한국원자력硏, 원천기술 개발
상용규모 처리… 경제이익 기대

한국원자력연구원이 중준위 방사성폐기물 폐수지를 저준위 폐기물로 전환하는 기술 실증에 성공했다고 15일 밝혔다. 중수로를 운영하는 캐나다 등 해외에서도 중수로 폐수지 처리 관련 연구를 진행하고 있지만, 상용화 규모로 실증에 성공한 것은 세계에서 처음이다.

원자력연에 따르면 월성원전과 같은 중수로에서는 중수 등의 액체를 처리하는 과정에서 방사성 핵종을 제거할 때 약 1㎜ 크기의 구슬 형태의 고분자 물질인 이온교환수지가 쓰인다. 사용 후 이온교환수지는 방사성동위원소인 탄소-14를 포함한 폐수지가 된다. 방사능 농도가 높고 양이 많아 경주 방사성폐기물 처분장에 처분하는 것이 불가능하기에 발전소 내 저장탱크에 따로 장기간 보관해왔다.

중수로 폐수지 상용규모 처리 공정 장치. 한국원자력연구원 제공

원자력연 선진핵주기기술개발부 박환서 박사 연구팀은 2018년 개발한 ‘마이크로파 조사를 통한 폐수지 처리 원천기술’을 적용했다. 이 기술은 이온교환수지에 마이크로파를 2시간가량 쬐면 화학반응이 일어나 구조가 바뀌는 원리를 이용한 것이다.

연구팀은 실증을 위해 냉장고 정도 크기의 마이크로파 조사 반응기와 폐수지에서 나오는 탄소-14를 흡착해 다른 곳으로 보낼 수 있는 100㎏ 상용규모 공정 장치를 설치했다. 저장탱크에 있는 폐수지를 옮겨 반응기에 투입한 뒤 마이크로파를 쏘면 폐수지의 탄소-14가 장치 내부에서 가스 형태로 발생한다. 이를 흡착장치로 흘려보내면 흡착제가 탄소-14를 회수한다. 남은 폐수지는 저준위 폐기물로 분류돼 경주처분장에 보내진다.

연구팀은 지난 2월 월성발전소 내 보관 중인 폐수지를 처리해 탄소-14를 99% 분리하고 회수하는 데 성공했다. 이번 실증은 세계 최초로 안전성을 확인받고 인허가를 거쳐 실제 사용한 폐수지를 상용규모로 처리에 성공한 것이다.

경제적 이익도 기대된다. 탄소-14는 전량 수입에 의존하는 고가의 동위원소다. 연구팀은 폐수지에서 분리한 탄소-14를 국내 산업에 활용하거나 외국에 수출할 수 있을 것으로 봤다.

이진경 기자 [e-mail]