사능 양에 해당되며, 또한, 반복함으로써 보다 높은 흡장량을 발휘할 수 있다. 스트론튬에 대해서도 동등한 효과가 확인되었다.

본 개발을 응용하면, 제염 후 전해조에서 꺼낸 전극을 분쇄하고 용기에 충전해 가열·가압함으로써 견고한 상태로 보관이 가능하며, 중간 저장을 위한 광대한 보관 장소를 확보할 필요가 없다.

도쿄 전력 후쿠시마 제1원자력 발전소에서는 지금도 오염된 물이 계속 발생되고 있으며, 그 오염수 처리에 방사성 물질을 제거하는 장치가 가동되고 있다. 그러나, 현재의 처리 능력으로는 오염수 저장 탱크의 증설은 불가피해 광대한 보관 장소를 확보할 필요가 있고, 제염 기술의 근본적인 변화도 급선무이다. 본 개발은 도쿄전력 후쿠시마 제1원자력 발전소 사고 현장에서 오염수 대책에 유효한 기술로서 기대된다.

[용어설명]
1) 방사성 세슘
도쿄 전력 후쿠시마 제1원자력 발전소 사고로 방출된 방사성 동위 원소. 방사선을 방출하고 방사성 붕괴를 일으키는 능력을 가진다.
2) 다공질 알루미늄
다수의 다공을 가진 새로운 금속 재료. 다공질로서의 특징과 금속의 특성을 겸비
3) 스트론튬
도쿄 전력 후쿠시마 제1원자력 발전소 사고로 방출된 방사성 물질로, 세슘 마찬가지로 환경 중에 방출된 스트론튬의 제염이 급선무이다.

 

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 3월 24일]