【대전=뉴시스】 김양수 기자 = 한국원자력연구원이 개발한 세슘제거용 화학적 미세 수중로봇 개념도.2019.06.19(사진=한국원자력연구원 제공) photo@newsis.com

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【대전=뉴시스】 김양수 기자 = 국내 연구진이 폐수 속을 헤엄치며 방사성물질인 세슘만 제거하는 로봇을 개발했다.

한국원자력연구원은 해체기술연구부 박찬우 박사팀이 원격제어로 방사성 폐수 속을 유영하면서 세슘을 감지·제거하는 '화학적 미세 수중로봇'을 개발했다고 19일 밝혔다.

방사성 폐수는 원자력시설의 운영·사고 등 다양한 상황에서 발생할 수 있으며 폐수 속에는 세슘, 코발트 등 여러 핵종이 포함돼 있다.

그 중에서도 방사성 세슘은 물에 잘 녹아 외부 유출 가능성이 높은 반면 제거가 어렵고 반감기도 30여년에 이른다.

현재 세슘 제거에 주로 사용되는 흡착제는 작업자의 안전을 위해 까다로운 준비가 필요하고 사용한 흡착제와 설비 자체가 2차 폐기물로 남는 한계가 있다.

이에 따라 원자력연구원은 미생물이나 나노자석 등 다양한 방법을 이용한 방사성 폐수 처리기술 개발에 착수, 이번에 머리카락 두께의 1/10인 약 7㎛(마이크로미터) 크기인 화학적 미세 수중로봇을 개발하는데 성공했다.

이 로봇은 세슘을 흡착하는 페로시안화구리(copper ferrocyanide)를 입힌 이산화규소 마이크로입자가 기본 몸체이며 입자의 한쪽 면에는 백금 촉매와 니켈이 코팅처리돼 있어 운동능력도 갖추고 있다.

연구팀은 방사성 폐수에 미세 로봇과 과산화수소를 함께 넣어 운동능력을 확보했다. 백금 촉매와 과산화수소가 화학적으로 반응하면 산소 방울이 생기고 이 때 발생하는 산소방울이 추진동력으로 작용하는 원리다.

또 자성을 가진 니켈의 특성을 이용해 외부에서 자기장으로 로봇의 이동을 제어할 수도 있다.

【대전=뉴시스】 김양수 기자 = 기포를 발생하며 이동하는 화학적 미세 수중로봇의 모습.2019.06.19(사진=한국원자력연구원 제공) photo@newsis.com

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화학적 미세 수중로봇은 물 속에서 이동하며 방사성 세슘을 빠른 속도로 제거할 수 있어 움직이지 않는 기존의 수동형 흡착제에 비해 세슘 제거 속도가 60배 빠르다.

폐수 속에 세슘과 비슷한 특성을 가진 나트륨과 같은 경쟁 이온이 존재하는 경우에도 98% 이상의 세슘을 성공적으로 제거해 폐수 정화에 소요되는 시간을 크게 단축할 것으로 기대된다.

특히 이 로봇은 외부에서 자기장을 조절해 원격으로 제어할 수 있기 때문에 작업자의 방사선 노출문제도 최소화할 수 있으며 세슘 포획 후 미세 로봇만 회수ㅎ 방사성폐기물로 분리·처분할 수 있어 매우 효율적이다.

연구를 주도한 박찬우 박사는 “미세 수중로봇은 방사성 폐수 처리에 획기적인 발전을 가져올 수 있을 뿐 아니라 수계 환경 정화, 산업 폐수 정화 등에도 활용할 수 있다”며 “더 친환경적인 추진체를 개발하고 원격제어기술을 보완하는 등 2023년 상용화를 목표로 연구를 보완해나갈 계획”이라고 밝혔다.

kys0505@newsis.com

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