한국원자력연구원(원장 박원석)은 해체기술연구부의 김일국 박사 연구팀이 세슘과 강하게 결합된 점토(지름 0.002mm 이하인 미세한 흙입자)를 자성을 이용해 선택적으로 분리하고 잔여 세슘을 효과적으로 떼어내는 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.

방사성 세슘은 물리, 화학적 특성으로 오염 토양 중 점토를 강하게 흡착한다. 때문에 점토를 우선 선택적으로 분리하는 기술이 필요하다. 연구팀은 마이너스 전하를 띠는 점토의 일반적 특성을 이용, 자성나노입자를 제조해 토양내 점토 입자와 선택적 결합을 유도했다. 이후 외부 자석으로 추가적인 에너지 없이 분리해 냈다. 

연구팀에 의하면 분리에 이용하는 용액은 계속 재사용이 가능해 별도의 폐액처리가 필요하지 않아 경제성이 우수하다. 자석으로 검토를 분리하는 과정에서 간단한 메쉬필터를 결합, 분리 선택 효율성도 높였다. 90%의 제염효과도 확인됐다. 

또 세슘제거용 입자인 페로시아나이드가 결합된 자성 흡착제를 투입, 세슘을 95%이상 제거하는데 성공했다.

성과는 저널에 게재되고 2건의 국내 특허도 등록했다. 미국과 일본에서도 특허 등록을 심사 중으로 국제특허도 확보할 것으로 예상된다. 연구진은 상용화 연구에도 박차를 가하고 있다.

김일국 박사는 "이번에 개발한 토양정화 방법은 저에너지의 자성분리 기술을 접목해 상용화에 매우 유리하기 때문에 향후 원자력시설 해체 시 발생가능한 대량의 방사성 오염토양을 처리하는 데 직접 활용 가능할 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 원자력기술개발사업 지원을 받았다. 결과는 국제학술지인 '케미칼 엔지니어링 저널' 온라인판에 지난달 말 게재됐다.