저온 소결에 의한 세라믹 소결 기술 모식도.
저온 소결은 나노 세라믹 소재 분말을 300도 이하의 저온에서 500 MPa 의 압력으로 10분간 가압·치밀화하는 기술로, 1000도 이상의 고온에서 열처리하는 전통적인 소결과 차별화되는 신기술이다. 사진=KAIST 제공
저온 소결에 의한 세라믹 소결 기술 모식도. 저온 소결은 나노 세라믹 소재 분말을 300도 이하의 저온에서 500 MPa 의 압력으로 10분간 가압·치밀화하는 기술로, 1000도 이상의 고온에서 열처리하는 전통적인 소결과 차별화되는 신기술이다. 사진=KAIST 제공
방사성폐기물을 보다 더 안전하게 처분할 수 있는 기술이 개발됐다.

한국과학기술원(KAIST)은 류호진 원자력및양자공학과 교수 연구팀이 초장수명의 방사성 요오드를 안정적으로 저장하고 처분할 수 있는 신소재 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

동위원소 생산시설이나 사용 후 핵연료 처리시설에서 발생하는 방사성 핵종 중 반감기가 긴 원소들을 안전하게 포집·처분하기 위해서는 방사성 원소들과 화학적 결합력이 우수하고 내구성·안정성이 높은 매질을 사용해야 한다.

고준위 폐기물의 처분을 위해 유리 매질이 사용되고 있지만 끓는 점이 낮은 요오드는 고온의 용융 공정에서 휘발되면서 대기로 유출될 가능성이 있다.

특히 반감기가 1500만 년 이상인 요오드-129와 같은 초장수명 방사성 동위원소를 장기 처분할 수 있는 방사성폐기물 고화체의 제조공정 및 신소재 개발이 필요하다.

연구팀은 방사성폐기물 고화체용 신소재 개발을 선도하는 미국·유럽 등에서 시도하는 고온 소결(덩어리화) 공정과는 달리, 300도 미만에서 치밀화될 수 있는 저온 소결 공정을 이용해 세라믹 매질을 개발했다. 연구팀의 매질은 요오드가 함유된 소달라이트 세라믹 매질로 화학적 안정성을 높이는 데 성공했다.

연구팀은 방사성 세슘 흡착용 세라믹 필터 등 방사성 이온 제염 및 환경 복원을 위한 세라믹 신소재의 저온 소결 기술을 고도화하기 위한 연구를 계속 진행할 예정이다.

류 교수는 "1000도 이상 고온에서 소결되던 세라믹 재료를 300도 미만의 매우 낮은 온도에서도 치밀화 할 수 있음을 증명했다"며 "바이오 임플란트 소재·연료전지 전해질 등 첨단 분야에서도 기술을 적용할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

연구성과는 환경공학 분야 국제 학술지 `유해물질저널(Journal of Hazardous Materials)` 11월 11일 자 온라인판에 게재됐다.주재현 기자

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주재현
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