환경기술특허연구회

입력 : 2023-08-09 10:51:04

송현수 기자 songh@busan.com

UST 학생·교수, 자체개발 대용량 해수 전처리 장비로 방사능 측정 능력 2배↑
장비·분석기술 개발 후 15개월간 제주 동남권 해역 조사해 학계 큰 관심
위드텍에 기술이전, ‘SALT-100’으로 상용화…한수원 등 3곳에 납품 완료

UST-KAERI 스쿨 김가현 석사과정생(왼쪽), 김현철 교수와 자체 개발한 방사능측정장비 ‘SALT-100’(가운데). UST 제공

일본의 후쿠시마 오염수 방류 결정 이후 전세계 및 우리나라의 해양방사능 감시에 대한 관심이 고조되는 가운데, 해수의 방사능을 두 배 빠르고 간편·정확하게 측정할 수 있는 기술·장비가 UST 학생·교원의 연구성과로 개발되고, 기업체를 통한 상용화까지 이뤄졌다.

9일 과학기술연합대학원대학교(UST)에 따르면 UST-KAERI(한국원자력연구원) 스쿨 김가현 석사과정생(방사화학 및 핵비확산 전공)이 1저자, 김현철 지도교수(원자력환경실 책임연구원)가 교신저자로 참여한 연구의 논문이 해양-담수 생물학 분야 상위 1.7%(JCR DB) 저널인 ‘Marine Pollution Bulletin’ 8월호에 게재됐다.

일본의 오염수 방류 결정 이후 인접한 우리나라는 특히 해양방사능에 대해 더욱 자주, 더 많은 항목 및 정점(지점)을 분석하고 있는 상황으로, 기존보다 신속·간편·정확한 해양방사능 분석기술이 매우 필요한 상황이다.

원자력 환경 평가를 위한 주요 감시핵종 중 하나인 스트론튬-90(90Sr)의 분석은 유해한 화학약품의 사용, 분석 소요시간 3주 이상, 분석자 역량에 따른 정확도 변화 등 여러 어려움을 지니고 있었다.

자체 개발한 대용량 해수 전처리 장비. UST 제공

연구팀은 이를 개선하기 위해 이트륨-90(90Y)을 측정하는 간접확인법을 고안했다. 스트론튬-90은 시간이 지나면 이트륨-90으로 변하는데, 20일이 경과하면 두 물질의 방사능 수치가 같아진다. 연구팀은 이 특성에 착안해 이트륨-90을 흡착하는 수지(resin)와 자체적으로 개발한 자동핵종분리장치(KXT-H, Kaeri eXtraction Technology-Hybrid)를 이용해 이트륨-90으로 스트론튬-90의 방사능 수치를 간접적으로 확인하는 방법을 2021년에 발표했으며, 이는 기존 분석법보다 소요시간을 10분의 1로 단축해 주목을 받았다.

이번 연구성과는 2021년보다 더욱 진일보한 분석기술을 개발한 것으로, 김가현 학생은 자체 개발한 대용량 해수 전처리 장비를 활용해 2021년 분석기술보다 시료 처리능력을 2배 향상시켜 소요시간을 2분의 1로 단축했고, 투입 해수에서의 이트륨-90 회수율도 90% 수준으로 개선시켰다.

또 이 기술과 장비를 활용해 후쿠시마 오염수가 해양에 방류될 경우 해류 특성상 우리나라에서 가장 먼저 영향을 받는 제주 동남권 해역을 2021년 11월부터 올해 1월까지 15개월간 조사해 우수한 분석역량을 확인함에 따라 학계로부터 큰 관심과 인정을 받았다.

높은 기술력과 긴급한 수요에 따라 이 기술은 지난해 ㈜위드텍에 기술이전됐고, 올해 ‘SALT-100’이라는 장비로 상용화됐다. SALT-100은 현재 한국수력원자력 한빛발전소, 경북대학교, 한국원자력환경공단(KORAD) 까지 3개 기관에 납품됐다. KORAD는 스트론튬-90 분석법을 기술이전받아 실제 시료 분석에 이 기술을 활용할 예정이다.

이번에 개발한 분석법과 장비를 이용할 경우 해수 50L(리터)를 기준으로 3시간 이내의 전처리 과정을 거치면 다음 날 스트론튬-90의 방사능 결과값을 얻을 수 있으며, 분석자의 개입도도 훨씬 줄었다.

이번 연구·상용화에 따라 보다 적은 시간과 인력으로 해양방사능 분석이 가능해져 우리나라의 해양방사능 감시 역량이 크게 강화될 것으로 기대된다. 특히 최근 해양수산부의 국내 대표 해수욕장 방사능 조사 지점 확대 등 상황에 따라 SALT-100 수요는 더욱 증가할 것으로 예상된다.

김가현 학생은 “오염수 해양 방류 이슈로 방사능의 과학적 측정과 적기 대응이 중요해지는 가운데, 문제 해결에 보탬이 되는 연구성과를 발표하게 되어 뜻깊다”며 “해양방사능 감시·대응역량 강화를 목표로 박사과정에서 더욱 의미있는 성과를 창출해 원자력의 발전적 운영에 도움이 되고 싶다”고 밝혔다.

김현철 교수는 “이번 성과는 방사능을 보다 빠르고 정확하게 측정하면서도 비용은 줄여 우리나라의 국가적 대응역량 강화에 기여할 것으로 기대된다”며 “해양방사능의 측정과 대응역량이 전 세계 최고 수준으로 이뤄질 수 있도록 첨단기술 연구개발 및 상용화에 지속적으로 노력할 것”이라고 말했다.

한편 연구팀은 이 분석법이 스트론튬-90처럼 해수에 용존성 이온 형태로 존재하는 공통점을 지닌 세슘-137의 분석에도 적용할 수 있는 점에 착안, 세슘-137 분석을 기존 3일에서 1일로 단축하는 기술을 연구하고 있다.

송현수 기자 songh@busan.com

출처: https://www.busan.com/view/busan/view.php?code=2023080910424496293