□ 연구개요 본 과제는 “방사성 세슘에서 방출되는 에너지를 활용한 방사성 세슘 제거 향상 기술 개발”로 방사성 세슘을 선택적으로, 그리고 높은 효율로 흡착할 수 있는 프루시안 블루 계열 (Prussian Blue Analogues, PBA)를 이용하여 방사성 액체 폐기물 중 방사성 세슘을 제거/회수하고, 이때 흡착된 방사성 세슘에서 방출되는 에너지가 이 프루시안 블루를 환원시킴과 동시에 방사성 세슘이 추가로 흡착되어 더 많이 제거되도록 하는 것이다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 과제에서는 외부에서 조사되는 빛이나 전기에너지 그리고 방사성 폐기물에서 방출하는 에너지를 통해서도 프루시안 블루의 환원 및 세슘 이온 추가 흡착이 일어날 수 있는지 살펴보았다. 구체적인 연구수행 내용을 요약하면 다음과 같다. (1) 방사성 세슘(
137Cs) 에서 방출하는 에너지를 활용한 방사성 세슘 흡착 성능 극대화할 수 있는지 살펴보았다. 이를 위해, 수중에서 방사성 세슘으로부터 방출하는 에너지를 활용한 고도산화 반응들을 살펴보았고, 외부 광원 없이 방사성 물질에서 방출되는 에너지가 과산화수소를 분해하여 강력한 산화력을 갖는 OH라디칼을 만들고, 이를 통해 오염물질이 분해될 수 있음을 알 수 있었다. (2) 방사성 세슘에서 방출하는 에너지를 활용하는 프루시안 블루 흡착제를 찾을 수 있었다. 다양한 프루시안 블루 중 방사성 세슘에서 방출하는 에너지를 흡수하여 이용할 수 있는 프루시안 블루를 찾아보고 이들의 물리 화학적 특성에 따른 방사성 세슘 제거 효율을 비교해 보았다. 또한, 프루시안 블루가 방사성 세슘에서 방출하는 에너지를 직접 이용하는 것과 광촉매가 방사성 세슘에서 방출하는 에너지를 흡수하고 이를 이용해 프루시안 블루에 추가적인 세슘 흡착이 일어나는 것을 비교해 보았다. (3) 방사성 세슘 흡착 및 탈착 시스템을 활용한 방사성 폐기물 저감 기술을 개발하였다. 방사성 물질을 흡착하는 흡착제 자체가 2차 폐기물이 되고 있어서 방사성 폐기물의 양을 줄이기 위해서는 흡착 효율이 높은 흡착제 개발뿐만 아니라 탈착을 통해 흡착제를 재사용하고 방사성 물질을 농축하여 최종 발생 폐기물의 양을 줄일 수 있는 기술이 필요하다. 본 연구에서는 탄소나노섬유 전극을 이용하여, 전기화학적 흡착 및 탈착 반응을 통해 방사성 세슘을 선택적으로 흡착시키고, 다른 화학물질의 사용 없이 탈착 반응을 일으켜, 흡착제를 재생시킴과 동시에 발생 폐액의 농축이 가능하도록 하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 최근 들어 방사성 세슘의 제거에 관한 관심이 높아지고 있는 이유는 2011년 후쿠시마 원전 사고로 환경에 다량 유출되었고, 현재도 진행 중이기 때문이다. 또한, 원자력발전소 해체를 위한 제염과정에서 다량의 방사성 세슘 폐기물이 발생할 수 있다. 특히, 방사성 오염 폐수 내의 고 방사성 주요 핵종이 방사성 세슘과 스트론튬이며 이중 감마선을 방출하는 방사성 세슘은 그 농도가 높아 작업자의 안전을 가장 위협하는 인공 방사성 핵종이다. 방사성 세슘을 흡착하는 기존 흡착제의 경우 흡착 후 그대로 방사성 폐기물로 처리되기 때문에 2차 폐기물의 양을 획기적으로 줄일 수 있는 기술 개발이 필요하다. 본 과제를 통해 개발한 방사성 세슘에서 방출하는 에너지를 활용한 방사성 세슘 제거 향상 기술 및 방사성 세슘 흡탈착 기술 개발을 통해 방사성 폐기물의 양을 줄임으로써 경제적으로 가치 있다. 그뿐만 아니라 본 연구의 결과는 앞으로 방사성 오염 폐수 처리에 접근하는 새로운 방식을 제시할 수 있을 것으로 기대된다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
- 연구책임자 : 김순현
- 주관연구기관 : 대구경북과학기술원
- 발행년도 : 20230300
- Keyword : 1. 방사성 세슘;프루시안 블루;광촉매;흡착;탈착; 2. Radioactive Cesium;Prussian Blue;Photocatalysis;Adsorption;Desorption;
