방사성 폐수로부터 방사성 이온 제거와 담수회수를 위한 가스하이드레이트 기반 담수화 기술 공정. 한국연구재단 제공한국연구재단(이사장 이광복)은 한국해양대학교 윤지호 교수와 강원대학교 차민준 교수 연구팀이 한국기초과학지원연구원 및 한국해양과학기술원과 공동으로 방사성 폐수로부터 방사성 화학물질을 제거하는 동시에 깨끗한 물을 회수할 수 있는 가스하이드레이트 기반 담수화 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.
가스하이드레이트(gas hydrate)는 물과 가스가 결합된 화합물을 말하는데 수소 결합으로 연결돼 있는 물 분자 동공에 작은 객체 분자가 포접돼 있는 고체 물질이다.
수십 년 동안 원자력에너지는 인류에게 안정적으로 전기에너지를 공급해왔지만 방사성 폐수 처리는 여전히 큰 숙제로 남아있다.
이에 연구팀은 방사성 폐수 속에 가스하이드레이트를 형성시켜 방사성 폐수를 제거하는 동시에 담수를 회수하는 '하이드레이트 기반 담수화 공정'개발에 성공한 것이다.
연구팀은 먼저 방사성 폐수 속에 가스하이드레이트가 존재할 수 있는 온도와 압력의 영역을 조사한 결과, 방사성 이온은 가스하이드레이트의 결정 구조에 영향을 주지 않음을 확인했다.
이같이 방사성 이온이 가스하이드레이트 동공*에 포접되지 않는 이온배척 현상을 고체 자기공명 분광법을 이용해 규명해 냈다.
이렇게 개발한 가스하이드레이트 기반 담수화 기술공정에 의해 95~99%의 제거율로 세슘과 스트론튬 등 방사성 이온의 분리가 가능하다는 것을 이번 연구를 통해 처음으로 제시했다.
윤지호 교수는 "이번에 개발한 기술은 물과 저분자 가스와 같은 자연에서 얻을 수 있는 재료와 함께 간단한 공정 단계에 의해 작동이 가능하다"며, "차후 원전해체뿐만 아니라 다양한 산업에서 발생하는 방사성 폐수처리 등에 활용할 수 있다."고 설명했다.
이번 연구결과는 화공/환경분야 국제학술지인 '케미칼 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)', '저널 오브 헤저더스 머티리얼즈(Journal of Hazardous Materials)', '인바이런멘탈 사이언스·테크놀로지(Environmental Science & Technology, ES&T)'에 게재되었으며, 특히 ES&T에 게재된 결과는 그 중요성과 혁신성이 인정돼 표지논문으로 선정됐다.