우라늄 흡착 나노 신소재 개발한 원자력연 연구팀(사진 연합뉴스)

한국원자력연구원은 방사성폐기물 속 우라늄을 친환경적인 방법으로 흡착할 수 있는 나노 신소재를 개발했다고 24일 밝혔다.

원자력발전의 원료인 우라늄은 광석부터 방사성폐기물까지 다양한 물질에 녹아 존재한다.

우라늄을 추출·회수하기 위해 흡착제를 사용하는데, 상용화된 흡착제는 주로 해외 수입에 의존하고 있다.

원자력연 김종윤 박사 연구팀은 기존 흡착제에 사용되는 실리카에 유기인산계 화합물을 결합, 흡착 성능이 뛰어난 나노 구조 신소재를 개발했다.

기존 흡착제는 실리카 합성을 위한 전구체(최종 단계 전 중간물질)에 도데실아민을 주형물질(틀)로 섞어 입자 형태로 만드는데, 입자가 균일하지 않고 우라늄을 흡착하는 역할을 하는 입자 사이 기공의 크기가 최적화돼 있지 않다는 한계가 있다.

연구팀이 개발한 흡착제의 기공 구조(자료 연합뉴스)

연구팀은 유기인산계 화합물을 주형물질로 결합해 10∼100㎛(마이크로미터·100만분의 1ｍ)의 균일한 입자를 가지면서 기공 크기까지 제어할 수 있는 신소재를 개발했다.

이 소재는 표면적이 넓고 2∼50㎚(나노미터·10억분의 1ｍ) 크기의 기공을 효율적으로 만들 수 있어 흡착할 물질을 강하게 붙잡아 둘 수 있다.

또 주형물질을 500도 이상의 고온에서 연소하거나 유독성 용매로 제거해야 하는 기존 방식과 달리 유기인산계 화합물을 제거하지 않고 용액에 넣어 가열하는 방식으로 처리할 수 있어 친환경적이다.

흡착제 1ｇ당 우라늄 흡착 용량은 136㎎으로, 상용화 제품과 동일한 수준이다.

임상호 원자력연 방사화학기술개발부장은 "우라늄 자원 회수, 방사성 오염 폐수 관리뿐만 아니라 촉매제, 약물전달물질 등 개발에 기여할 것"이라며 "앞으로 대규모 생산과 상용화를 위한 연구를 지속하겠다"고 말했다.