방사성 오염 건축물 제염 신기술 개발

방사성 실험실이나 원자력시설의 경우 건물 내 콘크리트와 같은 다공성 구조물은 소수성1)의 내방사성 에폭시 방호도장재로 코팅돼 있다. 이에 극미량의 친수성 방사성 핵종 이온이 건물 내부 표면으로 누출돼도 표면에 강하게 흡착되지 않고 계면활성제 등으로 구성된 제염용액이나, strippable coating 같은 표면제염코팅제로 쉽게 표면으로부터 제거가 가능하다.

하지만, 원전사고(1986년 체르노빌, 2011년 후쿠시마)와 같이 원자력 시설 외부로 누출된 방사성 핵종은 일반 도시건축물의 다공성 표면에 침투해 기존 제염기술로는 제거가 쉽지 않다. 이 때문에 다공성 건축물 표면 내 방사성 오염원을 효과적으로 제거하고 대면적의 오염지역을 신속하게 제염하면서도 방사성 폐기물의 발생량이 적은 새로운 표면제염기술이 필요하다.

최근 도시 지역 내 핵테러 대응을 위한 미국 Environmental Protection Agency(EPA) 기술보고서에 따르면, 기존 표면제염기술을 이용한 콘크리트 등의 다공성 오염 표면에 대한 방사성 세슘 제염 효율 평가 결과, 제염용액과 표면제염코팅제 모두 각각 대량의 2차 방사성 폐액 혹은 방사성 폐기물4)이 발생했다. 특히 제염코팅제의 경우, 제염 후 다공성 표면에 코팅제 잔존물이 남아 있는 문제점을 지적했다.

한국원자력연구원 양희만 박사가 방사성으로 오염된 표면에 액체 분사 방법으로 세슘을 쉽고 빠르게 제거할 수 있는 ‘하이드로겔(hydrogel) 기반의 표면제염 코팅제’를 개발하는데 성공했다.

현재의 제염 기술은 건물 표면에 제염 코팅제를 도포한 이후 직접 벗겨내거나 표면 자체를 깎아야하기 때문에 대단위 면적에 신속한 작업이 어렵고 대량의 방사성폐기물이 발생하는 문제가 있었다.


이번 연구는 표면제염 코팅제를 액체 형태로 뿌려서 신속하게 도포할 수 있으며, 세슘을 흡수하고 굳은 코팅제를 물로 쉽게 제거할 수 있어 방사성폐기물 발생을 크게 줄일 수 있다. ‘하이드로겔 기반 표면제염코팅제’는 친환경 고분자 화합물, 가교제를 첨가한 특수용액과 기존 세슘 흡착제를 혼합해 만들었다.

오염표면에 특수용액과 세슘 흡착제를 분사하면 하이드로겔 형태의 코팅제가 만들어지며, 세슘은 특수용액 속의 암모늄, 나트륨과 이온 교환돼 표면에서 제거되고 세슘 흡착제에 달라붙는다.

특수 장비 없이 일반적인 액체 분사장치로 분사·도포할 수 있어 광역 오염 지역에서도 쉽고 빠르게(분당 1.25㎡ 속도) 사용할 수 있다. 또한 현재 가장 널리 사용되고 있는 박리형 표면제염코팅제보다 2배 이상 우수한 제염 성능을 확인했다.

특히, 물 세척만으로 표면제염 코팅제의 특수 용액과 세슘 흡착제를 분리시키는데 세계 최초로 성공했다. 세슘 흡착제는 여과나 자석으로 선별 분리해 방사성 폐기물로 처분하고, 나머지 용액은 일반 폐수로 처리 가능하기 때문에 방사성폐기물의 발생량을 획기적으로 줄일 수 있다. 세슘 흡착제 대신 다른 핵종별 흡착제를 사용하면 세슘 외 다양한 방사성 핵종을 제거할 수도 있다.

이번 연구는 과기정통부 '원자력기술개발사업'의 지원을 받았다.,국내(2월)와 일본(7월)에 특허 등록을 마치고, 미국에서도 특허 등록을 심사 중에 있다.


연구를 이끈 양희만 박사는 “이번 연구결과는 방사능 물질이 누출되는 사고 시에도 오염된 건물의 제염을 신속하고 광범위하게 할 수 있는 원천 기술을 개발한 것”이라며, “액체나 물로 쉽게 다루고, 방사성폐기물 발생량을 줄여서 현장 활용성을 높인 만큼 실제 오염 현장에 투입하는 것을 목표로 기술 이전을 추진 중”이라고 밝혔다.