방사성 폐수 속 세슘만 제거..화학적 미세 수중로봇 개발

■ 원자력硏 박찬우 박사팀

머리카락 1/10 크기..자기장으로 제어

기존 수동형보다 제거속도 60배 빨라

국내 연구진이 방사성 폐수를 헤엄치며 방사성 물질인 세슘만 제거하는 화학적 미세 수중로봇을 개발했다.

한국원자력연구원(원장 박원석)은 박찬우 해체기술연구부 박사팀이 원격 제어로 방사성 폐수를 유영하며 세슘을 감지·제거하는 화학적 미세 수중로봇을 개발했다고 19일 밝혔다.

방사성 폐수에는 세슘·코발트 등 다양한 핵종이 포함돼 있는데 이 중 방사성 세슘은 물에 잘 녹아 유출 우려가 높고 제거도 까다롭다. 반감기도 30여년에 이르는데 감마선을 방출하고 체내 흡수 시 근육 등에 축적될 수 있다. 유출되면 환경 생태계에 장기간 악영향을 준다. 하지만 세슘 제거에 사용되는 흡착제의 경우 안전을 위해 까다로운 준비가 필요하고 흡작체와 설비가 폐기물로 남게 된다.



원자력연구원이 개발한 화학적 미세 수중로봇은 방사성 세슘을 빠른 속도로 제거할 수 있어 움직이지 않는 기존의 수동형 흡착제에 비해 세슘 제거 속도가 60배나 빠르다. 폐수에 세슘과 비슷한 특성을 가진 나트륨과 같은 경쟁 이온이 존재하더라도 98% 이상 세슘 제거율을 보였다.

이 로봇은 머리카락 두께의 10분의1인 약 7㎛(마이크로미터) 크기여서 육안으로는 파우더처럼 보인다. 세슘을 흡착하는 페로시안화구리(copper ferrocyanide)를 입힌 이산화규소 마이크로입자가 기본 몸체로 입자의 한쪽 면에 백금 촉매와 니켈을 코팅해 운동 능력을 갖췄다. 방사성 폐수에 미세 로봇과 과산화수소를 함께 넣으면 백금 촉매와 과산화수소가 화학적으로 반응하며 산소 방울이 생기는데 이를 추진력으로 삼아 움직인다. 자성을 가진 니켈의 특성을 이용해 외부에서 자기장으로 로봇의 이동을 제어할 수도 있다.

박찬우 박사는 “이 로봇은 자기장을 조절해 원격으로 제어할 수 있어 방사선 노출을 최소화할 수 있다. 세슘 포획 후 미세 로봇만 회수해 방사성폐기물로 분리·처분할 수 있어 효율적”이라고 설명했다. 수계 환경 정화, 산업 폐수 정화 등에도 활용이 기대된다. 원자력연구원은 친환경 추진체를 개발하고 원격제어기술을 보완해 오는 2023년 상용화를 목표하고 있다. 이번 연구는 유해물질 저널 5월호에 게재됐다. /고광본 선임기자 [e-mail]